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

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

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 (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