Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 1
На основании изложенного можно сделать вывод, что для приводов с частотно-токовым управлением наиболее перспективными 'представляются преобразователи тока с использованием усилителей напряжения с принуди тельной коммутацией. Поэтому в дальнейшем рассмотре нию этих преобразователей тока будет уделено основное внимание.
2-2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА ПРИ ПИТАНИИ ОТ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Рассмотрим однофазный 'преобразователь тока при
питании от источника постоянного |
|
напряжения. |
На |
|||||
рис. 2-2 дана структурная схема такого |
преобразователя, |
|||||||
в которой силовой |
усили |
|||||||
тель |
напряжения |
пред |
||||||
ставлен |
в |
виде |
четырех- |
|||||
плечного мостового усили |
||||||||
теля |
напряжения. Плеча |
|||||||
ми |
моста являются |
сило |
||||||
вые ключи, состоящие из |
||||||||
управляемых |
и |
неуправ |
||||||
ляемых . полупроводнико |
||||||||
вых приборов |
и обеспечи |
|||||||
вающие |
протекание |
|
тока |
|||||
в |
обоих |
направлениях. |
||||||
Усилитель |
|
напряжения |
||||||
питается |
постоянным |
па- |
||||||
пряжением |
|
иш. |
|
Схема |
||||
формирования |
вырабаты |
|||||||
вает |
напряжения |
и\—и\ |
||||||
для управления |
C/d—СКь |
|||||||
соответственно. |
|
|
|
|||||
|
На рис 2-3 показана |
|||||||
схема |
СУН |
с |
нагрузкой, |
|||||
на |
которую |
он |
работает. |
|||||
Каждый |
из силовых |
клю |
чей СУН представлен условно в виде двух электрических цепей, одна из которых содержит последовательно со единенные диод и переключатель и образует управляе
мый ключ (Ki—Ki) с |
односторонней |
проводимостью, |
а другая — диод (Jli—Д4), |
т. е. тоже |
обладает-односто |
ронней проводимостью. |
|
|
82
На практике роль ключей Ki—Ki играют транзисто ры, тиристоры или другие управляемые элементы с одно сторонней проводимостью тока. Ключи Ki—Ki подклю чают нагрузку к напряжению и тем самым обеспечивают потребление энергии нагрузкой от источника напряже ния Ua. Диоды Ду—Д/, необходимы для обеспечения воз врата энергии из цепи нагрузки в источник напряжения Un при разомкнутых ключах Ki—К/,. Нагрузка усилителя напряжения на рис. 2-3 представлена в виде активного сопротивления Гд, индуктивности Ья и напряжения и\. Здесь ui — мгновенное значение напряжения на фазе машины переменного тока; гя — активное сопротивление "сглаживающего дросселя, a L H — индуктивность этого дросселя.
При рассмотрении работы преобразователя тока с усилителем напряжения рис. 2-3 будем считать, что переключение любого из ключей Ki—Ki может произво диться независимо, от переключений других ключей. При этом подразумевается, что исключаются такие переклю чения, в результате которых одновременно замкнутыми оказываются ключи Ki и Кг или Кз и Ki. Несмотря на это ограничение, в схеме рис. 2-3 остается еще достаточ ное число возможных взаимных состояний ключей
Ki-Ki.
Использование тех или иных допустимых переключе ний для ключей Ki—Ki (взаимных состояний ключей) определяет условия 'формирования выходного тока i и является одним из критериев для разделения преобра зователей тока по типам. Например, один тип преобразо вателей тока может характеризоваться одновременным включением в усилителе напряжения ключей Ki, Кз или Кг, Кь причем включение одной из пар ключей будет сопровождаться обязательным выключением другой па ры. На нагрузку усилителя в этом случае всегда пода ется д.вуполярное прямоугольное напряжение Un- Выбор, тех или иных возможных состояний ключей Ki—Ki про изводится при проектировании преобразователя тока и осуществляется с помощью схемы формирования, вы рабатывающей сигналы управления и\—и\ для ключей
Ki—Ki-
На рис. 2-3 видно, что. в общем случае ток i в цепи нагрузки формируется под действием напряжения Un и напряжения щ . Выше говорилось, что ток i на выходе импульсных усилителей напряжения может быть пред-
6* |
8а |
ставлен в виде гладкой составляющей г'о и пульсирую щей составляющей Ai, при этом гладкая составляющая определяется входным сигналом преобразователя тока. С учетом этого из (2-3) имеем:
|
/0=/Сг«ВХ- |
^ |
(2-4) |
Ток i в |
нагрузке преобразователя тока попеременно |
||
нарастает |
и спадает, отклоняясь |
от требуемого значения |
|
х'о на определенную величину, не превышающую |
выбран |
||
ного заранее значения AI, т. е. колеблется вокруг зна |
|||
чения г'о- Автоматическое переключение ключей |
Ki—Ki |
с целью обеспечения попеременного нарастания и спада__
тока I с требуемой величиной отклонения А/ |
достигается |
|||||||||||
за |
счет |
использования напряжения |
м0 .с при |
формирова |
||||||||
нии |
сигнала иу |
и применения |
СФ с |
характеристикой |
||||||||
типа |
«гистерезис». |
|
|
|
i |
|
|
|
||||
|
Скорости нарастания |
и спада |
тока |
определяются |
||||||||
в основном величиной индуктивности Z-д, а также нали |
||||||||||||
чием в контурах нарастания и спада тока |
i |
напряжений |
||||||||||
Ua |
и щ. С целью уменьшения частоты переключений клю |
|||||||||||
чей Ki—Kik |
необходимо уменьшить скорости нарастания и |
|||||||||||
спада тока |
i, что может быть достигнуто |
исключением |
||||||||||
из соответствующих контуров тока |
/• напряжения |
Un при |
||||||||||
использовании |
особых |
взаимных |
состояний |
ключей |
||||||||
Ki—Ki. |
Например, к исключению |
напряжения |
питания |
|||||||||
Un |
из контуров тока i приводит такое состояние |
ключей |
||||||||||
Ki—Ki, |
при |
котором замкнутым |
оказывается |
всего один - |
||||||||
из |
них, |
т. |
е. в |
схеме ПТ должно |
быть |
предусмотрено |
переключение |
одного из ключей, а не только попарное |
|||||
переключение |
Ki—К\. На |
нагрузку |
ПТ |
в этом |
случае |
|
подается однополярное |
прямоугольное |
напряжение, и |
||||
ток i может протекать |
по |
силовым |
.ключам CKi |
и СКь, |
||
или по силовым ключам |
СКг и СКз- |
|
|
|
Преобразователь тока, в котором используются на званные состояния ключей, имеет более низкие частоты переключений и, следовательно, меньшие потери мощно сти. Схема формирования напряжений и\—и\ преобра зователя тока, обеспечивающая вышеуказанное пере ключение ключей, оказывается более сложной, чем схе- - ма формирования преобразователя только с попарным переключением ключей Ki—Ki. Она требует проведения дополнительного анализа состояния цепи нагрузки и ра ботает в соответствии со специальным алгоритмом, по этому преобразователь тока с такой схемой формирова-
БИЯ называют преобразователем с программным управ лением.
