Автоматическое управление техническими системами. Система «Управляемый преобразователь – машина постоянного тока» как объект управления. Автоматическое регулирование координат электропривода. Частотно токовое управление АД, страница 23

                                                                                     (5.25)

Упреждающее токоограничение не обеспечивает высокой точности ограничения тока, т.к. сильно реагирует на отклонение характеристик элементов схемы от расчётных. Поэтому в быстродействующих приводах иногда его применяют совместно с подчинённым токовым контуром, возлагая на первое ограничение первого броска тока, а на токовый контур – ограничение тока в течение всего переходного процесса.

Рис. 5.17

Рис. 5.17

6. Транзисторный электропривод постоянного тока.

Как уже отмечалось ранее энерговооружённость автомобилей растёт год от года. Система энергоснабжения автомобиля выполнена на постоянном токе. Поэтому трудно переоценить значение изучения данной темы. Так как система УВ-Д применима только при наличии сети переменного тока, в сети постоянного тока преимущественно используются системы широтно-импульсный преобразователь-двигатель (ШИП-Д).

6.1. Функциональная схема и принцип работы ШИП.

Основной частью широтно-импульсного преобразователя (ШИП) является полупроводниковый ключ. В основном применяются транзисторные ключи. Создание биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT дало резкий толчок развитию преобразовательной техники на базе полностью управляемых приборов. Принцип работы ШИП поясняется рис. 6.1.

Благодаря периодическому замыканию ключа К на якорь двигателя подаются импульсы напряжения U_я и ток якоря колеблется. Из сети потребляется импульсный ток i_с. При разомкнутом ключе в цепи якоря поддерживается ток за счёт Э.Д.С. самоиндукции, который протекает через диод Д – i_д. Поэтому ток в якоре i_я равен току i_с при открытом ключе и току i_д при закрытом ключе.

Относительная продолжительность импульсов напряжения

                                                                                                            (6.1)

где t_u – длительность открытого состояния ключа (т.е. пропускающего ток); Т – период коммутации ключа.

Тогда среднее значение напряжения на якоре двигателя:

                                                                           (6.2)

где U – напряжение в сети без учёта падения напряжения на ключе.

Таки образом, если сигнал управления ключом К U_у пропорционален относительной продолжительности импульсов напряжения на якоре γ, то      . Следовательно, такой ключ является источником управляемого (регулируемого) напряжения.

                                         а).                                                     б).

Рис. 6.1

6.2. Основные принципы построения и классификация систем ШИП-Д.

Система ШИП-Д, показанная на рис. 6.1 не обеспечивает реверс и режим рекуперативного торможения.

На рис. 6.2. приведена функциональная схема преобразователя, содержащего 4 ключа с независимыми системами управления. При этом можно реализовать симметричное, несимметричное и поочерёдное управление транзисторными кличами. ключами.

Рис. 6.2

Симметричное управление (рис. 6.2 б) является наиболее простым, т.к. в течение периода Т необходимо реализовать одновременное управление двумя диагонально расположенными ключами К1 и К4, а затем К2 и К3. Двухполярное напряжение на выходе ШИП  U_я обеспечивает плавное изменение среднего напряжения – U < U_cp <U без зоны нечувствительности при γ = 0,5.

Недостаток такого управления – повышенные пульсации тока якоря и, как следствие; - увеличение потерь. Достоинство – отсутствие зоны нечувствительности.

Несимметричное управление (рис. 6.2в) обеспечивается при постоянно открытом ключе, например К1и постоянно закрытом другом ключе К2, последовательно подключённых к источнику питания. Два других ключа переключаются в противофазе. В этом режиме на якоре двигателя формируются однополярные импульсы напряжения U_я. Изменение полярности импульсов напряжения на якоре достигается при постоянно открытом ключе К3 и постоянно закрытом ключе К4. Недостатком несимметричного режима управления является наличие зоны нечувствительности при γ → 0 и повышенная токовая нагрузка верхних ключей. Последний недостаток исключается в схеме с поочерёдным управлением ключами (рис. 6.2г). Здесь в состоянии переключения в течение двух периодов находятся все четыре ключа. Причём два диагонально распложенных ключа, например К1 и К4 имеют длительность открытого состояния  , а два других – . Однако, моменты открывания каждого из диагонально расположенных ключей сдвинуты на период выходного напряжения. Поэтому однополярное выходное напряжение состоит из импульсов продолжительностью .