Принципи на изграждане и управление на КОРАБ
Опростена PWM схема е показана на фигура 19. Тя съдържа четири транзисторни ключа TK1-TK4. Диагоналът на моста, образуван от транзисторни ключове, включва товар.
Натоварването в DC задвижванията е DC моторът. КОРАБЪТ се захранва от източник на постоянен ток, шунтиран от кондензатор.
Най-простият начин за управление на PIE през арматурната верига е симетричен. При симетричен метод на управление всичките четири транзисторни превключвателя на моста са в състояние на превключване, а напрежението на изхода на PWM е признак на редуващи се импулси, чиято продължителност се регулира от входния сигнал. При ШИМ със симетрично управление средното напрежение UYat на изхода на ШИМ е нула при относителното време на включване g = 0,5. Времевите диаграми на PWM за симетрично управление са показани на Фигура 20. Симетричното управление обикновено се използва в DC задвижвания с ниска мощност. Неговият пред-
| Фигура 19 - Схема на транзистора PWM |
 |
| Фигура 20 - Диаграми, обясняващи работата на ШИМ със симетрично управление |
свойството е лекотата на изпълнение и липсата на мъртва зона в контролната характеристика. Недостатъкът на PWM със симетрично управление е биполярното напрежение върху товара и във връзка с това повишените токови вълни в арматурата на изпълнителния двигател.
Желанието да се премахне този недостатък доведе до разработването на методи, които осигуряват еднополярно напрежение на изхода на ШИМ. Най-простият от тях е асиметричен.
Асиметричното управление е показано на Фигура 21,a.В този случай
 |
| Фигура 21– Диаграми, обясняващи работата на ШИМ с асиметрично управление |
транзисторните превключватели на фазовата група TKZ и TK4 се превключват (ключове TK1 и TK2 с обратна полярност на входния сигнал), транзисторният ключ TK1 е постоянно отворен и наситен, а ключът TK2 е постоянно затворен. Транзисторните ключове TKZ и TK4 превключват в противофаза, осигурявайки протичане на арматурния ток от обратната едс на двигателя. В същото време на изхода на ШИМ се формират еднополярни импулси и средното напрежение на изхода е нула, когато относителната продължителност на включване на един от долните транзистори по схемата е g=0.
Недостатъкът на разглеждания метод на управление е, че горните транзисторни ключове (TK1, TKZ) според тока се натоварват повече от долните. Този недостатък се елиминира с последователно управление, чиито времеви диаграми са показани на Фигура 21,b.
Тук, за всеки знак на входния сигнал, всичките четири транзисторни ключа на моста са в състояние на превключване, докато честотата на превключване на всеки от тях е половината от честотата на изходното напрежение. Управляващите напрежения на транзисторните ключове на една фаза на моста TK1, TK2 и TKZ, TK4 са постоянно в противофаза; в този случай превключвателите се превключват след период на изходно напрежениеT.Това постига същите работни условия за полупроводникови устройства в мостова верига.
При определен знак на входния сигнал управляващите импулсиu1,u4 с продължителностt=(1+g)Tсе подават към диагонално разположени транзисторни ключове (Фигура 21,b) с изместване на половин цикъл, а управляващите импулсиu2,u3 с a продължителностt=(1-g)T,също с отместване на половин период, се подават към транзистори с противоположния диагонал (TK2, TKZ). В този случай на интервалатоварът се свързва към източника на захранване с помощта на диагонални превключватели, а на интервала (1-g)Tтоварът се свързва накъсо с помощта на горния или долния транзисторен ключ. Когато знакът на входния сигнал се промени, редът на управление на диагоналните клавиши се обръща. При последователно управление на товара се формират еднополярни импулси с продължителностT,пропорционална на входния сигнал.
