Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 1
на этом этапе идет медленно; на втором этапе включен
ной бывает одна из пар ключей Ki, Кз или |
К% Ki, чем |
|
обеспечивается быстрое нарастание (спад) |
тока. |
|
За счет медленного |
нарастания тока на первом этапе |
|
частота переключений |
ключей усилителя |
напряжения |
может быть выбрана достаточно низкой, допустимой по условиям работы привода. Длительность первого этапа определяется параметрами схемы формирования, кото рая производит измерение и сравнение этой длительно сти с заранее выбранной временной установкой А/. По
результатам |
сравнения |
формируются |
сигналы |
управле |
||||
ния на включение одной из пар ключей Ki, |
Кз или Кг, Ki |
|||||||
в зависимости от того, ключ какой |
пары |
был |
включен |
|||||
на "предыдущем участке |
медленного нарастания |
(спада) |
||||||
тока л. |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 схеме формирования ПТ для получения сигналов |
||||||||
управления |
ключами |
Ki—Ki |
при |
• |
«вх.л<"вх<Мвх.л |
|||
можно измерять ток i с использованием |
дополнительной |
|||||||
уставки тока |
А/", меньшей А/. Тогда |
длительность— |
нара |
стания тока i на первом этапе будет определяться вре менем, при котором ток i достигает значения i"M im='o—
Рис. 2-16. Зависимость ча стоты переключения ПТ от тока нагрузки.
/ — без люфта; |
2 — без люфта, |
с программным |
управлением. |
—At". |
Длительность первого этапа при опаде тока i |
будет |
определяться моментом времени, при котором |
ток i |
достигает значения /"маке = ' о + А/". |
На рис. 2-16 приведены в относительных единицах за висимости частот переключений силовых ключей усили телей напряжений от относительного тока /оЛ'о.макс для ПТ без люфта (кривая Л и для ПТ без люфта с про граммным управлением (кривая 2).
На рис. 2-17 даны аналогичные зависимости (7 и 2) для ПТ с люфтом и для ПТ с люфтом с программным управлением соответственно.
105
Относительное напряжение |
Ui/Un, |
откладываемое.ра |
||||||
нее по оси |
абсцисс |
(рис. 2-7), заменено на |
отношение |
|||||
W'-о.макс, так как нагрузка ПТ в этом случае представ |
||||||||
лена в виде |
некоторого |
эквивалентного сопротивления |
||||||
г а . Падение |
напряжения |
от |
максимально |
возможного |
||||
тока нагрузки »о.макс |
на |
этом |
сопротивлении |
принято |
||||
равным напряжению |
Un. |
|
|
|
|
|
|
|
Из рисунков следует, что применение программного |
||||||||
управления |
ключами |
усилителя напряжения |
резко |
сни- |
||||
|
1.0 / о ' ft |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2-17. Зависимость |
ча |
|||
|
|
|
|
стоты |
переключения ПТ от |
|||
|
|
|
|
тока |
нагрузки. |
|
|
|
|
|
|
|
/ — с |
люфтом; |
2 —с |
люфтом, |
|
|
|
|
|
с программным |
управлением. |
онакс
жает частоты переключений ключей. Наличие люфта по входному сигналу также приводит к,уменьшению числа переключений, однако 'необходимо иметь в виду, что при этом ухудшаются регулировочные качества ПТ.
Малая частота переключения |
ключей в |
усилителе |
|
напряжения, |
а следовательно, малые потери |
мощности |
|
в усилителе, |
приводе, линейность |
регулировочной харак |
теристики, определяющая высокие регулировочные свой ства замкнутой системы в целом, являются достоинством ПТ без люфта с программным управлением. Однако в этом ПТ схема формирования сигналов управления ключами усилителя напряжения довольно сложная и поэтому на практике при решении конктретных задач предпочтение может 'быть отдано выше рассмотренным ПТ, имеющим простые схемы формирования.
2-7. ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОКА
Измеритель тока (ИТ) (рис. 2-1) в преобразователях тока (ПТ) формирует сигнал обратной связи строго в соответствии с током на грузки I , т. е. должны без искажении измеряться и основная и пуль сирующая составляющие тока L Это значит, что ИТ должен иметь
постоянный коэффициент передачи в широком диапазоне частот. Важ ным является также требование обеспечения гальванической развязки цепи нагрузки и входной цепи ПТ. Осуществить измерение тока с по-
106
мощью обычного трансформатора тока не представляется возмож ным, так как ток нагрузки (ток в фазе машины) ъ регулируемом приводе может быть постоянным.
