48. Схемное решение регулятора напряжения.

У казанные выше способы широтно-импульсной модуляции напряжения могут быть реализованы с помощью полупроводниковых преобразователей, силовые схемы которых основаны на транзисторных ключах. Рассмотрим один из вариантов полупроводникового регулятора напряжения для реализации предлагаемого способа управления скоростью двигателя, рис. 5.17. Регулятор состоит из двух диодно-транзисторных пар на каждую фазу напряжения питания, например VT1-VD1 и VT2-VD2 для фазы А. Диодно-транзисторная пара – это интеллектуальный модуль, управляемый драйвером. Работа регулятора состоит в следующем. Допустим, что в момент t4 (рис. 5.15) формирования на выходе регулятора (на входе нагрузки) пульса напряжение фазы А, на его входе uа и uс положительно, а ub отрицательно. Для формирования переднего фронта пульса выходного напряжения включаются транзисторы VT1 и VT5. При включенных VT1 и VT5 ток нагрузки по фазам А и С протекает через них по указанному пути, в фазе В через диод VD4. Задний фронт этого пульса формируется путем закрытия транзисторов VT1 и VT5. При реактивном характере нагрузки (например, асинхронный двигатель) во избежание перенапряжений, возникающих при коммутации фаз нагрузки, необходимо организовать пути свободной ее циркуляции.

Для этого включаются транзисторы VT2 и VT6. Они открываются и совместно с диодом VD3 организуют цепь свободной циркуляции тока нагрузки между ее фазами, т. е. организуют короткое замыкание всех фаз нагрузки. Таким образом, напряжение на нагрузке равно нулю и общее сформированное ШИМ-напряжение не искажается реактивным характером нагрузки. Для случая, когда напряжение uа положительное, а напряжения ub и uc отрицательные, приведены несколько другие пути протекания тока (рис. 5.18). Изменяя время включения–выключения транзисторов регулятора по отношению начала синусоид, можно сформировать любой закон широтно-импульсной модуляции выходного переменного напряжения, поступающего на нагрузку, в том числе и предлагаемый.

Анализ работы трехфазного регулятора, в котором регулирование выходного напряжения осуществляется широтно-импульсным методом подключения фаз нагрузки к фазам питающей сети с последующим их отключением от фаз сети и закорачиванием их на время пауз, из-за неоднозначности процессов включения и выключения транзисторных ключей регулятора, а также из-за асимметрии их импульсов управления показывает, что возможны междуфазные короткие замыкания. Чтобы устранить эту возможность, система управления должна для формирования переднего фронта импульса выходного напряжения сначала включать транзисторы фазы, имеющей наибольший отрицательный потенциал по отношению к потенциалам других фаз (в рассматриваемом выше случае это момент t4, при котором uа > ub и uс > ub, а роль транзистора в фазе ub выполняет диод VD3), затем транзисторы фазы, имеющей промежуточное значение потенциала между наименьшим и наибольшим значениями (в рассматриваемом случае включается транзистор фазы А – VT1, ибо uс > uа). Потом транзисторы фазы, имеющей наибольший положительный потенциал (в рассматриваемом случае включается транзистор фазы С – VT5). Для формирования заднего фронта пульса напряжения выключается транзистор фазы, имеющей наибольший положительный потенциал по отношению к потенциалам других фаз (следует выключить транзистор VT1 фазы А, а включить VT2). Затем транзистор фазы, имеющей промежуточное значение потенциала между наименьшим и наибольшим (следует выключить транзистор VT5 фазы С, а включить VT6). Потом выключается транзистор фазы, имеющей наибольший отрицательный потенциал (роль транзистора в фазе ub выполняет диод VD4).