1. Общие сведения

Принцип регулирования выходного напряжения ЧИП заключается в изменении выходной частоты ЧИП при постоянной длительности (ширине) импульса выходного напряжения t_и, т.е. фактически изменяется длительность паузы t_п. Отметим основные отличия ЧИП от ШИП: выходная частота ЧИП изменяется (частота ШИП постоянна), период выходного напряжения ЧИП изменяется (период выходного напряжения ШИП постоянен), длительность импульса выходного напряжения ЧИП постоянна (длительность импульса выходного напряжения ШИП изменяется).

В ЧИП, как и в ШИП, регулируется среднее выходное напряжение.

Силовая схема ЧИП представлена на рис.1. Фактически это схема однофазного мостового инвертора, нагрузка Zн которого включена на стороне постоянного (пульсирующего) тока. В схему включены следующие элементы: VS1...VS4 - силовые тиристоры, C1 - коммутирующий конденсатор, L1 - коммутирующий дроссель.

Порядок включения тиристоров схемы: попарно включаются тиристоры VS1,VS4 и VS2,VS3. Затем порядок повторяется.

Рассмотрим, как в этой схеме происходит коммутация тиристоров. Основной режим работы схемы - это режим прерывистого тока в нагрузке. В этом случае имеет место естественная коммутация тиристоров, т.е. тиристоры работающей пары закрываются, когда зарядится конденсатор С1 и ток уменьшится до нуля. Такой способ коммутации весьма надежен.

Функциональная схема системы управления ЧИП представлена на рис.2, а ее диаграммы работы – на рис.3. На схеме обозначено: ЗГ - задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы, частота которых зависит от напряжения управления (ЗГ является частотно-импульсным модулятором). РИ - распределитель импульсов по каналам управления, вырабатывающий прямоугольные импульсы со сдвигом 180^o и частотой, вдвое меньшей частоты ЗГ. УФ1,УФ2 - усилители-формирователи импульсов управления тиристорами. ГР1, ГР2 - устройства гальванической развязки.

Регулировочная характеристика ЧИП подобна характеристике ШИП, а выходные характеристики ЧИП аналогичны характеристикам УВ и отличаются только тем, что преимущественно располагаются в зоне прерывистых токов.

Для электроприводов малой и средней мощности практическое значение имеет частотно-импульсное регулирование скорости двигателя постоянного тока. Схемы такого электропривода просты и обеспечивают плавное регулирование угловой скорости с высоким быстродействием. При замыкании системы может быть обеспечен широкий диапазон регулирования скорости.

При данном способе регулирования энергетические показатели несколько хуже, чем при фазовом управлении в УВ. Это обусловлено пульсациями выпрямленного тока, увеличивающими потери, и двукратным преобразовании энергии.

Для регулирования среднего значения выходного напряжения U_ср необходимо изменять скважность  от 1 до нуля. По якорной цепи идет пульсирующий ток.

Зависимость U_ср от  представляется как

U_ср =  U_п ,

где  = t_и/T - скважность,

t_и - время импульса,

U_п – напряжение источника питания ЧИП,

T - период коммутации тиристора.

2. Описание лабораторного стенда

Схема силовой части стенда показана на рис.5, а системы управления – на рис.4. На схеме обозначены: QF1 – автоматический выключатель силовой части, VD3-VD6 – выпрямитель, Сф – сглаживающий фильтр, VS1-VS4 –тиристоры силовой схемы, С1 – коммутирующий конденсатор, VD2 – замыкающий диод, М1 – двигатель, G1 – нагрузочный генератор, ВЕ1 – тахогенератор, Rн – нагрузочный реостат, рА1 – амперметр тока двигателя, рV2 – вольтметр напряжения двигателя, рV3 – вольтметр напряжения тахогенератора.

Данные электрооборудования стенда приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наименование	Тип	Uн, В	Iн, А	Рн, Вт	n, об/м	Rя, Ом
Преобразователь	ЧИП	110	5	550	-	-
Двигатель	СЛ-621	110	2,3	172	2400	3
Нагр. машина	СЛ-621	110	2,3	172	2400	3
Тахогенератор	ТГ-1	14	0,04	4	2400	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.6.

3. Определите выходные характеристики преобразователя U_вых =f(I_н) и двигателя U_тг=f(I_н) при U_{вых хх} = 40, 60, 80 В. Данные занесите в табл.3. Постройте характеристики в одном масштабе, используя рис.7.

Таблица 2

Uу , В	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
Uвых, В
Uтг, В

Таблица 3

Iн , А	0					Iн , А	0					Iн , А	0
Uвых, В	40					Uвых , В	60					Uвых , В	80
Uтг, В						Uтг, В						Uтг, В

Лабораторная работа 4

ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (ТРН)

Цель работы: изучение принципа действия и исследование характеристик ТРН.