CC BY
13
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 192 1975
СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕЗАВИСИМЫМ ИНВЕРТОРОМ
Б. П. СОУСТИН, С. И. КОРОЛЕВ
(Представлена научно-техническим семинаром кафедры электрооборудования)
В преобразователях частоты, предназначенных для регулирования скорости асинхронного двигателя, частота и напряжение должны изменяться по закону частотного управления. При этом изменение напряжения можно осуществлять двумя способами:
1. Применением регулируемого источника постоянного тока;
2. Применением широтного либо широтно-импульсного управления напряжением инвертора при нерегулируемом источнике постоянного тока.
Схемы управления инверторами, построенными по первому способу, описаны в литературе, поэтому в данной статье не рассматриваются.
При широтном либо широтно-импульсном управлении инвертором изменяется относительная длительность импульсов выходного напряжения, соответственно — действующее значение при нерегулируемом источнике постоянного тока. В этом случае необходимо предусмотреть специальное устройство для выключения тиристоров инвертора.
Система управления инвертором при широтно-импульсном регулировании выходного напряжения (рис. 1) включает в себя кроме регулятора частоты и регулятор напряжения, состоящий из широтно-импульсного модулятора (ШИМ), кольцевой пересчетной схемы и промежуточных согласующих и усилительных элементов.
Общим элементом для обоих регуляторов является задающий генератор переменной частоты с прямоугольным выходным напряжением. Этот генератор обычно выполняется либо на магнитных элементах, либо на основе мультивибратора. На рис. 2 приведена принципиальная схема управляемого мультивибратора на транзисторах в качестве прецизионного преобразователя непрерывно изменяющегося напряжения в частоту импульсов с использованием раздельных функциональных элементов.
Преобразователь состоит из следующих элементов: управляемого зарядного устройства на транзисторах Т3, Тз; диодов Вх - £>4 и резисторов /?10; двух интегрирующих конденсаторов С,; С\\ двух сравнивающих устройств на транзисторах Г2; Г2; Т4; Т\\ источника эталонного напряжения ¿Увх, ; управляемого триггера на транзисторах 7\(; Г0; двух зарядных устройств на транзисторах Тх\ Т\-
Выходная частота задающего генератора определяется из выражения
X __I КЗ
7 " 2С, ивХ2 '
где /кз — зарядный ток транзистора 73;
С{ — интегрирующий конденсатор; ивХ2 — напряжение сравнения, которое имеет, как видно из экспериментальных данных (рис. 3), довольно линейную зависимость от входного напряжения при широком диапазоне изменения частоты.
Рис. I
Одним из сложных элементов управления является ШИМ, регулирующий выходное напряжение при изменении частоты. При этом к нему предъявляются следующие требования:
Рис. 3
а) зависимость длительности импульсов от управляющего сигнала должна быть линейной;
б) выходные импульсы должны обладать крутым фронтом;
BW ® P 1л/. p
4
Рис. 2
в) возможность получения нескольких, электрически не связанных, выходных сигналов;
г) удобство суммирования сигналов на входе модулятора.
Было проверено две схемы модуляторов. В одной из них применялся реактивный триггер (рис. 4), работающий от генератора переменной частоты, собранного на магнитных элементах. Характеристика модулятора является линейной, однако диапазон изменения частоты в этом случае невелик.
Рис. 4
Вторая схема выполнена с насыщающим трансформатором, импульсы па который поступают с генератора переменной частоты. Магнито-провод трансформатора имеет высокое удельное сопротивление и высокий коэффициент прямоуголыюсти петли. Максимальная частота генератора выбирается из условия
Т
где т — время перемагничнвания сердечника и является величиной постоянной.
При изменении частоты отношение напряжения к частоте постоянно, так как
' ^ и
U = — = V, то есть- = const,
Т f
и определяется временем иеремагничиваипя насыщающего трансформатора.
Модулятор с насыщающим сердечником, построенный па базе описанного выше генератора переменной частоты, приведен на рис. 2. Выходные импульсы (в схеме рис. 2) с трансформатора Тр} с сердечником из прямоугольной петли гистерезиса поступают на запуск кольцевой пересчетной схемы регулятора напряжения через промежуточный усилитель, а импульсы с трансформатора Тр2 с сердечником из обычной стали на запуск кольцевой пересчетноп схемы регулятора частоты.
Кольцевая пересчетная схема выполнена на стандартных логических элементах — ферротраизисторных ячейках. Ферротранзпсторная
ячейка представляет собой сочетание ферритного кольца с прямоугольной петлей гистерезиса, служащего для записи, считывания и хранения информации и усилительного элемента-транзистора, служащего для усиления сигнала при считывании. В ячейке имеется по две обмотки записи и считывания и предусмотрена компенсация помех по заднему фронту импульса записи и вторичному считыванию. Запись единицы в пересчетную схему осуществляется автоматически.
Установка в первоначальное состояние намагниченности осуществляется путем подачи сигнала «разрушение» на одну из считывающих обмоток ферротранзисторной ячейки. Сдвигающие тактовые импульсы на двухтактную кольцевую пересчетную схему по каналу регулирования частоты поступают с обмоток 0)2-1 и 0)5-2 (рис. 2) задающего генератора через усилительный элемент, а по каналу регулировки напряжения— с обмоток о)1-ь 0)1-2 на двухтактную кольцевую схему регулятора напряжения;
Выходные импульсы с ферротранзисторных ячеек поступают на запуск ждущих блокинг-генераторов через согласующие трансформаторы типа МИТ-3 (рис. 5). Ждущий режим блокинг-генераторов осуществляется путем подачи отрицательного смещения с делителя $2 на эмиттер транзистора.
Изменяя величину блокирующей емкости в цепи эмиттера транзистора, можно регулировать ширину выходного импульса блокинг-ге-нератора, подаваемого на управляющий электрод.
Подбором витков трансформатора блокинг-генератора и величины блокирующей емкости можно получить длительность импульса от 10 до 200 мкеек.
При широтном управлении в течение проводящей части периода Т/3 главная пара включается 2 раза, а при широтно-импульсном — многократно. В этом случае увеличивается количество ячеек, работающих на один усилитель, и соответственно увеличивается частота задающего генератора.
1. А. С. Сандлерр, Р. С. С а р б а т о в. Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями. Библиотека по автоматике, «Энергия»^ М., 1966.
2. С. В. Куликов. Управляемые мультивибраторы на транзисторах. Библиотека по автоматике, «Энергия», М., 1966.
3. Т. А. Г л а з е н к о. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. Библиотека по автоматике, «Энергия», М., 1965.
Рис. 5
ЛИТЕРАТУРА
