6. Генераторы ведущего сигнала

В системах управления двухзвенными АИН с ШИМ и НПЧ для формирвания частоты, требуемого числа фаз, амплитуды и формы среднего выходного напряжения преобразователя частоты используется -фазный (- число фаз выходного напряжения ПЧ) генератор ведущего сигнала (ГВС). Напряжения ГВС по существу усиливаются ПЧ по величине и мощности и подаются на двигатель. Генераторы ведущего сигнала называют также задающими.

Генераторы ведущих сигналов должны обеспечивать выполнение следующих функций:

1. Регулирование амплитуды в диапазоне 1:10...1:200.

2. Регулирование частоты в диапазоне от 0,1...2 Гц до максимальной частоты, подаваемой на двигатель (70...250 Гц).

3. Возможность регулировапния фазы.

4. Поддержание требуемого сдвига фаз.

5. Возможность изменения порядка чередования фаз для реверсивных электроприводов

6. Формирование напряжения требуемой формы (прямоугольной, трапецеидальной, синусоидальной и др.).

7. Высокое быстродействие. Полоса пропускания по амплитуде и частоте должна составлять 5...100 Гц в зависимости от требований к электроприводу.

8. В некоторых случаях требуется возможность синхронизации с другими генераторами (многодвигательные приводы, синхронные валы).

Для этой цели не подходят наиболее распространенные генераторы гармонических колебаний, основанные на резистивно-емкостных частотно-зависимых элементах [5], ввиду большой инерционности, трудности перестройки амплитуды и частоты электрическим сигналом и трудности поддержания требуемого сдвига фаз. Находят применение следующие принципы построения ГВС гармонического напряжения.

1. Использование суммирования одного гармонического сигнала с -фазным, в результате чего возникают биения с разностной частотой. После фильтрации сигналы имеют практически синусоидальную форму.

2. Выпрямление гармонического напряжения повышенной частоты (400...2000 Гц) фазочувствительным выпрямителем с частотой демодуляции, большей или меньшей на величину требуемой выходной частоты по сравнению с исходным гармоническим напряжением [14], и имеющим требуемое число фаз. После фильтра нижних частот получаются практически синусоидальные напряжения. Легко достигается и требуемый фазовый сдвиг при использовании фазного генератора прямоугольных напряжений для демодуляции. Изменение соотношения частот меняет порядок чередования фаз.

3. Генераторы на основе цифрового формирования требуемого сигнала (например, близкого к синусоидальному) .

4. Цифроаналоговые ГВС и генераторы кодов, изменяющихся по закону ступенчатой аппроксимации ведущего сигнала [15, §2-3]. Используются две разновидности аппроксимации синусоиды полиномами нулевого порядка: ступенчатая аппроксимация при равномерном квантовании по времени и ступечатая аппроксимация при равномерном квантовании по уровню и переменном по длительности интервалов.

5. Ведущие генераторы прямоугольного напряжения можно построить на базе ЗГ и РИ, которые управляют автономными инверторами.

Амплитуда выходного напряжения может регулироваться изменением напряжения питания и усилителями напряжения с регулируемым коэффициентом усиления.

При квантовании по уровню для получения n ступеней аппроксимации требуется n/2 различных напряжений (n/4 отличающихся по абсолютной величине). Так для n = 12 требуется три положительных cтупени: 1, 3, 1 и три отрицательных. Выходное напряжение содержит только гармоники с номерами , где к = 1,2,3... целое число. Отсутствуют четные гармоники и гармоники кратные трем. Правильный выбор величины ступеней или интервалов позволяет исключить гармоники си ниже, а при квантовании по уровню также и кратные с ними. Для задания равномерных интервалов могут использоваться рассмотренные выше задающие генераторы. Помимо рассмотренных принципов построения ВГ используется и много других идей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Браславский И.Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с параметрическим управлением. М.: Энергоатомиздат, 1968. 224 с.

2. Быстродействующие электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями / М.Е.Гольц, А.Б.Гудзенко, М.В.Остеров и др. М.: Энергоатомиздат, 1986. 184 с.

3. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов / Под ред. В.А.Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1988. 320 с.

4. Евсеев Ю.А., Дерменджи П.Г. Силовые полупроводниковые приборы: Учебник для техникумов. М.: Энергоиздат, 1981. 472 с.

5. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1982. 496 с.

6. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник / И.Х.Евзеров, А.С.Горобец, Б.И.Мошкович и др.; под ред. В.М.Перельмутера. М.: Энергоатомиздат, 1988. 319 с.

7. Крылов С.С., Мельников Е.В., Конышев Л.Н. Информационные цепи преобразователей тиристорных электроприводов. М.: Энерго-атомиздат, 1984. 160 с.

8. Лихошерст В.И. Полупроводниковые преобразователи электри-ческой энергии для электроприводов с двигателями переменного тока: Учебное пособие. Свердловск: УПИ им.С.М.Кирова, 1986. 72 с.

9. Лихошерст В.И. Полупроводниковые преобразователи электри-ческой энергии для электроприводов с двигателями постоянного тока: Учебное пособие. Свердловск: УПИ им.С.М.Кирова, 1987. 80 с.

10. Лихошерст В.И., Шилин С.И. Преобразователи электроэнергии: Методические указания к лабораторным работам по курсу "Электронные, микропроцессорные и преобразовательные устройства". Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 1994. 35 с.

11. Писарев А.Л., Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями: (Системы импульсно-фазового управления). М.: Энергия, 1975. 264 с.

12. Перельмутер В.М., Соловьев А.К. Цифровые системы управления тиристорным электроприводом. К.: Технiка, 1983. 104 с.

13. Полупроводниковые выпрямители / Е.И.Беркович, В.Н.Ковалев, Ф.И.Ковалев и др.; Под ред. Ф.И.Ковалева и Г.П.Мостковой.-2-е изд., перераб. М.: Энергия, 1978. 448 с.

14. Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией для управления асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1968. 96 с.

15. Системы управления тиристорными преобразователями частоты / В.А.Бизиков, В.Н.Миронов, С.Г.Обухов, Р.Н.Шамгунов. М.: Энергоиздат, 1981. 144 с.

16. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводах / А.Я.Бернштейн, Ю.М.Гусяцкий, А.В.Кудрявцев, Р.С.Сарбатов; под ред. Р.С.Сарбатова. М.: Энергия, 1980. 328 с.

17. Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления/ Н.В.Донской, А.Г.Иванов, В.М. Никитин, А.Д.; под ред. А.Д.Поздеева. М.: Энергоатомиздат, 1984. 352 с.

18. Файнштейн В.Г.,Файнштейн Э.Г. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами/ Под ред. О.В.Слежановского. М.: Энергоатомиздат, 1986. 240 с.

19. Фролкин В.Т., Попов Л.Н. Импульсные и цифровые устройства: Учеб. пособие для вузов. M.: Радио и связь, 1992. 336 с.

20.Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП: Справочник. М.: Издательство Ягуар, 1993. 64 с.

21 Шипилло В.П. Автоматизированный вентильный электропривод. М.: Энергия, 1969. 400 с.

22. Энергетическая электроника: Справочное пособие/ Пер. с нем. Под ред. В.А.Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1987. 464 с.