Содержание:

Аннотация

1 Задание

2 Выбор двигателя

3 Анализ устройства и выбор способа управления

4 Расчет транзисторного ключа

4.1 Статический расчет транзисторного ключа

4.2 Динамический расчет транзисторного ключа

4.3 Расчет элементов формирующих линию переключения транзисторов.

Задание.

Разработать преобразователь и схему управления по следующему заданию (4 вариант)

Шифр задания: А1Б1В4

А1 – двигатель двухфазный асинхронный

Б 1 – транзисторы

В4 – однофазное 220В

Выбор двигателя.

ДКИР – 0.6 – 12ТВ;

P_max = 0.6 Вт;

I_пу = 0,15 А;

I_ов = 0,25 А;

С = 1±0,005;

Напряжение питания обмотки возбуждения U = 36 В;

Напряжение питания обмотки управления U = 36 В;

Частота напряжения питания U = 400 Гц;

Напряжение трогания U = 2 В.

Аннотация

Полупроводниковые преобразователи в электропроводах постоянного и переменного тока должны удовлетворять следующим основным требованиям: двухсторонней проводимости энергии между источником питания и исполнительным двигателем, являющимся нагрузкой преобразователя, для обеспечения его работы во всех кадрантах механической характеристики, малого и не зависящего от тока выходного сопротивления для получения механических характеристик, близких к естественным, и в конечном счете для получения хороших статических и динамических характеристик электроприводов в целом; жесткой внешней характеристики и малой инерционности, высокого КПД, достаточной перегрузочной способности для обеспечения необходимых форсировок в переходных режимах работы привода; малой массы и габаритов; отсутствия влияния на сеть. Основным назначением полупроводникового преобразователя является регулирование скорости исполнительного двигателя электропривода. В электроприводах постоянного тока это достигается регулированием напряжения на выходе преобразователя.

Перечисленным основным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют транзисторные преобразователи, работающие в режиме переключения и патающиеся от источника постоянного напряжения.

Такие преобразователи в электроприводах постоянного тока получили название широтно-импульсных «ШИП».

Основой транзисторных ШИП является силовой транзисторный ключ (ТК), который представляет собой функционально законченное устройство, содержащее схемы развязки, усиления и защиты.

Анализ устройства и выбор способа управления.

В качестве транзисторных преобразователей для управления двигателями используются широтно-импульсные преобразователи (ШИП). Можно выделить два принципиально различных способа управления асинхронными двухфазными двигателями (АДД). Первый способ – амплитудно-фазовое управление, при котором изменяются напряжения на обмотках управления и возбуждения и фазовый сдвиг между ними. Такое управление эффективно при повышенном сопротивлении ротора асинхронного двигателя, когда его критическое скольжение S_кр больше единицы. Такими свойствами, в частности, обладают двигатели с полым немагнитным ротором, у которых S_кр = 25. Амплитудно-фазовое управление асинхронными двухфазными двигателями с полым ротором позволяет получать достаточно линейные механические и регулировочные характеристики в системах электропривода. Основным преимуществом этого способа является простота силового преобразователя, управляющего двигателем.

Второй способ – частотное управление. Частотное управление асинхронным двигателем, как двухфазным, так и трёхфазным, позволяет получить высокие энергетические показатели, достаточно линейные механические и регулировочные характеристики электропривода. Транзисторные преобразователи при частотном управлении питаются от источника постоянного напряжения, что в большинстве случаев снимает проблему совместимости преобразователя с сетью. Однако частотное управление асинхронным двигателем требует одновременного изменения напряжения и частоты, что приводит к существенному усложнению схем преобразователей.

Регулирование напряжения на выходе автономного инвертора может осуществляться как в звене постоянного тока при помощи управляемого выпрямителя, так и в самом инверторе при помощи широтно-импульсного регулирования (ШИР) на основной или несущей частоте либо широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Для управления скоростью АДД в цифровых электроприводах бывает целесообразно использовать ШИР на основной частоте. Такое регулирование напряжения не требует дополнительных устройств и осуществляется при помощи двухфазного инвертора.

Схема транзисторного преобразователя, осуществляющего амплитудно-фазовое управление асинхронными двухфазными двигателями, представлена на рис. 1.

U_у1 U_в1

С

U_п

U_{у2 Uв2}

ОУ

АДД ОВ

Рис. 1. Схема транзисторного

преобразователя с одним конденсатором.

Схемы управления транзисторными ключами могут формировать управляющие импульсы самыми различными способами. На рис. 2 показаны два способа управления преобразователем. При первом (рис. 2,а) управляющий импульс формируется в начале каждого полупериода напряжения U_оу, подаваемого на обмотку управления двигателя. Длительность этого импульса

,

где к – коэффициент пропорциональности; m – код управляющего сигнала; Т – период напряжения обмотки управления; n – число разрядов преобразуемого кода.

Относительная длительность импульса

U_оу

t

Т

U_ов

t

а)

U_оу

t

U_ов

t

б)

Рис.2.

Другой способ управления заключается в следующем: разделим каждый полупериод напряжения, подаваемого на обмотку управления двигателя, на N интервалов и сформируем соответственно N импульсов, начало которых совпадает с началом каждого интервала (рис.2,б); длительность каждого импульса определяется соотношением

т. е. она пропорциональна входному сигналу с коэффициентом пропорциональности

Относительная длительность импульса в этом случае

Схема транзисторного инвертора, предназначенного для частотного управления АДД представлена на рис. 3. Она состоит из двух мостовых схем, в диагонали которых включены обмотка управления двигателем и обмотка возбуждения. Каждая из мостовых схем содержит по четыре транзисторных ключа. Питание транзисторного преобразователя осуществляется от источника постоянного тока с напряжением U_п.

+

U_у1 U_у3 U_в1 U_в3

U_у2 U_у4 U_в2 U_в4

_

ОУ

АДД ОВ

Рис.3. Схема двухфазного инвертора

напряжения для управления АДД.