Обобщена функционална диаграма за управление на транзистор PWM е показана на Фигура 22. Тя съдържа генератор (G), генератор на трионообразно напрежение (GPN), схема за сравнение (SS), импулсен разпределител (RI) и усилватели (U). Като правило между усилвателите на управляващия сигнал и разпределителя се свързват елементи за галванична изолация (оптотранзистори). Диаграмите на фигура 23 илюстрират работата на веригата за управление на ШИМ.
Електромагнитните процеси в товара (например арматурата на DC двигател) с биполярно изходно напрежение (симетрично управление на транзисторни превключватели с ШИМ) са показани на фигура 24a,a
 |
| Фигура 22 - Обобщена функционална схема на транзисторно PWM управление |
 |
| Фигура 23 - Диаграми, обясняващи принципа на работа на веригата за управление на ШИМ |
a)  |
| Фигура 24 - Електромагнитен процес в товара със симетрично и асиметрично ШИМ управление |
с еднополярно изходно напрежение (асиметрично и алтернативно управление) - на фигура 24b.
Фигура 24 показва, че токът в арматурата съдържа среден (плавен) компонентIRav и пулсиращ компонент DIR. Плавният компонент на тока се дължи на среднатастойността на напрежението на котвата и постоянната скорост на въртене.
Средното напрежение на изхода на SHIP се определя от следните изрази:
– с биполярно напрежение (симетрично управление):
– с еднополярно напрежение (асиметрично управление):
където g е контролният работен цикъл, r.u., т.е. относителен работен цикъл:
,
къдетоfKOM е честотата на превключване на носещата на SHIP.
Регулиращите характеристики на широчинно-импулсния преобразувател са линейни и не е трудно да се изградят.
При избора на метод за управление е необходимо да се изхожда от изискванията за регулаторните и енергийните характеристики на електрическото задвижване. Симетричното управление на PWM позволява да се получат линейни характеристики на регулиране на двигателя. Енергийните характеристики на PWM с този метод на управление обаче се влошават поради увеличените вълни на тока в арматурата и в полупроводниковите устройства.
При асиметрично и алтернативно управление на ШИМ има мъртва зона в регулиращата характеристика на електрическото задвижване. Методите на веригата за намаляване на тази зона влошават стабилността на електрическото задвижване.
Енергийните характеристики на ШИМ с асиметрично и алтернативно управление са по-добри от тези на ШИМ със симетрично управление, тъй като тук пулсациите на тока са два пъти по-малко.
1. Каква е контролната характеристика на вентилния преобразувател?
2. Какво е работен цикъл? До каква степен се променя работният цикъл със симетрично и асиметрично ШИМ управление?
3. Начертайте регулиращата характеристика на трифазен широчинно-импулсен преобразувател със симетрично управление.
4. Обяснете принципа на действие на широчинно-импулсен преобразувател със симетрично управлениетранзистори.
5. Сравнете два начина за управление на транзистори със симетрично и асиметрично ШИМ управление.
6. Как наличието на източник на ЕМП в товара влияе върху работата на преобразувателя на ширината на импулса?
7. От какво зависи плавната съставка в тока на натоварване в системата широчинно-импулсен преобразувател - постояннотоков двигател?
8. От какво зависи пулсиращата съставка в тока на натоварване в системата широчинно-импулсен преобразувател - постояннотоков двигател? С кой метод на управление: симетричен или асиметричен е по-голям? Обясни защо?
9. Какви са предимствата и недостатъците на широчинно-импулсния преобразувател като мощностен преобразувател на статична енергия за DC задвижване в сравнение с управляван токоизправител?
В.Н. Ротанов, Гърбузов И.И.
Указания за организацията на изпълнението и провеждането на лабораторна работа по дисциплината "Основи на електрическото задвижване на технологични инсталации"
Препоръчано от Редакционно-издателския съвет на университета
като насоки за студенти от специалност 25.05.03
"Подвижен железопътен състав"
| Подписана за печат Заявка No Формат 60х84/16 Тираж 100 бр. |
| Състояние-печат. л. Изд. бр.118-14 |