Широтно-импульсные преобразователи с симметричным способом управления в электроприводе

Силовая электроника является неотъемлемой частью современной промышленности . С помощью полупроводниковых приборов в области электропривода появилась возможность производить высокоэффективное и экономное регулирование механизмов. Наиболее перспективными приборами силовой электроники являются MOSFET и IGBT для схем преобразователей мощностью от единиц ватт до единиц мегаватт.[1, с. 138].

Основным назначением широтно-импульсного преобразователя в электроприводе является регулирование частоты вращения вала электродвигателя. У двигателей постоянного тока это достигается при помощи регулирования напряжения на выходе преобразователя. Одна из возможных структурных схем управления двигателем постоянного тока при помощи широтно-импульсного преобразователя приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема управления ДПТ на основе ШИП.

Принцип работы схемы заключается в том, что с приходом сигнала управления в блок Код-ШИМ (в частности восьмиразрядного двоичного кода и дополнительного знакового разряда sign m), цифровой преобразователь код-ШИМ формирует последовательность широтно-модулированных импульсов, поступающих на распределитель РИ, который реализует заданный закон управления, заключающийся в коммутации силовых транзисторных ключей ТК1…ТК4 в определенной последовательности. Генератор Г определяет частоту работы преобразователя код-ШИМ. Устройства гальванической развязки УГР1…УГР4 исключают влияние силовой части схемы на низковольтную часть схемы управления, а также обеспечивают согласование сигналов управления с входными цепями силовых транзисторов. Устройства задержки УЗ1…УЗ4 необходимы для уменьшения величины сквозных токов которые возникают в моменты коммутации силовых транзисторных ключей каждой вертикали полумоста. Благодаря устройствам задержки снижается вероятность их пробоя. Силовые транзисторные ключи ТК1…ТК4 включены в мостовую схему.[2]

В частности для управления двигателя постоянного тока используется мостовая реверсивная схема, изображенная на рисунке 2 состоящая из силовых транзисторов VT1-VT4. Управление которыми происходит при помощи сигнала, выходящего с блока широтно-импульсного

преобразователя.

Рисунок 2. Мостовая реверсивная схема.

Существует три разновидности управления силовыми транзисторами, один из которых называется симметричным способом управления.

При симметричном режиме работы широтно-импульсного преобразователя силовые транзисторы VT1,VT4 работают попарно одновременно, а два других VT2,VT3 аналогично, но в противофазе.

Если рассмотреть управляющие сигналы, идущие на базы транзисторов, изображенные на рисунке 3, то видно, что сигналы транзисторов VT1 и VT2 симметричны относительно друг друга. Именно за счет этого свойства данный метод называется симметричным.

Рисунок 3. Сигналы управления транзисторов.

Симметричный способ управления имеет свои преимущества и

недостатки.

Одним из основных достоинств является то, что способ управления самый доступный и простой в реализации. Основным же недостатком этого способа управления является наличие двухполярного напряжения на нагрузке, вследствие этого увеличиваются пульсации тока в подключаемой нагрузке. [3]