МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА №33

ОТЧЁТ

ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

РУКОВОДИТЕЛЬ

проф, д.т.н.				Ефимов А.А.
должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

Отчёт по лабораторной работе

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕНТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ

по дисциплине: Диагностика элетромехатронных систем.

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛИ СТУДЕНТЫ ГР.	3831				Тютюнова Лидия Столяров Дмитрий Алексеев Евгений Бороян Владимир Новиков Артём Лебедев Владимир
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург

2013

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Принцип широтно-импульсной модуляции

Принцип ШИМ удобно рассмотреть на примере анализа элементарного широтно-импульсного модулятора напряжения, изображённого на рис.1

Рис.1 Элементарный широтно-импульсный модулятор.

Силовая часть модулятора выполнена в виде однофазного автономного инвертора напряжения (АИН), питаемого от источника постоянного тока. Нагрузка подключена к точке «А» соединения ключей 1А и 2А инвертора и к средней точке источника питания, т.е. в данном случае используется нулевая схема инвертирования.

Система управления обеспечивает коммутацию ключей инвертора с высокой частотой, которую называют частотой модуляции или же несущей частотой ШИМ. Система содержит генератор опорного сигнала несущей частоты ГОСНЧ, сумматор, нуль-орган НО и формирователи Ф1, Ф2 дискретных сигналов f₁^*, f₂^* управления ключами інвертора.

Как функциональный элемент ШИМ напряжения преобразует непрерывный входной управляючий (задающий) сигнал u^*(t) в высокочастотную периодическую последовательность импульсов выходного напряжения u(t). При постоянстве задания среднее значение выходного напряжения на периоде модуляции пропорционально

задаю щему сигналу. При изменении величины задающего сигнала пропорциональное изменение среднего значения выходного сигнала обеспечивается изменением ширины импульсов, т.е. путём широтно-импульсной модуляции.

Работу ШИМ при u^*(t)=const и u_п(t)=const иллюстрируют временные диаграммы на рис.2. Генератор ГОСНЧ формирует линейно-изменяющееся во времени опорное напряжение u_оп(t) несущей частоты. На каждом периоде несущей частоты или же периоде модуляции Т оно может иметь либо кососимметричную (рис.2а), либо симметричную пилообразную форму (рис.2б). В первом случае обеспечивается односторонняя модуляция, при которой изменение задания u^*(t) вызывает сдвиг только одного из фронтов импульсов выходного напряжения модулятора u(t) относительно опорного сигнала. Во втором случае реализуется двусторонняя модуляция с симметричным здвигом обох фронтов выходных импульсов на полупериодов модуляции.

Задающий и опорный сигналы суммируются и подаються на вход нуль-органа, имеющего симметричную релейную характеристику. Последний формирует дискретный сигнал f^*(t), задающий состояния пары ключем инвертора.

Рис.2 Временные диаграммы работы широтно-импульсного модулятора напряжения:

а) с односторонней модуляцией;

б) с двусторонней модуляцией.

Формирователи сигналов управления Ф1 и Ф2 имеют взаимно инверсные релейные характеристики и сепарируют сигнал нуль-органа по двум каналам управления ключами инвертора. Кроме того, формирователи, либо локальные устройства управления ключами реальных схем предусматривают небольшие временные задержки включения ключей (не показаны на графиках). Это необходимо для предотвращения коротких замыканий шин питания через ключи инвертора во время коммутации.