Главная Автономный инвертор - преобразователь постоянного тока в переменный



Для принятых значений /,i~-0.2-К)-- с, fMaKc=lOOj получаем; умин~0,12. Следовательно, диапазон плав регулирования напряжения широтно-имиульеным end бом умакс"-умин (в данном случае 0,88-0,12). Далы шее Снижение умин возможно путем последующего жения f без увеличения п, но ири этом ухудшается монический состав инвертируемого напряжения.

Таким образом, наличие паузы в управлении венти! ными ключами и инерционность ключей отрицател] сказываются при широтно-импульсном регулироваг инвертируемого напряжения, причем отрицательный фект тем существеннее, чем выше значение /и/макс-

Глава вторая

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМИ ИНВЕРТОРАМИ

9. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАДАЮЩИМ ГЕНЕРАТОРАМ. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЮЩИХ ГЕНЕРАТОРОВ

Задающий генератор (ЗГ) является одним из ос» ных элементов системы управления, формируюиШМ следовательпость импульсов, частота следования рых изменяется в функции входного сигнала Uf (рис Импульсы ЗГ осуществляют синхронизацию раб1( остальной части системы управления инвертором, и ходная частота инвертора пропорциональна ча« импульсов задающего генератора. Таким образом, регулировочные свойства автономного инвертора по стоте определяются только соответетвующимн .чарг ристиками ЗГ. Поэтому назначение и режимы ра< автономного инвертора в «аждом конкретном сл) определяют выбор той или иной схемы ЗГ из существ щего многообразия схем, отличающихся принципом , ствия и характеристиками. Можно выделить ряд об1 требований, предъявляемых к задаюнтим генерато систем управления автономными инверторами для стотного регулнрования двигателей премениого To«a.j

Г Частота на выходе задающего генератора дол изменяться плавно для плавного регулирования част вращения привода. Максимальный скачок частоты регулировании не более 0,1--0,2 Гц.

2. Для использования инвертора в замкнутых ci мах автоматического регулирования управление за;

генератором должно осуществляться входным элек-мчеокйм сигналом- током (f или напряжением Uf.

3 Характеристика управления ЗГ -.зависи.мость ча-стоть/ог ве.дичины входного сигнала--должна быть линейной fs.t-h + kf) либо пропорциональной f.r-kUf.

4 .Стабильность частоты ЗГ должна соответствовать требованиям « стабильности выходной частоты инвертора, обычно в пределах 0,1-2,5%,

б. Диапазон регулирования частоты ЗГ должен соответствовать диапазону выходных частот инвертора (до 1:50).

6. Схема ЗГ должна быть экономичной, надежной, помехоустойчивой и возможно более простой.

Существует сравнитель!и.) много схем ЗГ. В системах частотно-регулируемых .электроприводов наибольшее применение пашли транзисторные ЗГ, наблюдается тен< денция к переходу на интегральные .элементы. Р-ассмот-рим только транзисторные схемы ЗГ.

По принципу действия схемы задающих генераторов можно разделить на два класса: резонансные и накопительные. В основе принципа действия резонансных ЗГ лежит явлсчгие резонанса-механического либо .электрического [Л. 12, 13]. Такие ЗГ представляют собой усилитель, охваченный полол<ительиой обратной связью при помощи частотно-зависимого элемента (LC, RC или кварцевого фильтра). Основным недостатком подобных ЗГ является трудность регулирования частоты в широком диапазоне при помощи элект{9йческого сигнала. Обычно [плавная регулировка частоты*таких ЗГ осуществляется с помовхью изменения параметров фильтра механическим путем (переменными С, R). Возможно также дискретное изменение частоты при помощи цифровых делителей с переключателями, изменяющими ко.эффициент деления. т t

I Из-за плохих регулировочных свойств резонансных •i известны лишь редкие случаи использования их : в системах управления инверторами, когда требуется ливышенная стабильность выходной частоты (менее

стнЙ»ГЛ"° лучшими регулировочными характери-явлснГ "«ОТ накопительные ЗГ, использующие ским nL""""""* накопителя каким-либо электриче-

различны.."" " указанной цели используются два ых типа накопителей: конденсатор, «акапливаю-



щий электрический заряд, и ферромагнитный сердечн! накапливающий магнитную индукцию. В соответств с типом накопителя все схемы накопительных ЗГ мож разбить на конденсаторные и трансформаторные, прич эти названия определяются только типом накопителя, не наличием в схеме ЗГ конденсаторов или трансфор} торов, поскольку эти элементы могут найти применен в любой схеме ЗГ, выполняя различные функции.

Принцип действия накопительных ЗГ заключает! в следующем. Количество электромагнитного парамет Q в накопителе во времени изменяется -(обычно рав* -мерно либо почти равномерно) от начального значен Qi до конечного Qz. В момент, когда Q становится равн!: Qz. чувствительный орган производит соответствую!: переключение « схеме ЗГ, в результате чего состояв накопителя возвращается к исходному. В момент, ког Q становится равным Qi, происходит очередное не ключение в схеме ЗГ и начинается новый цикл «зап нения» накопителя. Длительность периода выходной стоты ЗГ определяется суммой времени заполнения копителя и возврата к исходному состоянию.

Управление частотой накопительных ЗГ можно щecтвлят) следующими способами; а) при помощи из1 нения скорости «заполнения» или возврата к исходнс состоянию (либо одновременно той и другой) нако11 теля; б) при помощи изменения уровней Qi и Qz иак1 ливаемого параметра; в) при помощи изменения «ем сти» накопителя.

Первые два способа используется для плавного гулнрования частоты, а третий - для дискретного.

10. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ЗАДАЮЩИЕ ГЕНЕРАТОРЫ

а) Трансформаторный мультивибратор Ройера

Рассмотрим с точки зрения приведенной классиф! ции принцип действия общеизвестной схемы мультк братора Ройера (Л, 14], которую следует отнести ктр* форматорным ЗГ. Основными" элементами мультивиС тора (рис. 19) являются трансформатор Тр, мап» провод Которого выполняет роль накопителя, н транзисторных ключа IJTi и ЯГа, определяюигих рег работы накопителя. Одновременно транзисторы Я7 ЯГг выполняют роль чувствительных органов, сигнал! рующих о степени «заполнения» накопителя. 40


Рис. 19. Цринадпнальная мультивибратора Ройера.

схема

Ключи nTi и ПТг, включаясь поочередно, подключают пояжение источника Е к одной из коллекторных об-ипток Wi либо Wi трансформатора (на рис. 19 начала гмоток обозначены точками), за счет чего в них форми-пуется двухполярное напрякение прямоугольной формы. Две 9. Д. с. обмоток положительной обратной связи Wis, .уд/включенных в базовые цепи транзисторов, обеспечивают состояние насыщения открытого и состояние отсечки закрытого в данный полупериод транзисторов. Под действием приложенного к коллекторной обмотке напряжения магнитопровод трансформатора перемагничивается. В момент, когда индукция в нем достигает величины индукции насыщения ±5«, соответствующий открытый транзистор ПТх или ЯГа выходит из состояния насыщения, поскольку его базовый ток ограничен резистором /?б, а коллекторный ток в момент насыщения магнитопровода резко увеличивается. Это приводит к уменьшению э. д. е., наводимой в базовой обмотке, и к еще большему увеличению падения напряжения на открытом транзисторе, в результате чего происходят лавинообразное запирание открытого и оттирание закрытого транзисторов. После переключения* схемы начинается второй полупериод, во время которого индукция изменяется в противоположном направлении.

Регулирование частоты мультивибратора Ройера осуществляется при помощи изменения скорости перемагничивания магнитопровода, которая определяется напряжением источника £:

dB/dt=E/wis,

где Ш1~число витков коллекторных обмоток;"5 -активное сечение магнитопровода.

явлат*"™" недостатками мультивибратора Ройера от чят "имость амплитуды выходных импульсов , i стппАп " изменение режима базовых цепей транзи-1на nZrr РУЛ«Ровании. В связи с этим, несмотря VnoainI?, мультивибратор Ройера в системах

t ления автономными инверторами почти не исполь-



зуется. Его применение ограничивается преобразова! лями с неглубоким диапазоном регулирования при нег соких требованиях к стабильности частоты.

б) Дифференциальные схемы генераторов

Дифференциальные схемы генераторов {Л. 15] принципу действия аналогичны схеме трансформатор го мультивибратора Ройера с той лишь разницей, регулирование частоты вы.чодного напряжения в

............. осуществляется .ia с

"tJ ",ЯГз изменения эффективн

Др k числа вгггков обмот трансформатора. Посл нее легко может быть стигиуто включением схему дополнительк элементов-дросселей сьпдения с отводами м\ тотрансформаторов.

На рис. 20 приведи дифференциальная сх генератора с дросселем Др, подключенным параллели нагрузке. Элементы схемы рассчитываются таким об зом, что время насыщения дросселя меньше времени сыщения осшишого трансформатора:,

(индекс «д» относится к дросселю, индекс «т»-к трг форматору). Функцию накопителя в этой схеме выг няет сердечник дросселя. Частота переключения Tpai , сторон определяется следующим соотношением:


Рис, 20. Принципиальная схсмл генератора с параллельным регулирующим дросселем.

где и

д-~ напряжение, прикладываемое к дросселю:

Подставив (6) в (5), получим:

т. е. обратно пропорциональную "ависи,\1ость часта от количества витков дросселя.

Существенным недостатком дифференциальной схе-генератора является то. что регулирование частоты гчиествляется путем переключения контактов, а ие Жункции электрического сигнала. Поэтому практически н может использоваться лишь в схема.х управления инверторами со ступенчатым регулированием частоты.

в) Генератор с подмагначиваемым трансформаторам Схема генератора с подмагничиваемыми трансформа-орами {Л, 16] приведена на рис. 21. Кроме основного грансформатора Гр], не ......................


Рис. 21, Принципйалньая схема генератора с подмагничиваемыми трансформаторами.

ласыщаюшегося в процес-fce работы генератора, схе-la содержит два пасыща-ошихся подмагничивае-яых трансформатора Тр2 ТрЗ, выполняющих )ункцпи накопителей, 1ервичные обмотки этих трансформаторов tt,, иод-лючены к обмотке as раисформатора Tpi. Вторичные обмоткн w,-,, жлюченные в базовые епи транзисторных ключей UTi и ЯТ?. выполняют функ-ии положительной обратной связи. В момент наущения магнитопровода одного пз дополнитель-ых трансформаторов резко ослабляется положительная братиая связь, открытый транзистор закрывается и роисходит переключение схемы. Частота выходного наряжения генератора определяется временем, необходи-ьш для насыщения матнитопроводов дополнительных юаисформаторов, которое зависит от величины тока под-агничивания /у, вводимого в обмотки Wy от источника правления. Таким образом, регулирование частоты эеспечивается изменением тока подмагничивания. Маг-ГыЙГ°? "Рнсформатора Тр} может быть выполнен* •«ктротехнической стали, а магнитопроводы

Кк1?"™Р® Р ГР5--ИЗ материала с прямо-рольной петлей гистерезиса.

« тпл! рабочие обмотки Wp вспомогатель-

ют РтГ°™Р° включены параллельно, Сущест-[1едовата" ®Р""а включения этих обмоток- по-I »сльно и параллельно с включением диодов (по- -



0 1 2 3 4 5 [6] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


0.0128