|
| |
|
Главная Журналы  тока пблучаются при четвертом способе регулирования. К тому же этот способ позволяет расширить диапазон регулирования при минимальных длительностях импульса и паузы в импульсном цикле преобразователя, р Рассмотрим примеры вы* * полнения систем управления на транзисторах. Простейшая система управления, обеспечивающая частотное управление преобразователем (рис. 79), рассмотрена в [75]. Регулирование проводится в функции от управляющего напряжения Uynp- Система может использоваться в преобразователях, у которых нагрузка и выходное напряжение изменяются в пределах, не опасных для устойчивой коммутации. При этом, добавив в цепь заряда конденсатора однопереходной транзистор ОПТ, можно осуществить широтно-импульсное регулирование. Системы управления, реализующие наиболее эф())ективный четвертый способ регулирования, выполняются в различном виде. Часто для ()ормирования основной характеристики регулирования применяются поворотные трансформаторы. На рис. 80 показана система управления, реализующая частотно-широтный способ регулирования с помощью управляемого мультивибратора [47], выполненного иа двух транзисторах /7/ и П2. Постоянное напряжение t/„ АБ подается на мультивибратор Ройера и преобразуется в переменное с выходом на первичные обмотки транс(юрматора W1. От вторичных обмоток трансформатора Тр/ через выпрямительные мосты Нтиристораш  Рис. 80.  фильтра напряжение поступает на управляемый мультивибратор, промежуточный транзисторный усилитель, работающий в ключевом режиме, и потенциометры эталонного R4 и управляющего R2 напряжения. Для регулирования напряжения сигнала два источника Л1-Л4 и Л13-Д/б включены встречно. Эталонное напряжение i/g регулируется только в процессе наладки системы. Управляющее напряжение [/у изменяется от О до 21), в связи с чем напряжение сигнала 1}, подаваемое на резис- t/. до +[/ торы R8 и R9, может изменяться от Рассмотрим работу мультивибратора при \) == 0. В этом случае мультивибратор симметричен, т. е. параметры схемы н импульсов обоих выходов одинаковы. Предположим, что транзистор П1 открыт, а П2 закрыт. При этом конденсатор С2 заряжается по цепи эмиттер - база /7/-С2-RIt. Одновременно конденсатор С1 разряжается по цепи эмиттер - коллектор П1-Д18-С/-R7 - источник питания. Поскольку R7 % RII, разряд С/ будет происходить значительно дольше, чем заряд С2, Конденсатор С/ создает запирающую разность 1юте(Н1иалов на переходе эмиттер - коллектор транзистора П2, а транзистор П! запирается обратным напряжением, подаваемым иа эмнттер - базу П1 от конденсатора С2. Затем конденсатор С/ заряжается по цепи П2-С/-Re - источник инта1шя, и С2 разряжается ио иени П2-Д20-С2-- источник питашгя. Поскольку Rioy? R6, разряд С2 длится дольи1е, чем зарял копди-сатора С/. В дальнеЙ1нем процессы повторяются. [Три (Ус О создается на одном из конденсаторов (С/ (пи С2) дополиительпьи] заряд, а на другом - заряд уме)[ыиается, В связи с этим длительности разряда конде}1-сагорои CI и С2 становятся различными, что приводит к изме юпию частоты и относительной длительности импуль-соп, снимаемых с разных выходов управляемого мультивнб-:)атора. Эти импульсы через сопротивления R13 и R14 подаются на транзисторные усилительные каскады ПЗ-П6. В коллекторных цепях выходных каскадов П5 и П6 установлены дифференцирующие трансформаторы Тр2 и ТрЗ, со вторичных обмоток которых - снимаются через диоды Д21-Д23 сформированные управляющие* импульсы. Система управления имеет характеристики вход - выход и частотную, изображенные на рис. 81. Импульсы управления двух каналов сдвигаются друг относительно друга (рис. 82) при одновременном изменении частоты их следования. Максимальное значение частоты при у = 0,5. Разработанная система для управления преобразователей постоянного напряжения, собранного на тиристорах общего  -iO-Op -04 0 04 0,8(0 Рис. 8J. Рис. 82 применения (типа 7-320, 7-150), имеет импульсы с длительностью переднего фронта 2 мкс при амплитуде 10 В. Минимальная активная длительность имиульса на уровне 5 В составляет 180 мкс. Система работает надежно и управляет преобразователем при изменении входного напряжения и = 30-hlO в. При снижении напряжения источника U <; 10 в система автоматически отключается во избежание срыва коммутации преобразователя. Положительное качество системы - выход на скважность у = 1 и обратные! переход к регулируемой скважности осуществляется автоматически без дополнительных блокирующих элементов. Отметим, что транзисторные системы управления создавались еще в 60-70-х годах, в начальный период развития полупроводниковых преобразователей. Затем по мере развития элементной базы изменялись принципы построения и сущность систем управления, улучшались массогабаритные показатели. 