Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 112

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

гии в источник питания) Kt =— 1 (№2 — °°),

т. е. постоян­

но включены ключи Кь Кз-

 

 

 

 

 

Период переключения ключей T=Ati+At2,

с учетом

(2-12) и (2-15)

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

частота переключений

/

равна:

 

 

 

f

 

 

[ 1 - ( « , / е д .

 

(2-19)

При

Ui = Q

получаем

частоту,

которую

будем

назы­

в а т ь начальной

частотой

переключений fo:

 

 

 

 

f . = о ,

и

" l ,

 

» •

( 2 - 2 0 )

 

 

2^-д (^макс

£япн)

 

 

С учетом (2-20) и (2-17)

имеем:

 

 

 

 

/ = / о ( 1 - * ; 9 ) -

 

 

(2-21)

Таким образом, частота переключения СУН макси­

мальна при /С; = 0 (iii = 0)

и равна /о, а при Kt = ±l

(«1 =

= ± с / п )

частота •/ становится равной нулю. На рис. 2-7

дан график / зависимости относительной частоты пере­

ключений f'=f/fo

от ui/U„

для ПТ без люфта. Из полу­

ченных выше выражений

находим выражения для 'Mi и

At2

через /о и Kt:

 

 

 

 

 

 

At

 

1

(2-22)

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2f„(l +/C t )

 

=

Отсюда видно, что при Ki = 0 tAti=At2 — T0/2,

где Го=

1//о — период

колебаний

тока ("с начальной

частотой

/о- По мере приближения

f г„

 

Kt

к 1 M i увеличивается,

1,0 to'ft

 

a

At2

уменьшается

и в

 

 

пределе

становится

рав­

 

 

ным Т0/4. _При Kt—»—1

At2 увеличивается, а Д^ 'стремится к Го/4. Таким образом, время включе­ ния любой пары ключей Ки Кз или Kz, Ki в СУН никогда не может быть

 

/ >

N. С5

 

 

/

2

\

1

\ и„

-1,0

 

/

-0,5

.0

0,5

1,0

Рис. 2-7. Зависимость частоты пе­ реключения ПТ от напряжения на нагрузке.

91

меньше четверти периода начальной частоты. Это об­ стоятельство оказывается очень важным при проектиро­ вании некоторых преобразователей тока на тиристорах [Л. 18].

Для рассматриваемого преобразователя тока имеем:

'макс 'мин= 2 А /

и, следовательно, из (2-20)

получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

_ _

и*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/о

— '

 

 

 

 

 

 

 

(2-23)

 

 

 

 

 

-1L,.U

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимо

отметить,

что

значения

частот /

и /о*

вычисленные но (2-19)

 

и (2-23), хорошо совпадают с ре­

 

 

зультатами

практических

испытаний

 

 

ПТ

для случаев,

когда

индуктивность

 

 

добавочного

дросселя

 

значительно

 

 

больше

индуктивности,

вносимой

ма­

 

 

шиной переменного тока в цепь нагруз-

 

 

| к-и ПТ. При ориентировочных

расчетах

 

 

ПТ

индуктивностью,

вносимой

маши­

 

 

ной,

 

обычно

пренебрегают.

 

 

 

 

 

 

Для получения более точных вы­

 

 

ражений для частот /

н /о необходимо-

 

 

цепь нагрузки ПТ представить в не­

 

 

сколько

ином виде,

чем показано

на

Рис. 2-8.

Вектор­

рис. 2-3. Например, ее можно

предста­

ная диаграмма си­

вить в виде последовательно

включен­

лового

усилителя

ных

дросселя

с

индуктивностью,

 

рав­

напряжения.

ной

сумме индуктивностей

добавочно­

 

 

го

дросселя

и

вносимой

 

машиной,

и источника напряжения

и. При

этом

индуктивность,

вносимую машиной, можно считать равной удвоенной индуктивности рассеяния статорной цепи машины, а на­ пряжение и должно учитывать напряжение на фазе ма­ шины «i и падение напряжения на добавочном дросселе от протекания основной составляющей тока ПТ. Однако более удобно представлять цепь нагрузки ПТ так, как это показано на рис. 2-3.

Определим среднюю частоту переключения силовых ключей усилителя напряжения при изменяющихся зна­ чениях тока to и «ь При этом будем считать /"д=?^0. Рас­ смотрим установившийся режим работы привода, когда-

92

в обмотки машины поступают синусоидальные тока ча­

стоты Qj. Тогда

для ПТ можно написать:

 

 

i 0 = / 0 m s i n £ y ,

 

(2-24)

 

 

 

ГДе Iот = KiU-ват-

 

 

 

 

Для напряжения iii в этом режиме

имеем:

 

 

sin (fijf + ф),

 

(2-25)

где ср—фазовый угол между током £0 и щ.

 

Напряжение

на нагрузке

СУН (рис. 2-3)

запишем

в виде

« = f / m s i n ( Q i /

+ cpo),

 

(2-26)

 

 

где сро— фазовый угол между током £0

и напряжением и.

Отметим, что (2-26) записано без учета напряжения, вызываемого пульсирующей составляющей тока At. На рис. 2-8 дана векторная диаграмма для силовой цепи

СУН рис. 2-3, из которой

находим:

Um =V[(Uim

cos <? + IomrAy

+ (U,m sin с? + /„„О^д) 2 ] . (2-27)

Напряжение и на нагрузке усилителя может быть

получено

с помощью выражений для фазных напряже­

ний ui машин переменного тока, найденных в гл. 1.

