4.1.2. Реверсивный шим с раздельным управлением

Снизить уровень высших гармоник напряжения нагрузки можно при раздельном управлении ШИМ, когда формируются импульсы только одной полярности. Функциональная схема реверсивного ШИМ с раздельным управлением приведена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Функциональная схема реверсивного ШИМ с раздельным управлением:

ГПН – генератор пилообразного напряжения,К1, К2 – компараторы,

СПР1, СПР2 – схемы потенциальной развязки,

ИУМ1, ИУМ2- импульсные усилители мощности,

Ф – фильтр высших гармоник

Силовые ключи (рис. 4.2), входящие в состав импульсных усилителей мощности, разделены на две группы, формирующие соответственно положительное и отрицательное напряжение на нагрузке. К ИУМ1 относятся транзисторы VT1, VT3 с диодами VD1, VD3, к ИУМ2 относятся транзисторы VT2, VT4 с диодами VD2, VD4. Функциональная схема также состоит из двух каналов, формирующих управление для ключей ИУМ1 и ИУМ2, соответственно.

При активной нагрузке выходное напряжение состоит из однополярных импульсов, а при активно-индуктивной нагрузке появляются импульсы противоположной полярности, обусловленные рекуперацией энергии, накопленной в индуктивности, через диоды неработающей группы ключей.

На рис. 4.5, а приведены диаграммы ШИМ при активно-индуктивной нагрузке. В периоде повторения присутствуют три характерных участка: на интервале t₁ открыты транзисторы, и ток нагрузки возрастает; на участке t₂ ток нагрузки спадает и происходит рекуперация энергии через диоды неработающей группы ключей; на участке t₃ все полупроводниковые приборы закрыты и ток равен нулю.

На рис. 4.5, б приведены диаграммы при большем значении индуктивности нагрузки. Интервал нулевого тока t₃ отсутствует. Из диаграмм видно, что форма напряжения зависит от характера нагрузки, то есть регулировочная характеристика будет деформироваться в зависимости от нагрузки. Это негативное явление устраняют путем замыкания нагрузки в паузе напряжения через транзистор и диод.

а) б)

Рис. 4.5. Временные диаграммы реверсивного ШИМ с раздельным

управлением и отсутствием шунтирования нагрузки в паузе

4.1.3. Реверсивный шим с раздельным управлением и

шунтированием нагрузки в паузе

На рис. 4.6 приведены временные диаграммы реверсивного ШИМ с раздельным управлением и шунтированием нагрузки в паузе. При формировании положительного напряжения транзистор VT1 включен постоянно, а транзистор VT3 включается только при формировании положительного импульса. В паузе существует путь через транзистор VT1 и диод VD2 для замыкания тока нагрузки. Процесс рекуперации отсутствует, ток спадает с постоянной времени нагрузки.

Рис. 4.6. Диаграммы реверсивного ШИМ с раздельным

управлением и шунтированием нагрузки в паузе

При шунтировании нагрузки регулировочная характеристика не зависит от характера нагрузки и определяется выражением

. (4.5)

Усложняется алгоритм включения транзисторов, так как каждый их четырех транзисторов включается по своему отдельному алгоритму.

Уровень гармоник в напряжении нагрузки снижается в два раза

. (4.6)

Коэффициент пульсаций напряжения определяется уравнением

. (4.7)