2.2. Импульсная модуляция в управлении скоростью дпт

Упрощенная принципиальная схема импульсного преобразователя (ИП) представлена на рис 2.3. Она содержит четыре ключа ТК1-ТК4.

Рис. 2.3. Упрощенная принципиальная схема импульсного преобразователя (ИП)

В диагональ моста, образованного силовыми ключами, включена нагрузка. Нагрузкой является якорь двигателя постоянного тока.

Питание ИП осуществляется от источника постоянного тока, например, неуправляемого выпрямителя.

Наиболее простым способом управления ИП по цепи якоря является, так называемый, симметричный способ управления.

При этом способе в состоянии одновременного переключения находятся все четыре силовых ключа моста, а напряжение на выходе ИП представляет собой знакопеременные импульсы, длительность которых регулируется входным сигналом.

В ИП с симметричным управлением среднее напряжение на выходе ИП равно нулю, когда относительная продолжительность включения .

Временные диаграммы работы ИП при симметричном способе управления приведены на рис. 2.4. Симметричный способ управления обычно используется в маломощных электроприводах постоянного тока. Его преимуществом является простота реализации и отсутствие зоны нечувствительности в регулировочной характеристике.

Недостатком ИП с симметричным управлением является знакопеременное напряжение на нагрузке и в связи с этим повышенные пульсации тока в якоре двигателя.

Стремление исключить этот недостаток привело к разработке способов, обеспечивающих однополярное напряжение на выходе ИП.

Рис. 2.4. Осциллограммы симметричного способа управления

Простейшим из них является несимметричный. Несимметричное управление представлено на рис. 2.5. В этом случае (рис. 2.5, а) переключаются силовые ключи ТК3 и ТК4 (ключи ТК1 и ТК2 при противоположной полярности входного сигнала), силовой ключ ТК1 постоянно открыт, а ключ ТК2 постоянно закрыт. Силовые ключи ТК3 и ТК4 переключаются в противофазе. При включенных ТК1 и ТК4 формируется напряжение, поступающее на якорь двигателя. Одновременное включение ТК1 и ТК3 необходимо при рекуперации энергии в сеть. Это происходит при включенных ТК1 и ТК4, когда . Ток проходит по обратным диодам этих ключей. Когда же выключается ТК4 и включается ТК3, ток не прерывается, он течет по пути: левая щетка двигателя М обратный диод ключа ТК1 ключ ТК3 правая щетка двигателя якорь двигателя.

Рис. 2.5. Осциллограммы несимметричного способа управления

При работе в двигательном режиме на выходе ИП формируются знакопостоянные импульсы и среднее напряжение на выходе равно нулю, когда относительная продолжительность включения ключа ТК4 .

Недостатком рассмотренного способа управления является то, что загрузка ключей рабочим током неодинакова.

Этот недостаток устранен при поочередном управлении, временные диаграммы которого изображены на рис. 2.6, а и 2.6, б.

Рис. 2.6. Осциллограммы несимметричного поочередного способа управления

Здесь при любом знаке входного сигнала в состоянии переключения находятся все четыре силовых ключа моста, однако, частота переключения каждого из них в два раза меньше частоты напряжения на выходе.

Чем ниже частота переключения силовых ключей, тем ниже дополнительные потери мощности в них, т.е. пониженная частота переключения силовых элементов является достоинством ИП.

Управляющее напряжение силовых ключей ТК1, ТК2 и ТК3, ТК4 постоянно находится в противофазе; при этом ключи переключаются через период выходного напряжения T.

Этим достигаются одинаковые условия работы полупроводниковых приборов в мостовой схеме.

При некотором знаке входного сигнала управляющие импульсы Uу1 и Uу4 длительностью t1=(1+g)t подаются на диагонально расположенные ключи со сдвигом на полпериода (рис. 2.6, а), а управляющие импульсы Uу2 и Uу3 длительностью t2=(1-g)t также со сдвигом на полпериода подаются на силовые элементы противоположной диагонали (ТК2, ТК3). В этом случае на интервале gt нагрузка подключена к источнику питания с помощью диагонально расположенных ключей, а на интервале (1-g)t нагрузка закорочена с помощью верхних или нижних ключей, если работа преобразователя происходит в инверторном режиме.

При изменении знака входного сигнала порядок управления диагональными ключами изменяется на противоположный (рис. 2.6, б). При поочередном управлении на нагрузке формируются знакопостоянные импульсы длительностью gt.