10.2. Одно операционный импульсный регулятор с частотной модуляцией. Схема с включением коммутирующего контура параллельно тиристору

В такой схеме длительность импульса постоянна, а частота следования зависит от частоты управляющих импульсов тиристора. Особенностью схемы является применение коммутирующего контура L_кC_к, с помощью которого происходит автоматическое запирание тиристора встречным напряжением по окончании импульса. Схема одно операционного импульсного регулятора с частотной модуляцией представлена на рис 10.3.

Рис. 10.3. Схема одно операционного импульсного регулятора с частотной модуляцией с включением коммутирующего контура параллельно тиристору

К огда тиристор VS закрыт, конденсатор С_к заряжается до напряжения U_d от контактной сети через L_ф, L_к, L_н и тяговый двигатель М в полярности «+» на левой обкладке, «» - на правой. Как только тиристор VS открывается, в коммутирующем контуре L_кC_к появляется ток i_к, протекающий по цепи L_к, VS, C_к. Этот ток через половину периода колебаний перезаряжает конденсатор С_к в противоположной полярности «»на левой обкладке, «+» - на правой. Когда ток i_к прекратится, встречное напряжение с правой обкладки конденсатора С_к, равное по величине U_d, будет приложено к катоду тиристора VS, что приведёт к его закрыванию. Таким образом, в схеме одно операционного импульсного регулятора требуется только одна операция – открывание тиристора VS импульсом от схемы управления. Закрывание тиристора происходит автоматически из-за процессов в коммутирующем контуре. Временная диаграмма работы схемы одно операционного импульсного регулятора представлена на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Временная диаграмма работы одно операционного импульсного регулятора с включением коммутирующего контура параллельно тиристору

Длительность импульса t_и в такой схеме определяется по формуле:

, (10.3)

то есть складывается из времени перезаряда конденсатора С_к в коммутирующем контуре и времени его заряда t_комм током двигателя при закрытом тиристоре VS. Длительность паузы t_п определяется схемой управления.

Недостатками схемы одно операционного импульсного регулятора с включением коммутирующего контура параллельно тиристору являются:

- увеличение тока через тиристор VS, так как через него протекают два тока – ток нагрузки от тягового двигателя и ток коммутирующего контура;

- бросок напряжения от величины U_d до величины 2U_d в точке «а» в момент коммутации (закрывания тиристора VS).

Чтобы устранить бросок напряжения, можно включить катушку L_к последовательно в цепь тиристора.

10.3. Одно операционный импульсный регулятор с частотной модуляцией. Схема с включением катушки коммутирующего контура последовательно с тиристором

Схема одно операционного импульсного регулятора с включением катушки коммутирующего контура L_к последовательно с тиристором представлена на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Схема одно операционного импульсного регулятора с включением катушки коммутирующего контура L_к последовательно с тиристором

Электромагнитные процессы в такой схеме аналогичны процессам в предыдущей схеме: когда тиристор VS закрыт, конденсатор С_к заряжается до напряжения U_d от контактной сети через L_ф, L_н и тяговый двигатель М в полярности «+» на левой обкладке, «» - на правой. Как только тиристор VS открывается, в коммутирующем контуре L_кC_к по цепи L_к, VS, C_к протекает ток i_к, который перезаряжает конденсатор С_к. Таким образом, в катушке коммутирующего контура L_к и тиристоре VS протекает сумма токов тягового двигателя и коммутирующего контура, что является недостатком схемы, так как катушка коммутирующего контура должна быть рассчитана на гораздо больший ток, чем в предыдущей схеме.

Временная диаграмма работы одно операционного импульсного регулятора с включением катушки коммутирующего контура L_к последовательно с тиристором представлена на рис. 10.6.

Из-за того, что катушка L_к исключена из цепи перезаряда конденсатора С_к, напряжение в точке «а» нарастает и уменьшается от 0 до 2U_d без резкого броска в момент коммутации (закрывания тиристора VS). Поэтому такая схема импульсного регулятора при работе создаёт меньше помех.

Р ис. 10.6. Временная диаграмма работы одно операционного импульсного регулятора с включением катушки коммутирующего контура L_к последовательно с тиристором

Среднее значение напряжения на тяговом двигателе в схемах одно операционных регуляторов определяется по формуле (10.1).

Поскольку нормальная работа таких схем невозможна без перезаряда конденсатора С_к, в них схемой управления обязательно должна быть сформирована пауза для приведения схемы в исходное состояние. Поэтому диапазон изменения среднего значения напряжения на тяговом двигателе в таких схемах ограничен, и не может составлять полного значения от 0 до U_d. Это является общим недостатком простых одно операционных схем импульсных регуляторов.