Существуют ИТ двух типов. Первый тип использует группу из четырех трансформаторов тока [Л. 13]. Два трансформатора группы используются для измерения тока i одного направления, а два дру гих— для измерения тока I противоположного направления. При этом работа трансформаторов при токе заданного направления про исходит таким образом, что измерение тока на участке нарастания ведется с помощью одного трансформатора, а на участке спада — с помощью другого. Такая поочередная работа трансформаторов тока в группе позволяет производить перемагиичнвание любого из транс форматоров к моменту начала измерения им тока нагрузки в неко
торое исходное состояние. Перемагиичнвание |
трансформаторов тока |
в исходное состояние происходит с помощью |
специальной обмотки, |
по которой пропускается требуемый ток. Ниже будет показан прин цип действия ИТ на четырех трансформаторах тока.
Необходимо отметить, что первый тип ИТ не может быть приме нен для ПТ с программным управлением, так как трансформаторы ИТ рассчитываются на условия измерения тока нагрузки на участках нарастания или спада, возможная длительность которых бывает за ранее определена, а в ПТ с программным управлением длительность названных участков в принципе может быть неопределенно большой.
Второй тип ИТ основан на применении МУ {Л. 17]. На рис. 2-18 показана схема такого ИТ, в котором используется дифференциаль ный дроссельный МУ, выполненный на четырех сердечниках и нагру женный на диодные мосты. Каждый диодный мост зключен последо вательно со стабилитроном. Цепи из диодных мостов и стабилитронов включены между собой встречно и параллельно. На выходе этих це пей ток МУ (м определяется током нагрузки t, который воздействует па МУ благодаря включению обмотки обратной связи w0.c в цепьна-
Рис. 2-18. Измеритель тока на основе/МУ.
107
грузки. Ток I'M через резистор R подается в сравнивающий элемент
ПТ. Использование тока tM непосредственно в сравнивающем элемен те ПТ в качестве сигнала обратной связи практически невозможно из-за наличия в нем значительных пульсаций, которые определяются свойствами МУ. Для устранения этих пульсаций на выходе диодных выпрямителей приходится применять конденсаторы 2С (рис. 2-18).
Для того чтобы сформировать напряжение, пропорциональное пульсирующей высокочастотной составляющей тока нагрузки i, используют напряжение ил со вторичной обмогки сглаживающего
дросселя |
(СД), стоящего в цепи |
нагрузки. Это напряжение |
подается |
на вход |
сравнивающего элемента |
(СЭ) через резисторы г и R. Ток £у |
|
на входе СЭ (в резисторе R) может быть представлен в виде двух |
|||
составляющих |
|
|
|
|
1у = || + 12, |
|
|
где i| зависит от тока rM , a i 2 — от напряжения дросселя. |
а дрос |
||
Так |
как МУ может рассматриваться как источник тока, |
сель СД как источник напряжения, то, принимая входное сопротивле
ние СЭ равным |
нулю, можем |
записать: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
г |
|
|
1 |
|
. |
|
и. |
1 |
|
|
|
|
||
|
' « - ' « / ? + г |
I |
+sT„.T |
|
- |
R + r |
\ |
+sT„.r |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
1м = 2Шо.с'М^.; |
T„.T |
= CRr _j_ г • ,1л = KaisLji's — оператор, |
— |
|||||||||||||
дроссельная |
обмотка |
МУ; Кя — коэффициент трансформации напря |
|||||||||||||||
жения СД. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Из полученных выражений имеем: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
'* |
. |
|
2r |
|
|
су, . |
Г. |
. |
/ |
К д £ д г о _ |
|
|
|
|||
|
T = |
4 / ? + r ) . ( l |
+sT„.r) |
ш„ |
|
|
|
2rwa |
|
|
|
||||||
|
Отсюда при выполнении условия |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
~2гву< |
|
|
|
|
|
|
|||
следует |
|
|
|
. |
_ . |
2/-цуе |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
h |
~ 1 |
(R + |
г) |
|
wj |
|
|
|
|
|
|
|
т. е ток ! у связан с током нагрузки i |
через |
постоянный коэффициент. |
|||||||||||||||
|
На практике |
описанный ИТ играет одновременно |
и роль сравни |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
вающего элемента (рис. 2-1). Мапнит- |
||||||||||
|
|
|
|
i |
-!k |
ный |
усилитель |
имеет |
обмотку |
wBX, |
|||||||
|
|
|
|
в которую |
подается входной |
ток t'nx, |
|||||||||||
|
|
|
|
У' R |
|||||||||||||
|
|
/ |
|
задающий |
требуемый |
|
ток |
нагрузки |