3. Системы управления на аналоговых элементах Схема устройства управления, реализующего четвертый способ регулирования 187], приведена на рис. 83. Устройство состоит из интегратора /, амплитудного детектора (АД) 2 и ключа 3. На вход интегратора 13 подается преобразуемое напряжение, а на вход 14 - постоянное напряжение и. На выходе 11 создается импульсный сигнал прямоугольной формы, период которого определяется функцией (7.1) и скважность его несет информацию о величине входного сигнала Ui. Устройство работает следующим образом. В интервале времени, когда выходное напряжение Оц амплитудного детектора равно-Uii, ключ 3 разомкнут. Напряжение на   Рис. 83. Рис. 84. неинвертирующем входе усилителя 5, являющееся одним из порогов сравнения АД, равно -Ui2. Разрядный ток /з конденсатора 5 приводит к уменьшению напряжения Uy на выходе усилителя 4. В момент времени t ~ t- (рис. 84) напряжение /75 достигает первого порога сравнения АД, равного -и Амплитудный детектор фиксирует этот момент изменения знака выходного сигнала Иц. Когда порог сравнения АД станет равным /7x2. ключ 3 замыкается. Напряжение [/i5 увеличивается зарядным током конденсатора 5, который равен разности токов 1 и 1: /д = - /д. В момент времени = напряжение достигает второго порога сравнения АД, равного [/з, и происходит переброс АД в первоначальное положение. При этом напряжение на выходе усилителя 8 станет равным -[У, а = -[/о-Ключ 3 размыкается и конденсатор 5 начинает разряжаться, уменьшая напряжение U-. Далее циклы повторяются. При изменении тока /з О - /14 частота циклов преобразования увеличивается от нуля до максимума, а затем спадает до нуля. Этим достигается широкий диапазон преобразования входного сигнала в скважность и период преобразования подчиняется зависимости (7.1). Покажем справедливость этого заключения. Скважность импульсов напряжения определяется выражением у = /„/7, где - время заряда конденсатора 5 током /д от напряжения -до Ui2\ in - время разряда конденсатора 5 током /д от напряжения JJi ДО -Пгг- При равенстве абсолютных значений напряжений -[/g и ич можно записать 2UyC (7.2) (7.3) (С - емкость конденсатора 5). Тогда период повторяемости импульсных циклов (7.4)   о OJ 0,5 О/ J Рис. 85.  Рис. 86. Подставив выражения (7.2) и (7.3) в уравнение для у и произведя преобразования, получим у iyj Z. Уравнение (7.4) можно записать в следующем виде: 2U,X 1 7(1-7) (7.5) где 2U,,CI/,, постоянная регулирования). - С4 (С4 - Таким образом, выражение (7.5) идентично соотношению (7.1), следовательно, устройство реализует четвертый способ регулирования. "Применение предлагаемого устройства для управления тиристорными преобразователями постоянного напряжения расн]иряет воз\южиости преобразователен. При этом возможно плавное регулирование напряжения в широком диапазоне при условии ограничения минимальных длительностей импульса и паузы. Этот способ регулирования обеспечивает постоянство пульсаций тока в нагрузке преобразователя, чем достигается уменьшение потерь при регулировагнп!, оптимальное согласование выходного фильтра с нагрузкой; позволяет применять менее качественные конденсаторы для коммутации тиристоров. Зависимость Т (у), реализуемая описанным устройством, представлена на рис. 85. Интересен также способ регулирования, прн котором изменение импульсного цикла зависит от выходного тока. Это особенно важно в тех случаях, когда нагрузка преобразователя изменяется в процессе эксплуатации (например, частые пуски нагруженного электродвигателя). Схема, реализующая указанный способ регулирования, приведена на рис. 86. Особенность данной схемы состоит в следующем. Напряжение, пропорциональное току нагрузки преобразователя, подводится к ключу 2, который работает в противофазе ключу 3. Когда напряжение [/вых положительно, ключ 3 замкнут, а 2 разомкнут, и наоборот. Сигнал тока преобразуется в интеграторе / таким образом, что по мере возрастания тока нагрузки период импульсного цикла уменьшается,  Рис. 87. и чем больше увеличивается ток импульсного регулятора, тем сильнее деформируется зависимость (7.1). При отсутствии тока нагрузки такая схема реализует зависимость (7.1) без изменений. Принципиальная электрическая схема устройства с деформацией кривой зависимости (7.1) от выходного тока приведена на рис. 87. Степень деформаций подбирается резистором Схема применяется в системе управления транзисторным преобразователем постоянного напряжения привода электромобиля ВАЗ 1801 с двигателем постоянного тока. В заключение следует отметить, что суммарные потер и (вследствие пульсаций якорного тока, коммутационные) ири таком способе регулирования в 1,5-2,0 раза меньше по сравнению с четвертым способом регулирования при движении электромобиля в городских условиях. Таким образом, применение подобного устройства в системе управления преобразователя постоянного напряжения повышает экономичность электропривода п улучшает эксплуатационные характеристики электромобиля. 4. Широтно-импульсные модуляторы с цифровым управлением Существуют различные схемы широтно-импульсных устройств иостроегшые-на аналоговых элементах. В этих системах часто гЕспользуются управляемые мультивибраторы с переменным коэ(}х})ицнентом заполиения начальных импульсов, при этом трудно получить высокую точность задания отношения tJT. Рассмотрим схему шнротно-нмпульсного модулятора с цифровым заданием отношения tJT. В блок-схеме, приведеннсж на рис. 88 [125], используется п-разрядный двоичный счетчик /, на который подается тактовая частота. Уровень частоты определяется как / = 1/пТ. Число разрядов определяет уровень дискретности среднего значения исходной величины т = 2". Выходы счетчика связаны с цифровым компа- шпульсы Выход  Рис. 88. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 |