Полагая, как и ранее, время одного периода

переклю­

чения силовых

ключей усилителя напряжения

много

меньшим периода изменения напряжения

и

(тока £0 ),

т. е. считая и

постоянной величиной за

время

одного

периода переключения СУН, из (2-17) можем опреде­ лить мгновенное значение коэффициента широтной мо­

дуляции

Kt (t),

подставляя

вместо

«i напряжение

из

(2-26):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ W

= - ^ s i n ( f y +

<?0).

(2-28)

Для

определения

частоты переключения

силовых

ключей

усилителя в

этом

режиме воспользуемся выра­

жением

(2-21)

 

 

 

 

 

 

 

 

f =

fo \ 1 -

 

2

*in= (0,£ + т„)] •

(2-29)

Определим среднюю частоту переключений силовых

ключей

за один период

изменения

7,i = 2J t/Qi

тока

на­

грузки £0

 

 

 

j* f

 

 

 

 

 

/ср • =

 

dt,

 

 

о

9 3

«вх.л
94

откуда после .подстановки f из (2-29) и интегрирования получаем:

fcp=/„ [l--r(ij;f]-

(2"3°)

Таким образом, средняя частота переключения сило­ вых ключей усилителя падает с ростом Um. В частности,

лри

£ / m = 0 fCp=h,

а три Um=Un

fCp = — f0-

 

2-4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА

С Л Ю Ф Т О М

 

ПО ВХОДНОМУ СИГНАЛУ

 

В ПТ с люфтом по входному сигналу силовые ключи

СУН

оказываются

закрытыми при \ и п х \ <«пх.л- Величи­

на f/вх.л характеризует люфт срабатывания .преобразо­

вателя. Такой ПТ не

формирует ток в нагрузке при

| « в х | < " в х . л , при этом

в нем не 'производится переклю­

чений силовых ключей усилителя независимо от величи­ ны напряжения Ui и, следовательно, нет 'потерь мощно­ сти от переключений СУН. Таким образом, преобразова­ тель с люфтом выгодно отли­

 

 

чается от

рассмотренного

вы­

 

 

ше преобразователя

без люфта

AI- |

 

малыми потерями мощности на

U-lx

холостом

ходу (холостой

ход

 

 

ПТ характеризуется

нулевым

/

 

 

значением тока на выходе).

 

 

 

При

 

| « в х |

> | « в х . л |

рас­

 

 

сматриваемый

 

преобразова­

 

 

тель тока работает

аналогично

Рис. 2-9. Регулировочная

преобразователю

тока

без

люфта,

т.

е.

при

иП х—«о.с

=

характеристика ПТ с люф­

= "у.макс

схема

формирования

том по входному сигналу.

подает сигналы

управления

 

на

 

 

 

 

 

 

 

замыкание

ключей

Кг,

 

Ki,

чтобы

обеспечить

нарастание тока

L

При

и в х — « о . с

=

= — «у . макс СФ формирует сигналы

на

замыкание клю­

чей Кь Кз (на размыкание ключей

Кг. Ki) для обеспе­

чения

спада тока

L При

| « B x | > " B x . n для

ПТ

с люфтом

справедливы выражения для частот f, /о и /С р, получен­ ные в § 2-3. Обычно на практике выбирают величину равной «у.макс, что позволяет иметь простую схему

формирования сигналов управления и\—и\

ключами

Ki—Ki

(рис. 2-2 и 2-3).

 

На

рис. 2-9 показана регулировочная характеристика

преобразователя тока ПТ с люфтом по входному сигна­ лу для случая «вх.л —«у.макс. Из рис. 2-9 видно, что ПТ начинает подавать ток в нагрузку при |« В х|^«вх . л, при

этом минимальное значение тока i0

в нагрузке

равно А/.

На

рис. 2-10

дан трафик изменения тока I в нагрузке

ПТ

с

люфтом

три

uBx=UBXms\n^iit.

Из

сравнения

рис.

2-10

с .рис. 2-6

видно,

 

 

что форма тока i приоб­

 

 

ретает

характерные

иска­

 

 

жения

при прохождении

 

 

входного

сигнала

через

 

 

нулевые

значения,

свя­

 

 

занные с наличием

люфта

 

 

всхеме формирования

ПТ.

 

Рис 2-10.

График изменения тока

Рассмотренный ПТ С

нагрузки ПТ с люфтом при ы„*=

.

г

="U„xm sin

Qa.

люфтом по входному сиг­

 

 

налу целесообразно применять в приводах, к которымпредъявляется требование высокого к. п. д. и малых потерь-

мощности в согласованном состоянии привода

(сигнал

на входе

привода

« у = 0 , рис. 1-3).

Однако необходимо

иметь

в

виду, что

наличие люфта

по входному

сигналу

у ПТ

не позволяет получить таких

высоких показателен

качества регулирования замкнутой системы, каких мож­ но добиться, применяя ПТ без люфта.

Выше 'была рассмотрена работа ПТ с люфтом в об­ щем случае, когда люфт СФ, характеризуемый «вх.л, мог быть и меньше, и больше «у.макс. В этом случае счита­ лось, что в ПТ происходит поочередное включение и вы­

ключение пар ключей Ki, Кз и Кг, Ki, как и в ПТ

без;

люфта.

 

 

Если принять «вх.л ^"у.макс, то формирование

тока

нагрузки i может вестись следующим образом.

П р и

"вх^«вх.л переключается только одна пара

ключей Кг, A t

(ключи другой пары Аь Кз разомкнуты),

а при —«вх<:

^—«вх.л переключается соответственно

другая

пара.

:ключей Кь Кз (ключи Кг, Ki разомкнуты). Такая воз­ можность управления ключами Ki—Ki появляется по­ тому, что при «вх.л >«у.макс ток в нагрузке при заданном сигнале |«В х| >«пх.л бывает только одного знака и спад

тока при ы в х > 0 все время происходит через диоды Дг

9S

Смотрите также файлы