Рекуперативные преобразователи частоты со звеном постоянного тока для трехфазных асинхронных двигателей, страница 6

Коэффициент усиления будем регулировать изменением сопротивления в цепи обратной связи. Переменное сопротивление реализуем на основе микросхемы AD5231 – цифрового потенциометра. Выводы А и В выполняют роль неподвижных контактов, вывод W – движок потенциометра. Сопротивление между выводами А и В составляет 10 кОм. Управление осуществляется по последовательному входу SPI посредством загрузки информационного слова при подаче тактовых импульсов на вход CLK. Коэффициент усиления равен

Тогда при R_AW = 0 получим K_U = 1, амплитуда сигнала управления 1 В; при R_AW = 10 кОм и R3 = 1,1 кОм получим K_U = 10, амплитуда сигнала управления будет равна 10 В.

Рисунок 27 - Генератор синусоиды фазы В

Рассмотрим генератор синусоиды фазы В. Схема включения показана на рисунке 27. Значения элементов R4, R6, C6 соответственно равны значениям элементов R1, R2, C1, так как выполняют те же функции. Рекомендуемые значения элементов: R5 = 12 кОм, С5 = 1 нФ.

Рассмотрим работу входов синхронизации микросхемы MAX038. На выходе PDO формируется последовательность импульсов тока с минимальным значением 0 мкА и максимальным 500 мкА. Скважность равна 50 %, когда выход OUT отстает от входа синхронизации, на который подается меандр примерно той же частоты, на 90°. Скважность становится равна 100 %, когда сдвиг фаз равен 180° и наоборот, скважность становится равна 0 %, когда сдвиг фаз равен 0°. Пусть при замыкании петли PDO-FADJ сдвиг фаз равен 90°, скважность импульсов тока равна 50 %, тогда среднее значение тока на выходе PDO составляет 250 мкА. Этот ток разветвляется между входом FADJ  и ветвью R5, С5, R6. FADJ всегда потребляет 250 мкА. Остальной ток идет через указанную ветвь, создавая напряжение U_FADJ (обеих полярностей). Например,  при увеличении сдвига фаз увеличивается скважность тока PDO, его среднее значение возрастает, и напряжение U_FADJ становится более положительным. При этом увеличивается частота генератора и фазовый сдвиг уменьшается до 90°.

Таким образом, синусоида на выходе микросхемы отстает от входного синхронизирующего сигнала на 90°. Чтобы получить на выходе синусоиду фазы В, сдвинутую на 120° относительно синусоиды фазы А, необходимо сдвинуть синхронизирующий сигнал на 30° относительно синусоиды фазы А. Этот сдвиг осуществляется блоком синхронизации.

Синусоида фазы А сравнивается со значением В. В моменты времени,  когда  и , получаем импульсы, которые суммируются и подаются на тактовый вход D-триггера. На вход D  подаем сигнал SYNC микросхемы DA1, который представляет собой последовательность меандровых импульсов той же частоты и фазы, что и синусоида. Таким образом, при  триггер переключается в единицу, при  триггер переключается в ноль. Диаграмма импульсов приведена на рисунке 28. Компараторы реализуем на микросхеме К1401СА1 (4 компаратора в 1 корпусе), D-триггер – К561ТМ2, элемент ИЛИ – КР1564ЛЛ1.

Рисунок 28 – Диаграмма импульсов блока синхронизации

После генератора синусоиды поставим усилительный каскад, описанный ранее.

Сигнал управления фазы С равен  . Получим его при помощи инвертирующего сумматора, изображенного на рисунке 29. Все три резистора должны иметь одинаковый номинал. Возьмем R8 = R9 = R10 = 10кОм.

Рисунок 29 – Схема формирования синусоиды фазы С при помощи инвертирующего сумматора

Генератор опорного треугольного напряжения спроектируем на основе мультивибратора на операционном усилителе (рисунок 30).

Рисунок 30 - Мультивибратор на операционном усилителе

Резисторы R12 = R13 = 10 кОм образуют ветвь положительной обратной связи операционного усилителя; C7-R11 – времязадающая цепь отрицательной обратной связи. Принцип действия описан в [4]. Амплитуда выходного напряжения 10 В. Пусть С7 = 510 нФ, тогда R11 найдем по формуле

,

 Ом.

Блок сравнения представляет собой компаратор, на инвертирующий вход которого подается опорное напряжение, на неинвертирующий – сигнал управления. Инверторы выполним на основе микросхемы К561ЛН1 (6 элементов НЕ в корпусе). Активным уровнем для драйвера IR2133 является низкий уровень, поэтому инвертированный сигнал будем подавать на нечетные ключи, а неинвертированный – на четные.