4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
Із багатьох різновидів імпульсних перетворювачів для живлення двигунів постійного струму з незалежним збудженням використо-вують, в основному, широтно-імпульсні перетворювачі, принцип дії яких полягає у періодичному підмиканні якорного до джерела і відмикання від нього (рис.4.10,а). Коли ключ замкнений, то нап-руга зумовлює наростання струму в колі якоря .
а б
Рис.4.10. Схема імпульсного перетворювача (а) і часові діаграми (б)
Коли ключ розімкнений, струм , але через діод буде проті-кати струм завдяки дії ЕРС самоіндукції , де – індуктивність якорного кола (обмотки якоря і обмоток додаткових полюсів). При цьому процеси наростання і спадання струму опису-ються диференціальними рівняннями виду (3.21).
Середнє значення напруги
, (4.6)
де – час імпульсу; – період комутації ключа; – коефіцієнт регулювання (щільності); – час паузи (рис.4.10,б). Зростання й спадання струму зумовлює відповідну змі-ну моменту двигуна і за умови кутова швидкість також буде змінюватись згідно рівняння (2.6). Середнє значення швидкості
. (4.7)
З Рис.4.11. Електромеханічні характерис- тики
В якості ключа використовують повністю керовані вентилі, дво-операційні тиристори, транзистори, IGBT транзистори тощо.
Для збільшення жорсткості електромеханічних характеристик (розширення діапазону регулювання) використовують замкнену систему з широтно-імпульсним регулюванням, яка полягає в тому, що тривалість (ширина) імпульсну залежить від напруги керування, яка пропорційна відхиленню середньої швидкості від заданого зна-чення.
В системах автоматичного керування імпульсний перетворювач представляють дискретною ланкою з запізненням, рівним періоду дискретності. Проте коли частота перевищує , то такий перетворювач можна вважати безінерційною ланкою з коефіцієнтом передачі, рівним відношенню приросту вихідної напруги до прирос-ту сигналу керування. У тому випадку, коли , перетво-рювач слід вважати аперіодичною ланкою зі сталою часу, рівною часу дискретності .
Крім однополярних, використовують і двополярні імпульсні пе-ретворювачі, зібрані за мостовою схемою з роздільним керуванням.
Перевагами імпульсних перетворювачів з широтно-імпульсним керуванням є високий ККД, нечутливість до коливань температури, малі габарити та висока швидкодія. Недолік – створення радіозавод, пов’язаних з процесом комутації.
Вказані переваги зумовили широке застосування імпульсних перетворювачів в електроприводах металообробних верстатів, в бортових автономних системах, на транспорті та в інших галузях.
Контрольні запитання і задачі
1. Яка із трифазних схем має найбільший коефіцієнт випрямлян-ня?
2. Яка із схем керованих випрямлячів має найменший коефіцієнт пульсації?
3. Яка із схем керованих випрямлячів має найбільший коефіцієнт використання вентилів за струмом?
4. Яка із схем керованих випрямлячів має найбільший коефіцієнт використання вентилів за напругою?
5. Що визначає кут комутації?
6. Чим зумовлено виникнення зони переривчастих струмів при великих кутах керування?
7. Якою ланкою представляють передавальну функцію випрям-ляча з імпульсно-фазовою системою керування?
8. Яка роль ЕРС самоіндукції якорного кола при широтно-імпу-льсному керуванні швидкістю двигуна постійного струму незалеж-ного збудження?
9. При якій частоті комутації імпульсний перетворювач напруги можна вважати безінерційною ланкою?
10. Визначити середнє значення напруги широтно-імпульсного перетворювача, якщо тривалість імпульсу , період і напруга живлення .
