Импульсного регулирования

При импульсном регулировании пульсация напряжения зависит от режима и принимает значения от максимального до нуля. Тактовая частота импульсного регулятора обычно очень велика: от 200 до 5000 Гц. Поэтому можно приближенно считать, что ток в цепи якоря изменяется прямолинейно ( 7.38, а) и за проводящий отрезок времени получает приращение

ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛЯТОРА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ* И КЛЮЧА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: а) исследование энергетических характеристик широтно-импульсного регулятора постоянного напряжения (ШИР); б) анализ работы узлов принудительной коммутации — конденсаторного и с LC-контуром.

Работа № 10. Исследование управляемых тиристорных выпрямителей 175 Работа № 11. Исследование однофазных тиристорных инверторов: ведомого сетью и автономного параллельного инвертора тока 195 Работа № 12. Исследование широтно-импульсного регулятора постоянного напряжения и ключа постоянного тока......... 210

Принцип действия и силовая схема регуляторов постоянного напряжения описаны в § 3.7. Простейшая схема (см. 3.69) при неуправляемом перезаряде коммутирующего конденсатора требует сигналов управления, показанных на 3.93. Такая последовательность сигналов обеспечивается схемой рис 3.94. Часть схемы, собранная на первом операционном усилителе, вырабатывает сигнал . Mi прямоугольной формы, который задает рабочую частоту импульсного регулятора. Импульсы управления «2, подаваемые на коммутирующий тиристор, вырабатываются в моменты, соответствующие фронтам сигнала щ (см. 3.93). Одновременно эти импульсы синхронизируют линейно изменяющееся напряжение и3 узла задержки С помощью второго операционного усилителя линейно изменяющееся напряжение сравнивается с управляющим напряжением, и в моменты их равенства формируются импульсы управления и4, включающие силовой тиристор. Схема управления построена так, что периодическая работа импульсного регулятора всегда начинается с включения

Стабилизаторы с импульсным регулированием обладают существенно более высоким КПД. На 5.13 приведена принципиальная схема такого импульсного регулятора напряжения. Транзистор VTt работает в ключевом режиме, для чего схема управления СУ подает на его

5.14. Схема импульсного регулятора постоянного напряжения с гальванической развязкой входной и выходной цепей

5.15. Схема однотактного импульсного регулятора напряжения с размагничивающей цепью

5.16. Схема двухтактного импульсного регулятора постоянного напряжения

Часть потребителей, например осветительные лампы накаливания, системы управления и двигатели постоянного тока, питаются непосредственно от бортсети вагона. При этом необходима стабилизация напряжения для компенсации изменений, обусловленных различным состоянием аккумуляторной батареи. Это осуществляется с помощью импульсного регулятора постоянного напряжения (см. §3.7).

Преобразователи постоянного напряжения обеспечивают гальваническое разделение входных и выходных цепей с помощью трансформаторов, преобразование и регулирование уровней выходного напряжения. Основным достоинством однотактных схем является отсутствие схем симметрирования работы трансформаторов, малое количество ключей, простота схем управления. Наиболее широкое применение находят два типа однотактных преобразователей: с передачей энергии в нагрузку на этапе замкнутого состояния регулирующего ключа (в импульсе) и с передачей энергии на этапе разомкнутого состояния ключа (в паузе), называемых также прямоходовыми и обратноходовыми преобразователями ( 6.50). Регулирование выходного напряжения возможно только при совместной работе собственно преобразователя, содержащего силовой ключ и разделительный трансформатор, и импульсного регулятора напряжения.

7.31. Схема импульсного регулирования двигателя постоянно- , __, __ГГ)РПНРР чнячение тока

Из всех известных видов импульсного регулирования для регулирования угловой скорости преимущественное применение нашло широтно-импульсное регулирование напряжения (ШИР), при котором период коммутации Тк (частота) остается постоянным, а изменяется время ^ замкнутого состояния ключа К. — скважность е = ^/Гк ( 4.18, б).

денного к двигателю напряжения. Поэтому при е = 0, когда постоянно включены ключи К.Н, двигатель оказывается в режиме торможения противовключением. Наложение двигательного и тормозного режимов вызывает почти непрерывные электромагнитные переходные процессы, обусловливающие увеличение потерь мощности. Основное достоинство этого способа импульсного регулирования — повышенная жесткость механических характеристик в области генераторного режима, что может быть полезным при некоторых применениях этого способа.

ского и импульсного регулирования, но хуже, чем при частотном управлении.

11.64. Схема импульсного регулирования двигателя с параллельным возбуждением, графики изменения напряжения и тока и скоростные и механические ^характеристики

При мощностях до сотен ватт это обстоятельство не создает заметных неудобств, так как частотные свойства транзисторов очень высокие. При мощностях более 10 кВт применяют не транзисторы, а более мощные вентили — тиристоры, частотные свойства которых значительно ниже, вследствие чего применение ши-ротно-импульсного регулирования требует специальных тиристоров (с повышенными динамическими свойствами), так как необходимая частота импульсов составляет примерно 5000... 10000 Гц.

Недостатком системы постоянного тока являются также большие потери энергии в пусковых реостатах при разгоне поезда. Особенно при пригородном движении, где доля пусковых потерь достигает 12— 15%, и на метрополитенах, где потери достигают 25% общего расхода энергии на движение поездов. В СССР и за рубежом уделяют большое внимание схемам безреостатного пуска (с использованием систем импульсного регулирования постоянного тока).

28-12. Схема импульсного регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

28-12. Схема импульсного регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

Переменное напряжение с изменяемыми частотой и амплитудой для установок гарантированного питания или для частотного регулиро-ния скорости асинхронных двигателей часто получают с помощью инверторов, работающих в режиме широтно-импульсного регулирования. В таких инверторах постоянное напряжение источника питания периодически подключается к нагрузке с помощью тиристоров, снабженных коммутирующими узлами, или транзисторов таким образом, чтобы получить последовательность разнополярных импульсов постоянной амплитуды с заданными фазой и длительностью (см. п. 3.5.17). С помощью микропроцессора, используемого в системе управления инвертором, можно осуществить дискретные изменения амплитуды основной

Развитие силовых переключающих транзисторов дает возможность выполнять стабилизированные зарядные устройства на небольшие мощности, например при напряжении 12 или 24 В и при токе до J0—50 А, с использованием принципа широтно-импульсного регулирования напряжения (см. п. 5.2.2).