1. Общие сведения

П ринцип регулирования выходного напряжения ШИП основан на изменении ширины импульса на нагрузке при периодическом замыкании и размыкании ключа К (см. рис.1). При этом в "классическом" ШИП период коммутации Т ключа К остается постоянным, а изменяется продолжительность подачи напряжения питания U_п (ширина импульса Т_и).

Количественно работу ШИП удобно описывать, используя понятие скважности  :  = Т_и/T = Т_и/(Т_и+Т_п) ,

где Т_и - продолжительность подачи Uп (ключ замкнут),

Т_п - продолжительность паузы (ключ разомкнут).

Скважность в ШИП может изменяться от 0 до 1.

В лабораторной работе исследуется схема последовательного ШИП с резонансной коммутацией.

Схема ШИП показана на рис.2.

На схеме обозначено: VS1 - силовой (рабочий) тиристор; VS2 - коммутирующий (вспомогательный) тиристор; L1, C1 - резонансная коммутирующая цепочка; VD1 – коммутирующий диод, определяющий нужную полярность конденсатора С1; VD2 - диод реактивной мощности, служащий для замыкания тока нагрузки во время паузы работы ШИП; Z_н - нагрузка.

Схема работает следующим образом. Первый импульс управления приходит на тиристор VS2 и тиристор открывается, заряжая конденсатор С1 в полярности, указанной без скобок. После окончания заряда конденсатора тиристор VS2 закрывается. Второй импульс управления открывает тиристор VS1 и к нагрузке прикладывается напряжение источника питания U_п. Одновременно через открытый тиристор VS1, диод VD1 и дроссель L1 конденсатор С1 перезаряжается по резонансному закону в полярность, указанную в скобках. Процесс перезаряда конденсатора С1 происходит достаточно быстро, т.к. в этой цепи практически отсутствует активное сопротивление. Для запирания тиристора VS1 импульсом управления включается тиристор VS2. Конденсатор С1 встречным током запирает тиристор VS1, а после этого закрывается и тиристор VS2. Резонансная цепочка C1, L1 обеспечивает условие U_c1>U_п.

Функциональная схема системы управления ШИП показана на рис.3, где изображены следующие функциональные элементы: И - интегратор, вырабатывающий линейно изменяющееся напряжение, РЭ - релейный элемент, периодически переключающий полярность входного сигнала интегратора, ГТИ - генератор треугольных импульсов, состоящий из интегратора и релейного элемента, К - компаратор, сравнивающий сигнал ГТИ и сигнал управления Uу, ЛИ - логический инвертор, меняющий фазу выходного напряжения компаратора на 180 градусов, УФ1,УФ2 - усилители-формирователи импульсов управления тиристорами по каналам управления,

Г Р1, ГР2 - устройства гальванической развязки.

Диаграммы работы системы управления ШИП показаны на рис.4.

2. Описание лабораторного стенда

Схема силовой части стенда показана на рис.5, а системы управления – на рис.6. На схеме обозначены: QF1 – автоматический выключатель силовой части, QF2 – автоматический выключатель напряжения возбуждения, VS1–VS2 - тиристоры силовой схемы, М1 - двигатель, G1 – нагрузочный генератор, ВЕ1 – тахогенератор, Rн – нагрузочный реостат, рА1 – амперметр тока нагрузочного генератора, рV2 – вольтметр напряжения двигателя, рV3 – вольтметр напряжения тахогенератора, рV4 – вольтметр напряжения управления,VD3–VD6 – выпрямитель, Сф – сглаживающий фильтр.

Данные электрооборудования стенда приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наименование	Тип	Uн, В	Iн, А	Рн, Вт	n, об/м	Rя, Ом
Преобразователь	ТЕ-9	110	10	1100	-	-
Двигатель	СЛ-621	110	2,3	172	2400	3
Нагр. машина	СЛ-621	110	2,3	172	2400	3
Тахогенератор	ТМГ-30	230	0,04	40	4000	400

3. Программа работы

1. Ознакомьтесь с расположением измерительных приборов и органов управления лабораторным стендом; составьте программу включения стенда.

2. Снимите регулировочные характеристики преобразователя U_вых=f(U_у) и двигателя U_тг =f(U_у) при холостом ходе (I_н =0). Данные занесите в табл.2. Постройте характеристики в одном масштабе, используя рис.7.

3. Определите выходные характеристики преобразователя U_вых =f(I_н) и двигателя U_тг=f(I_н) при U_{вых хх} = 40, 50, 60 В. Данные занесите в табл.3. Постройте характеристики в одном масштабе, используя рис.8.

Таблица 2

Uу , В	0	0,5	1	1,5	2	2,5
Uвых, В
Uтг, В

Таблица 3

Iн , А	0					Iн , А	0					Iн , А	0
Uвых, В	40					Uвых , В	50					Uвых , В	60
Uтг, В						Uтг, В						Uтг, В

Лабораторная работа 3

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЧИП)

Цель работы: изучение принципа действия и исследование характеристик ЧИП.