24.Принцип действия последовательного нереверсивного преобразователя постоянного тока с широтно-импульсным управлением. Способы регулирования напряжения.

ШИП предназначены для преобразования входного, неизменного по величине постоянного напряжения в регулируемое постоянное напряжение на выходе. ШИП:

1. последовательные ШИП;

2. параллельные ШИП.

Последовательные ШИП предназначены для понижения напряжения на нагрузке, а параллельные - для повышения напряжения на нагрузке.

По типу используемых ключей:

1. транзисторные;

2. тиристорные.

Если в схеме ШИП используется тиристор, то необходимо позаботиться о его закрытии, в необходимый момент времени, т.е. нужно использовать УПК.

1. реверсивные ШИП;

2. нереверсивные ШИП.

Последовательный ШИП

Рисунок 28.1 Схема последовательного ШИП при работе на активную нагрузку

Рисунок 28.2 Временные диаграммы работы последовательного ШИП

на активную нагрузку

Возможны два способа формирования выходного напряжения ШИП:

1. Широтно-импульсное управление, при котором изменяется время открытого состояния ключаt₀при неизменном периоде коммутацииT_k:t₀=var,T_k=const;

2. Частотно-импульсное управление, при которомt₀=const,f_k=1/T_k=var.

Наиболее часто в электроприводе применяется широтно-импульсное управление.

Рисунок 28.3 Схема последовательного ШИП при работе

на активно-индуктивную нагрузку

Рисунок 28.4 Временные диаграммы работы последовательного ШИП

на активно-индуктивную нагрузку

Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке определяется по формуле:

, где- скважность импульсов.

Рисунок 28.5 Структурная схема системы управления вентилями ШИП

Система управления ШИП состоит из следующих блоков:

ГВИ – генератор высокочастотных импульсов. Он предназначен для формирования на своем выходе импульсов, открывающих транзистор ГПН (интегратора со сбросом).

ГПН – генератор пилообразного напряжения. Обычно для ШИП используется частота коммутации ключей (1…5) кГц. ГПН формирует на своем выходе высокочастотную пилу . В отличие от ГПН выпрямителей, эта ВЧ пила ни с чем не синхронизирована.

К – компаратор. Предназначен для сравнения пилообразного напряженеия U_ГПН с напряжением управления U_у. В момент их равенства меняет свое выходное состояние.

ФДИ – формирователь длительности импульсов. По переднему фронту выходного сигнала компаратора ФДИ формирует на своем выходе импульсы управления силовым блоком с длительностью достаточной для их надежного открывания.

ВФ – выходной формирователь. Он предназначен для обеспечения гальванической развязки между силовой схемой и схемой управления, а так же для формирования импульсов управления U_GT необходимой мощности, обеспечивающих надежное открывание ключей ШИП. Если в качестве ключей ШИП используются транзисторы, то в ВФ применятся драйверы (могут быть с защитой и без защиты по току).

СБ – силовой блок.

Отличие СУ ШИП от СУ выпрямителем в том, что в СУ ШИП импульсы управления не синхронизированы с напряжением сети (т.к. входное напряжение ШИП – постоянное) и пилообразное напряжение высокой частоты, а не 100 Гц, как у выпрямителей.

Рисунок 28.6 Временные диаграммы работы СУ ШИП