Розділ 5
- Основи електропривода
- Класифікація електроприводів. Механічні характеристики
- 1.1. Загальні положення
- 1.2. Класифікація електроприводів
- 1.3. Приведення моментів і сил опору, моментів інерції і
- 1.4. Механічні характеристики виробничих механізмів і
- 1.5. Усталені режими
- Часові та частотні характеристики електропривода
- 2.1. Рівняння руху електропривода
- 2.2. Час прискорення і сповільнення електропривода
- 2.3. Оптимальне передаточне число
- 2.4. Часові та частотні характеристики одномасової системи
- 2.5. Часові та частотні характеристики двомасової системи
- Регулювання швидкості двигунів постійного струму
- 3.1. Регулювання кутової швидкості двигунів постійного
- Струму незалежного збудження
- 3.2. Регулювання швидкості двигунів послідовного збудження
- 3.3. Гальмівні режими двигунів постійного струму
- 3.4 Часові характеристики двигунів постійного струму незалежного збудження
- 3.5. Частотні характеристики
- Перетворювачі напруги електроприводів постійного струму
- 4.1. Тиристорні керовані випрямлячі
- 4.2. Системи імпульсно-фазового керування
- 4.3. Імпульсні перетворювачі постійної напруги
- Регулювання кутової швидкості двигунів змінного струму
- 5.1. Механічні характеристики асинхронних двигунів
- 5.2. Регулювання швидкості асинхронних двигунів
- 5.3. Перетворювачі частоти
- 5.4. Регулювання швидкості синхронних двигунів
- Тики синхронного двигуна
- 5.5. Гальмівні режими двигунів змінного струму
- Методи розрахунку потужності електроприводів
- 6.1. Втрати енергії в електроприводах
- 6.2. Нагрівання і охолодження двигунів
- 6.3. Режими роботи і навантажувальні діаграми
- 6.4. Розрахунок потужності електродвигунів
- Системи керування електроприводами
- Релейно-контакторні системи керування електроприводами
- 7.1. Загальні положення
- 7.2. Структура релейно-контакторних систем керування
- 7.3. Принципові схеми ркск
- Дискретні логічні системи керування рухом електроприводів
- 8.1 Загальна характеристика длск
- 8.2. Методи синтезу длск
- 8.3. Математичний опис длск
- 8.4. Способи реалізації длск
- Система керування швидкістю електроприводів постійного струму з сумуючим підсилювачем
- 9.1. Загальні положення
- 9.2. Формування динамічних характеристик
- 9.3. Обмеження моменту електропривода
- Система керування електроприводом з підпорядкованим регулюванням
- 10.1. Структурна схема системи підпорядкованого
- Регулювання
- 10.2. Технічна реалізація системи з підпорядкованим регулюванням
- 10.3. Обмеження струму в системі підпорядкованого регулювання
- Системи керування швидкістю асинхронного електропривода
- 11.1. Регулювання швидкості напругою живлення
- 11.2. Плавний пуск асинхронних двигунів зміною напруги живлення
- 11.3. Система скалярного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода
- 11.4. Системи векторного керування частотно-регульованого електропривода
- 11.5. Пряме керування моментом асинхронного двигуна
- Енергозберігаючий асинхронний електропривод
- 12.1. Загальні положення
- 12.2. Втрати електроенергії в усталених режимах
- 12.3. Оптимізація енергоспоживання в перехідних процесах
- 12.4. Економічна ефективність частотно-регульованого електропривода
- Частотне керування синхронними електроприводами
- 13.1. Стратегії керування
- 13.2. Вентильний двигун
- 13.3. Система автоматичного керування моменту сд зміною магнітного потоку ротора
- 13.4. Стратегії керування сд зі збудженням від постійних магнітів
- Адаптивні системи керування електроприводами
- 14.1. Загальні положення
- 14.2. Безпошукова адаптивна система керування з еталонною
- 14.3. Безпошукова адаптивна система керування зі спостережним пристроєм
- 14.4. Фаззі-керування електроприводами
- 14.5. Фаззі-керування гальмуванням візка мостового
- Слідкуючий електропривод
- 15.1. Загальна характеристика
- 15.2. Безперервні системи керування слідкуючим
- 15.3. Динамічні показники слідкуючого електропривода
- Цифрові системи керування електроприводами
- 16.1. Структура електропривода з цифровою системою
- Керування
- 16.2. Розрахункові моделі ацп і цап
- 16.3. Дискретні передавальні функції і структурні схеми
- 16.4. Синтез цифрового регулятора і його реалізація
- Список літератури
- Предметний покажчик
- Рецензія