Схема управления независимым инвертором

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 192 1975

СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕЗАВИСИМЫМ ИНВЕРТОРОМ

Б. П. СОУСТИН, С. И. КОРОЛЕВ

В преобразователях частоты, предназначенных для регулирования скорости асинхронного двигателя, частота и напряжение должны изменяться по закону частотного управления. При этом изменение напряжения можно осуществлять двумя способами:

1. Применением регулируемого источника постоянного тока;

2. Применением широтного либо широтно-импульсного управления напряжением инвертора при нерегулируемом источнике постоянного тока.

Схемы управления инверторами, построенными по первому способу, описаны в литературе, поэтому в данной статье не рассматриваются.

При широтном либо широтно-импульсном управлении инвертором изменяется относительная длительность импульсов выходного напряжения, соответственно — действующее значение при нерегулируемом источнике постоянного тока. В этом случае необходимо предусмотреть специальное устройство для выключения тиристоров инвертора.

Система управления инвертором при широтно-импульсном регулировании выходного напряжения (рис. 1) включает в себя кроме регулятора частоты и регулятор напряжения, состоящий из широтно-импульсного модулятора (ШИМ), кольцевой пересчетной схемы и промежуточных согласующих и усилительных элементов.

Общим элементом для обоих регуляторов является задающий генератор переменной частоты с прямоугольным выходным напряжением. Этот генератор обычно выполняется либо на магнитных элементах, либо на основе мультивибратора. На рис. 2 приведена принципиальная схема управляемого мультивибратора на транзисторах в качестве прецизионного преобразователя непрерывно изменяющегося напряжения в частоту импульсов с использованием раздельных функциональных элементов.

Преобразователь состоит из следующих элементов: управляемого зарядного устройства на транзисторах Т3, Тз; диодов Вх - £>4 и резисторов /?10; двух интегрирующих конденсаторов С,; С\\ двух сравнивающих устройств на транзисторах Г2; Г2; Т4; Т\\ источника эталонного напряжения ¿Увх, ; управляемого триггера на транзисторах 7\(; Г0; двух зарядных устройств на транзисторах Тх\ Т\-

Выходная частота задающего генератора определяется из выражения

X __I КЗ

7 " 2С, ивХ2 '

где /кз — зарядный ток транзистора 73;

С{ — интегрирующий конденсатор; ивХ2 — напряжение сравнения, которое имеет, как видно из экспериментальных данных (рис. 3), довольно линейную зависимость от входного напряжения при широком диапазоне изменения частоты.

Рис. I

Одним из сложных элементов управления является ШИМ, регулирующий выходное напряжение при изменении частоты. При этом к нему предъявляются следующие требования:

Рис. 3

а) зависимость длительности импульсов от управляющего сигнала должна быть линейной;

б) выходные импульсы должны обладать крутым фронтом;

BW  P 1л/. p

4

Рис. 2

в) возможность получения нескольких, электрически не связанных, выходных сигналов;

г) удобство суммирования сигналов на входе модулятора.

Было проверено две схемы модуляторов. В одной из них применялся реактивный триггер (рис. 4), работающий от генератора переменной частоты, собранного на магнитных элементах. Характеристика модулятора является линейной, однако диапазон изменения частоты в этом случае невелик.

Рис. 4

Вторая схема выполнена с насыщающим трансформатором, импульсы па который поступают с генератора переменной частоты. Магнито-провод трансформатора имеет высокое удельное сопротивление и высокий коэффициент прямоуголыюсти петли. Максимальная частота генератора выбирается из условия

Т

где т — время перемагничнвания сердечника и является величиной постоянной.

При изменении частоты отношение напряжения к частоте постоянно, так как

' ^ и

U = — = V, то есть- = const,

Т f

и определяется временем иеремагничиваипя насыщающего трансформатора.

Модулятор с насыщающим сердечником, построенный па базе описанного выше генератора переменной частоты, приведен на рис. 2. Выходные импульсы (в схеме рис. 2) с трансформатора Тр} с сердечником из прямоугольной петли гистерезиса поступают на запуск кольцевой пересчетной схемы регулятора напряжения через промежуточный усилитель, а импульсы с трансформатора Тр2 с сердечником из обычной стали на запуск кольцевой пересчетноп схемы регулятора частоты.

Кольцевая пересчетная схема выполнена на стандартных логических элементах — ферротраизисторных ячейках. Ферротранзпсторная

ячейка представляет собой сочетание ферритного кольца с прямоугольной петлей гистерезиса, служащего для записи, считывания и хранения информации и усилительного элемента-транзистора, служащего для усиления сигнала при считывании. В ячейке имеется по две обмотки записи и считывания и предусмотрена компенсация помех по заднему фронту импульса записи и вторичному считыванию. Запись единицы в пересчетную схему осуществляется автоматически.

Установка в первоначальное состояние намагниченности осуществляется путем подачи сигнала «разрушение» на одну из считывающих обмоток ферротранзисторной ячейки. Сдвигающие тактовые импульсы на двухтактную кольцевую пересчетную схему по каналу регулирования частоты поступают с обмоток 0)2-1 и 0)5-2 (рис. 2) задающего генератора через усилительный элемент, а по каналу регулировки напряжения— с обмоток о)1-ь 0)1-2 на двухтактную кольцевую схему регулятора напряжения;

Выходные импульсы с ферротранзисторных ячеек поступают на запуск ждущих блокинг-генераторов через согласующие трансформаторы типа МИТ-3 (рис. 5). Ждущий режим блокинг-генераторов осуществляется путем подачи отрицательного смещения с делителя $2 на эмиттер транзистора.

Изменяя величину блокирующей емкости в цепи эмиттера транзистора, можно регулировать ширину выходного импульса блокинг-ге-нератора, подаваемого на управляющий электрод.

Подбором витков трансформатора блокинг-генератора и величины блокирующей емкости можно получить длительность импульса от 10 до 200 мкеек.

При широтном управлении в течение проводящей части периода Т/3 главная пара включается 2 раза, а при широтно-импульсном — многократно. В этом случае увеличивается количество ячеек, работающих на один усилитель, и соответственно увеличивается частота задающего генератора.

1. А. С. Сандлерр, Р. С. С а р б а т о в. Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями. Библиотека по автоматике, «Энергия»^ М., 1966.

2. С. В. Куликов. Управляемые мультивибраторы на транзисторах. Библиотека по автоматике, «Энергия», М., 1966.

3. Т. А. Г л а з е н к о. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. Библиотека по автоматике, «Энергия», М., 1965.

Рис. 5

ЛИТЕРАТУРА