книги из ГПНТБ / Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением

Ri—Ri напряжение подается всегда, а на резисторы R\—R'i, — з за­

висимости от состояния двух триггеров 5 и б на транзисторах Тя, 7\ю, и Гц, 7"i2 соответственно. Для каждой пары усилителен /', 3' н 2', 4' имеется своп триггер. Для усилителен /' и 3'— триггер 5, а для усилителен 2' и 4' — триггер 6.

Для осуществления автоматического изменения порогов срабаты­ вания в СФ предусмотрены два управляющих устройства 7 и 8 (по одному на пару усилителей). Каждое из устройств 7 и 8 содержит по два запоминающих элемента (ЗЭ) 9, 10 и // , 12 (по одному на усилитель). Запоминающие элементы выполнены па магнитных сер­ дечниках. Они запоминают срабатывания своего усилителя, что дости­ гается включением обмоток записи 13—16 в коллекторные цепи вы­ ходных транзисторов Т2, 1\, То, 7'3.

Управляющие устройства 7 и 8 имеют по две обмотки управле­ ния 17, 18 и 19, 20 соответственно. Обмотки 17 и 18 являются общи­ ми для ЗЭ 9 и 10, а обмотки 19 и 20 — для ЗЭ 11 и 12. Эти обмотки подключены к базам транзисторов Г 0 — 7| 2 н осуществляют изменение состояний триггеров 5 и 6.

Каждый ЗЭ имеет обмотку опроса. Обмотки опроса 21 и 22, при­ надлежащие ЗЭ 9 и 10 соответственно, включены в цепь коллекторов транзисторов Г0 и Т8 , а обмотки опроса 23 и 24, принадлежащие ЗЭ 11 и 12, — в цепь коллекторов транзисторов Г2 и 7V

Таким образом, опрос запоминающих устройств 9 и 10, а следо­ вательно, и изменение состояния триггера 5 происходит в моменты срабатывания любого из усилителей 2' или 4'. Соответственно опрос запоминающих устройств 11 н 12 (изменение состояния триггера 6) происходит в моменты срабатывания усилителей V и 3'. Если про­ исходит срабатывание одного из усилителей в парах 3' и 2', 4', то три очередном опросе будет происходить изменение состояния триг­

геров не произойдет. Такая работа управляющих устройств обеспечи­

мы формирования также изменяется скачком и становится больше

—(у.макс и сработает один из усилителей Г или 3', что определяется

121

состоянием триггера 5. Допустим для определенности, что срабаты­ вает усилитель /' и подается сигнал управления на тиристор 1 (мо­ мент времени Л). В результате коммутации тиристор 2 закрывается и ток i начинает спадать, протекая через тиристор 4 и диод 8. Сра­ батывание усилителя /' фиксируется в ЗЭ 9. Как только ток i станет

Потребление

Рис. 2-27. График изменения тока нагрузки ПТ с люф­ том и с программным управлением.

записано срабатывание усилителя /', то при опросе сигнал управле­ ния с обмотки 17 закроет транзистор Тп и тем самым изменит со­ стояние триггера 5. Теперь у усилителя 3' будет низкий порог сраба­ тывания /у.мппс/2, а у усилителя /' — высокий порог ('у.мпкс/2.

При срабатывании усилителя 2' (момент времени I--) открывает­ ся тиристор 2 и ток (' начинает нарастать, протекая по тиристорам 2 и 4. При (>(мц|1, (у<(у.мщ<с сигнал управления с тиристора 2 сни­

мается. Когда ток i достигает значения ^макс, т. е. (у — /у.макс, сра­ батывает усилитель 3', у которого низкий л о рог срабатывания, и включает тиристор 3. В результате тиристор 4 закрывается и ток i начинает спадать, протекая по диоду 8' и тиристору 2.

При срабатывании усилителя 3' произошло запоминание его сра­ батывания в ЗЭ 10 и одновременно были опрошены ЗЭ 11 и 12. Так

с обмотки 19 изменит состояние триггера 6. В результате этого низ­ кий порог срабатывания ty.макс/2 будет у усилителя 4'. Поэтому, когда ток i спадает до значения ['мин, а ток i y достигнет значения (у.макс, сработает усилитель 4', откроется тиристор 4 и ток i начнет нарастать.

