3.1.3. Нереверсивный понижающий шим, работающий на двигатель с шунтированием цепи нагрузки в паузе

• Изменяя относительную длительность импульса и добротность цепи нагрузки Q_d, определить их влияние на форму напряжения и токов ШИМ. Зарегистрировать 2-3 характерные временные диаграммы.

• Для заданного значения добротности Q_d и сопротивления R_d снять и построить семейство внешних характеристик при = 0.1; 0.3; 0.5; 0.7 и 0.9. Дать сравнительную оценку вида внешних характеристик для ШИМ с шунтированием и без шунтирования цепи нагрузки.

3.1.4. Нереверсивный повышающий шим

• Изменяя параметры элементов ШИМ, определить их влияние на токи и напряжения. Зарегистрировать 3-4 характерные временные диаграммы.

• Для заданных параметров ШИМ снять и построить регулировочные характеристики для двух значений добротности Q.

• Для заданных параметров ШИМ снять и построить внешние характеристики для двух значений интервала управления .

Таблица 3.1

Варианты заданий к лабораторной работе № 3

Вариант	Параметры элементов ШИМ
	пункт 3.1.1	п. 3.1.2. и 3.1.3	пункт 3.1.4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Окончание табл. 3.1

Вариант	Параметры элементов ШИМ
	пункт 3.1.1	п. 3.1.2. и 3.1.3	пункт 3.1.4
14
15
16

3.2. Методические указания

3.2.1. Нереверсивный понижающий шим

Нереверсивный понижающий ШИМ с последовательным ключом обеспечивает регулирование однополярного напряжения только в сторону его уменьшения относительно напряжения источника питания. Функциональная схема ШИМ приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Функциональная схема нереверсивного понижающего ШИМ:

ГПН – генератор пилообразного напряжении; ЭС – элемент суммирующий; К – компаратор; СПР – схема потенциальной развязки; ИУМ – импульсный усилитель мощности; Ф – фильтр

На входах элемента сравнения ЭС алгебраически суммируются напряжения генератора пилообразного напряжения U_ГПН, отрицательное напряжение смещения U_СМ и положительное напряжение управления U_У. Компаратор переключается при равенстве нулю суммы этих напряжений, что описывается уравнениями

U_К = U_Кmax при U_У + U_ГПН + U_СМ 0,

(3.1)

U_К = 0 при U_У + U_ГПН + U_СМ < 0.

Схема потенциальной развязки обеспечивает потенциальное отделение цепи управления от силовой цепи ШИМ. Импульсный усилитель мощности обеспечивает необходимое для питания нагрузки усиление сигнала как по напряжению, так и по току. Можно считать, что два этих элемента обеспечивают пропорциональную передачу сигнала компаратора в напряжение U_d. Фильтр (индуктивный или индуктивно-емкостной) обеспечивает сглаживание тока (напряжения) нагрузки.

С учетом изложенного выше систему уравнений (3.1) можно записать в виде

U_d = E_S при U_У – (U_ГПН + U_СМ),

(3.2)

U_d = 0 при U_У < – (U_ГПН + U_СМ).

Диаграммы напряжений, реализуемые согласно алгоритму (3.2) при симметричном пилообразном напряжении и смещении, равном амплитуде пилы приведены на рис. 3.2. Там же приведена и диаграмма выходного тока ШИМ (тока нагрузки) при активной нагрузке и индуктивном фильтре. Из уравнений (3.2) следует, что ширина импульса выходного напряжения ШИМ линейно зависит от напряжения управления при линейных фронтах пилы. Выходной ток ШИМ при активно-индуктивном характере нагрузки всегда непрерывен и состоит из участков экспонент. Качество фильтра оценивается его добротностью

. (3.3)

Рис. 3.2. Диаграммы напряжений и тока нереверсивного ШИМ

Среднее значение напряжения на выходе ШИМ при нулевом активном сопротивлении индуктивного фильтра

. (3.4)

Средний ток нагрузки, считая сопротивление индуктивного фильтра для постоянного тока нулевым

. (3.5)

Гармонический состав выходного напряжения нереверсивного ШИМ получим, разложив кривую напряжения в ряд Фурье:

. (3.6)

Коэффициент пульсаций выходного напряжения является отношением амплитуды первой гармоники к среднему значению и зависит от относительной длительности импульса

. (3.7)

Коэффициент пульсаций тока нагрузки зависит от относительной длительности импульса и добротности фильтра

. (3.8)