Преобразователи тока подразделяются на типы так же и по характеру регулировочной характеристик.;, представляющей зависимость тока io на выходе ПТ от сигнала на его входе «вх-
Таким образом, можно выделить четыре основных типа преобразователей тока: первый тип — преобразова-
тель без люфта по .входному |
сигналу; .второй тип — пре |
|||
образователь |
с~люфтом |
по |
входному |
сигналу; третий |
тип — преобразователь с |
|
люфтом н |
с программным |
|
отправлением; |
четвертый |
|
тип — преобразователь без. |
|
люфта и с программным |
управлением. |
|
Преобразователи тока без люфта по входному сигна лу применяются в приводах, используемых в замкнутых системах регулирования с высокими требованиями к по казателям качества регулирования. Преобразователи то ка с люфтом применяются в приводах систем регулиро-. ванпя, где важно иметь малые потери в согласованном состоянии привода при относительно невысоких требова ниях к качеству регулирования системы. Рассмотрим подробней названные типы преобразователей тока.
2-3. |
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА БЕЗ Л Ю Ф Т А |
ПО В Х О Д Н О М У СИГНАЛУ |
|
Преобразователь тока без люфта по входному сигна |
|
лу имеет |
линейную регулировочнуюхарактеристику — |
основная составляющая выходного тока /0 линейно за |
|||||
висит от сигнала иВц |
для любых значений этого сигнала |
||||
(рис. 2-4). Рассмотрим |
работу |
||||
ПТ |
без |
люфта, |
пользуясь |
||
рис. 2-2 и рис. 2-3. Примем за |
|||||
положительный |
ток |
нагрузки, |
|||
соответствующий |
положитель |
||||
ному |
сигналу «вх, ток |
i, кото |
|||
рый протекает в цепи нагрузки |
|||||
в направлении, |
указанном на |
||||
рисунках |
стрелкой. |
|
|
Независимо от знака тока i (положительный или отрица тельный ток) будем условно считать, что нарастание тока i
происходит тогда, когда он протекает по силовым ключам
P l l c - |
2 |
"4 |
- |
Регулировочная |
||
характеристика |
ПТ |
без |
||||
л ю " |
ф т а |
\ |
0 |
в х о д н о м у |
с и г . |
|
налу. |
|
|
|
|
|
CKi н CKi, а спад — по силовым ключам CKi и СКз- На пример, нарастание положительного тока i происходит через ключи /<2 и Ki силовых ключей СКг и С/С4, а спад, этого тока происходит через диоды Д1 и Дз силовых клю чей CKi и СДз.
Преобразователь тока без люфта рис. 2-2 работает следующим образом. Если разность « в х — «о . с достигает некоторой величины "у .М акс, то СФ формирует сигналы управления на включение ключей Кг, К/, и начинается нарастание тока i в нагрузке. По мере нарастания тока/
будет изменяться |
напряжение «у , и когда разность |
"вх—"о.с достигнет |
значения—"у.макс, СФ выключит ра^. |
нее проводившую ток / пару ключей и одновременно включит другую пару ключей, что приведет к спаду то ка. При спаде тока i напряжение «у изменяется таким образом, что в некоторый момент времени опять достиг нет значения "у.макс. С этого момента СУН опять пере ключится на нарастание тока /. Таким образом, СФ не формирует сигнал, если
"у.макс *С "у <С "у.макс- |
(2-5) |
При выполнении (2-5) ключи СУН |
остаются в том |
положении, которое они приняли в момент последнего достижения сигналом иу одного из значений («у.макс или
—"у.макс). Благодаря обратной связи по току, замкнутой
через ИТ и СЭ, а также характеристике |
СФ типа «гисте-' |
|
резис», ток i в нагрузке, следуя за сигналом |
" в х , отлича |
|
ется от основной составляющей тока |
i0 на |
некоторую |
величину. С учетом (2-4) и (2-5) для |
максимального |
|
значения отклонения тока нагрузки имеем: |
|
|
M=Kiii-г"у.макс- |
|
(2-6) |
Величина пульсирующей составляющей At тока на |
||
грузки i лежит в пределах |
|
|
— A / < A i < A / . |
|
(2-7) |
Для тока нагрузки имеем: |
|
|
|
|
(2-8> |
ГДе 1макс = *'о + Л/; 1мин=г'о—А/.
86