В момент времени li, происходит запоминание срабатывания уси­ лителя 4' в ЗЭ 12 и одновременно изменяется состояние триггера 5

122

сигналом управления с обмотки 18. В результате этого низкий порог" срабатывания г'у.макс/2 будет снова у усилителя У. В момент време­

батывания этого усилителя в 33 9. Далее схема формирования будет

и стала отдавать ее в источник питания. После момента времени ta включенным оставался тиристор 4, поэтому при изменении знака И\ ток i начнет возрастать, протекая но тиристору 4 и диоду 8. При ( = (макс усилитель У снова сработает (он срабатывал в момент вре­ мени / 5 ) , снова откроет тиристор У, однако это не вызовет никаких изменений в контуре протекания тока i и он будет продолжать воз­ растать. При /=£'маис, 1у=—/'у.макс в момент времени / 6 сработает усилитель 3' (он имел высокий порог срабатывания) и откроет тири­ стор 3. В результате этого тиристор 4 закроется и ток (" начнет спа­ дать.

Так как подряд сработали усилители У и 3', то запись этих сра­

ристор 2, и ток i начнет нарастать, протекая через тиристор 2 и диод

вмомент времени ts при i—

= г'макс сработает усилитель У и откроет тиристор У. Тиристор 2 закроется, и ток i начнет опадать.

123

растать, протекая через тиристор 4 и диод 5. Далее ара'бзтает тири­ стор 3 и ток i начнет спадать, затем сра'ботает тиристор 2 и ток i начнет нарастать.

Таким образом, в интервале времени /0 —/ц СФ выдает сигналы управления в соответствии с программой П2 (/, 4, 3, 2, 1 ...). Рас­ суждая аналогично, можно показать, что если в интервале времени 'и—1\г изменить знак напряжения U\ (сделать это напряжение по­

ПТ были спроектированы на мощность 10 кет па базе переключателя

Д/' — 8 а. Осциллограммы получены при работе ПТ только на СД. Для спроектированных ПТ были измерены частоты переключений и собственные потери ПТ при работе па СД и при постоянном токе нагрузки, равном 10 а. Потери н частота преобразователя тока с про­ граммным управлением составили 70 вт и 25 гц и оказались соответ­ ственно меньше в 7 и 20 раз потерь и частоты ПТ с люфтом.

2-11. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА НА ОСНОВЕ УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ П Р Е О Б Р А З О В А Н И Е М

Преобразователь тока на основе усилителя 'напряже­ ния с непосредственным преобразованием представляет большой интерес, так как его усилитель напряжения питается непосредственно от трехфазной промышленной сети. В настоящее время известно много схем усилителей напряжения с непосредственным преобразованием, в частности на тиристорах [Л. 20, 33]. Общим для боль­ шинства схем является использование регулируемого трехфазного мостового выпрямителя в качестве основно­ го преобразующего узла.

Нарис. 2-29 дана одна из возможных схем усилителя с непосредственным преобразованием на тиристорах, которая предназначена для использования в однофазном преобразователе тока. Измеритель тока на рис. 2-29 не показан. Как уже говорилось в § 2-1, на выходе усили­ теля с непосредственным преобразованием имеется ши- ротно-модулиров.аиное напряжение, представляющее собой части синусоид напряжения питания. Ток в на-

124

Для' создания в нагрузке тока двух направлений исполь­ зуют два трехфазных мостовых выпрямителя 1 и 2 на тиристорах, включенных по встречно-параллельной схеме.

Для исключения уравнительных токов в цепях выпря­ мителей используются вспомогательные тиристоры 7\—TiL. Когда в нагрузке протекает ток / > 0 (на рис. 2-29 на-

Рис. 2-29. Силовой усилитель напряжения с непосредственным пре­ образованием на тиристорах.

