Главная  Журналы 

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 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

где F-фактор пульсаций, при а=л/2 равный

/г = 1 + п» + ; Г, = To/D. (3.33)

Расчеты показывают, что при таком выборе параметров ток i\ нарастает практически за один такт, а k - за два-три такта.

Таким образом, при установке двух независимых реакторов (см. рис. 3.10, а) предпочтительнее применение индивидуальных регуляторов токов мостов. Положение изменяется при установке одного реактора с магнитосвязанными обмотками. В этом случае при изменении ei изменение тока it приводит к появлению на второй обмотке реактора дополнительного напряжения, стремящегося увеличить ток I2, что уменьшает разбаланс токов мостов. Исследования показывают, что при использовании общего регулятора нагрузки в начальный момент времени изменення токов равны:

Так как значение М намного превосходит значения остальных индуктивностей, то Aii и Aiq при D = 2 близки к установившимся значениям (равным 0,5).

Например, для конкретного электропривода с /„ом = 8 кА было найдено Aiio=0,575, Ai2o=0,425.

Таким образом, в этом случае процесс отработки токов протекает значительно благоприятнее, чем при применении отдельных реакторов. Введение РВТ обеспечивает сведение начальной разницы токов к нулю.

В рассматриваемой схеме РВТ необходим также по следующим соображениям. Магннтосвязанный реактор насыщается при токе At = 2-=-3 % /ном, и во избежание его насыщения необходимо достаточно точное выравнивание токов ii и iz, что без применения РВТ затруднительно, так как при применении индивидуальных регуляторов требуемая точность регулирования примерно равна точности измерения ii и /г- Для РВТ возможно создать измеритель непосредственно разности токов высокой чувствительности при малой разности At=t-12.

Глава четвертая

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛ ЕКТРО П РИ ВОДАМ И

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Современные системы управления электроприводами строятся на основе относительно небольшого числа аналоговых элементов, которые можно разделить иа следующие группы: регуляторы и усилительные элементы для их построения.



задатчики регулируемых величин, датчики различных величии, вычислительные устройства, источники питания и вспомогательные элементы связи.

Аналоговые элементы, используемые для построения конкретной системы управления, образуют единую серию в том смысле, что они согласованы по входным и выходным сигналам, имеют единое напряжение питания, одинаковые электронные компоненты, технологическую основу.

Развитие микроэлектроники в последние годы создало предпосылки для широкого внедрения интегральных микросхем (ИМС) в системы управления электроприводами. Выполнение элементной базы систем управления на основе ИМС наряду со значительным уменьшением габаритов устройств повышает их надежность и позволяет перейти на более современные технологические способы монтажа.

Основной элемент аналоговых систем управления - операционный усилитель. Законы регулирования - пропорциональный, интегральный, иитегропропор-

цнональный, нитегропропорционалыю-дифференциальный и другие реализуются использованием этого усилителя с различными обратными связями и цепями иа входе. Он также входит в состав различных задатчиков, функциональных преобразователей, вычислительных устройств и т. д.

Отечественная серия аналоговых элементов построена иа основе операциои-иых усилителей типов К553УД2 и К140УД7. Эти усилители имеют коэффициент усиления (2-i-3)-10*, напряжение питания ±15 В, выходное напряжение ±10 В при сопротивлении нагрузки ие менее 2 кОм, входное сопротивление 400 кОм. полосу пропускания в режиме с единичной обратной связью с элементами коррекции 10-15 кГц. Усилитель К140УД7 имеет встроенный конденсатор коррекции, тогда как усилитель К553УД2 требует установки внешнего конденсатора, но его полоса пропускания несколько выше.

Входной каскад усилителей выполняется дифференциальным (рнс. 4.1, о). При этом один вход является неинвертирующим (если u„i>0, то Ивых>0), а второй инвертирующим (если Ubi>0, то Ивы1<0). Использование обоих входов дает возможность расширить возможности операционных усилителей. Выходное напряжение усилителя А (рис. 4.1,6)

Пусть 2o,c"=l/pC (С -емкость конденсатора), Z2=Ri, = /?, гз=/?а. тогда при uj=0

1+ад R,Cp -

т. е. получается не интегральное звеио, как это имеет место при управлении по инвертирующему входу, а интегропропорциоиальное. Для уменьшения смещения нуля выходного сигнала желательно, чтобы эквивалентные входные сопротивления для обоих входов были равны, т. е.

Из других ИМС, применяемых в современных аналоговых элементах, можно отметить бесконтактные ключи К284КН1 - три схемы ключей в одном корпусе. Контактами ключа являются полевые транзисторы; микросхема содержит также




/(следующим каскадам

i-CZ3

uij<b

Рис. 4.1. Основной элемент управления - операционный усилитель: а -входной дифференциальный каскад; й -схема включения усилителя

схемы управления этими транзисторами. Параметры одного ключа следующие: сопротивление в открытом состоянии 250 Ом, в закрытом - W Ом; время включения и выключения 2-3 мкс; коммутируемое напряжение ±10 В при токе до 5 мА; сигнал управления, соответствующий закрытому ключу, - не более 0,4 В, открытому - не менее 2,3 В; напряжение питания ИМС 15 В прн токе потребления 12 мА.

Снижение размеров и повышение надежности аналоговых систем управления связано с внедрением гибридной технологии для их изготовления. Как известно, при изготовлении гибридных интегральных схем (ГИС) на печатной плате устанавливаются активные компоненты (усилители, транзисторы) в твердотельном, бескорпусном исполнении, чем достигаются малые размеры печатной платы, а пассивные компоненты - резисторы, кондеисаторы изготовляются методами пленочной технологии (напылением пленок из различного рода проводящих, полупроводящих и непроводящих материалов). Затем полученный модуль заливается компаундом или помещается в корпус.

Для создания узлов аналоговых систем методами гибридной технологии необходимо решить ряд задач. Так как производство гибридных схем рентабельно только при нх массовости, необходимо разработать такие структуры регуляторов, которые удовлетпорялн бы самым разнообразным требованиям.

Из изготовляемых в настоящее время гибридных микросхем для систем управления электроприводами можно отметить ГИС регуляторов типа Р5 (рис. 4.2). Эта ГИС имеет шесть усилителей, близких по своим техническим характеристикам к ИМС типа К553УД2.

В обратной связи усилителя Al включены усилители А2 и A3, образующие схему жесткого ограничения выходного напряжения Л/. Остальные усилители А4-А6 могут быть использованы произвольным образом. Размеры этой ГИС 30X40X5 мм, полоса рабочих частот 100 кГц, нагрузочная способность не более 2 мА. Часто применяется также ГИС типа Р1, особенно в электроприводах с эегуляторами положения.

В целях дальнейшего совершенствования аналоговой элементной базы кроме ИС применяются новые интегральные микросхемы, освоенные, отечественной ромышленностью. К ним можно отнести И.МС типа К157УД2 -два усилителя I одном корпусе, близкие по своим техническим характеристикам к ИМС типа ч553УД2, аналоговые ключи на МОП-транзисторах типов КР590КН4, ;Р590КН5, а также ИМС аналоговых умножителей типов К525ПС2, К525ПСЗ, абота последних основана иа использовании свойств дифференциальных тран-





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 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100