|||||||||
|
|
|
|
|
Чх |
i0- Тогда |
ток /"у на выходе ИТ опре |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
деляется |
разностью задаваемого |
тока |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
и тока |
натруэки. В атом случае в ИТ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
может быть выбрана небольшая ли |
||||||||||
|
|
-1 » |
|
|
|
нейная зона выходной |
характеристи |
||||||||||
|
|
|
|
|
ки, |
что обеспечивает |
в свою |
очередь |
|||||||||
Рис. |
2-19. |
Регулировочная |
малые |
потери мощности в ИТ. Одна |
|||||||||||||
ко необходимо |
иметь |
аз виду, что в |
|||||||||||||||
характеристика |
измерителя |
||||||||||||||||
этом случае постоянная |
времени |
Тп.х |
|||||||||||||||
тока. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
108
должна выбираться в соответствии с допустимыми амплитудными и фазовыми искажениями тока в нагрузке. В тех случаях, когда ИТ играет одновременно и роль СЭ, его выход подключается к схеме
формирования |
и ток / у выполняет |
роль сигнала |
н у (рис. 2-1). |
На |
рис. 2-19 дана |
зависимость тока i'y |
от тока /'п х - |
Кривая имеет |
уча |
стки насыщения, возникающие из-за применения стабилитронов на
выходе |
МУ. |
|
Предельное |
значение тока |
управления /'у .п |
равно |
||
UctIR, |
где Uct—напряжение |
стабилизации |
стабилитронов. Рассмо |
|||||
тренный ИТ |
может быть применен в ПТ любого типа. |
|
|
|||||
|
2-8. |
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА НА |
ТРАНЗИСТОРАХ |
|
||||
На рис. 2-20,а показан силовой усилитель напряжения |
на транзи |
|||||||
сторах |
/—4 с ИТ на четырех трансформаторах |
тока 5—8. |
Первичные |
|||||
обмотки этих |
трансформаторов включены |
в |
цепи силовых |
ключей |
||||
СК2 и |
СКз, |
а |
вторичные обмотки — иа вход |
схемы формирования. |
Схема формирования состоит из двух одинаковых усилителей на
транзисторах Т\, Т2 и Т'\, |
Т'2. |
|
В исходном |
состоянии |
(«nx=0) выходные транзисторы Т2 и Т'2 |
усилителей СФ |
закрыты, |
так как транзисторы 7\ и Т\ откры |
ты токами 1Л и ('л, определяющими люфты на входах этих уси лителей. Токи i„ и £'л задаются с помощью сопротивлений Ri и R'i и
выбираются обычно равными £у .мпкс. В цепи коллекторов выходных транзисторов Т2 и Т'2 включены первичные обмотки трансформаторов управления 5 и 10, по две вторичных обмотки которых подсоединены
к управляющим цепям транзисторов /—4. Напряжение |
ипх преобра |
|
зуется в ток 1пх = Ипх//?, который воздействует |
на схему формирова |
|
ния. Если [ £ вх|<1л, транзисторы Т2 и Т'2 |
закрыты |
(напряжения |
и\—и\ с трансформаторов 9 и 10 не поступают па базы транзисто ров /—4), закрытыми являются и транзисторы /—4 и ток в нагрузке не протекает.
Рассмотрим |
для |
определенности работу |
ПТ при inx — in- |
Направ |
||||
ление |
тока |
| „ х |
для |
этого |
случая показано |
и а рис. |
2-20,6 |
стрелкой. |
При |
/цх = 'л |
транзистор Ti |
закрывается, транзистор |
Т2 открывается |
и на базы транзисторов 2 и 4 усилителя напряжения поступают на пряжения и'2 п (('•, соответственно. Транзисторы 2 и 4 открываются, н ток i в нагрузке начинает нарастать. Одновременно с этим на вход схемы формирования через сопротивление R2 поступает ток i n — ток положительной обратной связи. Этот ток протекает под действием напряжения, получаемого со специальной вторичной обмотки транс форматора управления 9. Этот ток выбирается равным 2iy .n aiic-
Ток /„ действует согласно с током / п х и запирает входной тран зистор 7"] дополнительно током 2i'y.>inuc. Ток нагрузки i. нарастая, протекает через первичную обмотку трансформатора тока 6 и транс формируется на вход схемы формирования в качестве сигнала обрат ной связи. При этом направление тока во вторичной обмотке транс форматора б, таково, что он оказывает противоположное действие на транзистор Т, по сравнению с токами in* и £и, т. е. он стремится открыть транзистор Т\. При токе нагрузки 2А/ ток i M оказывается скомпенсированным на входе СФ, транзистор 7\ открывается, транзи стор Т2 закрывается. Управляющие сигналы перестают поступать на транзисторы 2 и 4, которые закрываются. Ток i начнет спадать, про
текая через диоды Дь Д3 |
и |
первичную обмотку трансформатора |
тока 8 и трансформируясь |
на |
вход СФ. Одновременно с закрытием |