правление тока указано стрелкой), то открыты тиристо­

также в качестве индикаторов тока в цепях трехфазных выпрямителей. Для этого параллельно тиристорам Ти Т3 подключены через разделительные диоды 3, 4 вторичные обмотки трансформатора управления 5. Параллельно ти­ ристорам T2, Ti, через разделительные диоды 6, 7 под­ ключены вторичные обмотки трансформатора управле­ ния 8. На первичные обмотки трансформаторов 5 и 8 через резисторы 9 и 10 поступают соответственно лере-

125

меиные напряжения и0 и и'0 высокой частоты. Эти на­ пряжения получаются со схемы формирования ПТ .по результатам сравнения сигналов «их и «о.с (рис. 2-1). При этом напряжение и0 предназначается для включе­

имеют вторичные обмотки, включенные в цепи управле­ ния тиристоров Tz, и Ту, Т3 соответственно. Необхо­ димо отметить, что схемы включения обмоток трансфор­

которая используется для открывания тиристоров Ту и Тз, будет приложена к резистору 10. При этом вторичные обмотки трансформатора 8 для этой полуволны напря­ жения и'о являются закороченными через открытые ти­

работу усилителя высокопадежной и исключить потери мощности от уравнительных токов.

Задача управления тиристорами усилителя с непо­ средственным преобразованием является более сложной, чем задача управления тиристорами рассмотренных вы­ ше усилителей с принудительной коммутацией. Дело втом, что в усилителях с принудительной коммутацией попользуются так называемые полностью управляемые ключи: момент включения и выключения ключей (тири­ сторов, транзисторов) определяется только результатами сравнения мгновенного значения тока натрузки и требу­ емого значения тока. В этих условиях удается построить преобразователь тока, в котором усилитель напряжения находится в режиме непрерывного переключения. Этот

126

iB усилителях с непосредственным преобразованием на тиристорах, играющих роль не полностью управляе­ мых ключей (эти усилители называются усилителями с естественной коммутацией), осуществить регулирова­ ние по результатам сравнения мгновенного значения тока нагрузки и заданного значения тока не удается. Поэтому в качестве сигнала обратной связи по току нагрузки приходится использовать сигнал, пропорци­ ональный основной составляющей тока нагрузки i0. Уси­ литель напряжения с непосредственным преобразова­ нием, замкнутый обратной связью по току нагрузки, представляет собой нелинейную, импульсную систему регулирования, склонную при определенных значениях параметров в цепи нагрузки и в цепи обратной связи

кнезатухающим колебаниям. Для устранения колебаний

в.контуре регулирования тока используется в качестве

корректирующего сигнала производная от тока нагрузки. В реальных схемах роль этого сигнала играет напряже­ ние на СД в цепи нагрузки.

При другом способе применяют дополнительную по­ ложительную обратную связь по напряжению нагрузки. Сигналы этой вспомогательной обратной связи наряду с сигналами обратной связи ио току нагрузки участвуют в формировании сигналов управления тиристорами уси­

в противном случае верхнее значение регулируемой вы­ ходной частоты преобразователя будет небольшим. На практике удалось построить преобразователи с верхним пределом выходной частоты 15 гц. Отметим, что в рас­ смотренном 'ПТ величина А/ пульсирующей составляю-

127

щей тока Д/' меняется в зависимости от режима работы привода. Допустимое максимальное значение А/ обес­ печивается выбором величины индуктивности СД.

На рис. 2-30 дана осциллограмма тока в 'нагрузке рассмотренного однофазного ПТ. На вход ПТ подавался

с электромеханической редукцией, или в быстроходных приводах на основе асинхронных машин в режиме двой­ ного питания.

2-12. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА НА МУ

Наиболее очевидными преимуществами ПТ на МУ

зуют четырехплечиый мост, который подключен к ис­ точнику постоянного напряжения Un. Питание МУ производится однофазным переменным напряжением и прямоугольной формы частоты /п . Это напряжение полу­ чается от тиристориого инвертора 5, который питается от того же источника постоянного напряжения, что и мост на МУ. Между МУ, смежными по нагрузке, вклю-

128

чены сглаживающие дроссели 6 и 7. Нагрузка подклю­ чается к средним точкам обмоток этих дросселей.

На рис. 2-32 приведена принципиальная схема МУ, используемого в качестве плечей /—4 моста рис. 2-31. Магнитный усилитель рис. 2-32 представляет собой двухполупериодиып МУ с внутренней обратной связью по току. Он выполняется на двух магнитопроводящих торо­ идальных сердечниках с 'прямоугольной петлей гистере­ зиса. На каждом сердечнике имеется обмотка перемен­