Повна версія

Головна arrow Інформатика arrow Комп'ютерне моделювання систем електропривода в Simulink

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ТРАНЗИСТОРНІ ШИРОТНО-ІМПУЛЬСНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ДЛЯ КЕРУВАННЯ ДВИГУНАМИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Симетричний спосіб управління

Для створення сучасного, надійного, високоефективного електроприводу використовується широтно-імпульсний перетворювач ( ШИП ). Є кілька типів приладів силової електроніки, кожен з яких займає свої області найбільш доцільного застосування. Найбільш перспективними приладами силової електроніки є MOSFET і IGBT для схем перетворювачів потужністю від одиниць ват до одиниць мегават.

Функціональна схема широтно-імпульсного перетворювача

Мал. 1.138. Функціональна схема широтно-імпульсного перетворювача: ТК1 ... ТК4 - силові ключі: і! ... і4-керуючі напруги ключами:

Lh. Rh - активно-індуктивне навантаження: С - конденсатор: ІП - джерело живлення

Спрощена функціональна схема ШИП представлена на рис. 1.138. Вона містить чотири транзисторних ключа ТК1 ... ТК4. У діагональ моста, утвореного транзисторними ключами, включена для прикладу актівноіндуктівная навантаження. Навантаженням в приводах постійного струму є ланцюг якоря двигуна постійного струму. Харчування ШИП здійснюється від джерела постійного струму ЯЯ, шунтуватися конденсатором С.

Найбільш простим способом управління ШИП є симетричний. При симетричному способі управління в стані перемикання знаходяться всі чотири транзисторних ключа моста, а напруга на виході ШИП є знакозмінні імпульси, тривалість яких регулюється сигналами управління и1 ... і4.

Роботу ШИП з симетричним керуванням і тимчасові діаграми напруг і1..м4 розглянемо МДА моделі, представленої МДА рис. 1.139.

Схема модернізованого блоку Discrete PWM Generator М показана на рис. 1.140.

Схема моделі широтно-імпульсного перетворювача з симетричним керуванням (Fig +1139)

Мал. 1.139. Схема моделі широтно-імпульсного перетворювача з симетричним керуванням (Fig +1139)

Силові транзисторні ключі реалізовані в блоці Universal Bridge , необхідну кількість ключів і тип транзистора визначається настроюванням блоку. Джерелом живлення обрана акумуляторна батарея напругою 100 В. В якості навантаження ШИП використовується fi.L-ланцюг. Управління перетворювачем здійснюється блоком Discrete PWM Generator Л /, які представляють широтно-імпульсний модулятор (ШІМ-PWM). За основу взято блок Discrete PWM Generator з бібліотеки Simulink і модернізований для управління по симетричному способу.

Тимчасова діаграма роботи ШИП , що є результатом моделювання файлу FigJ_139 , наведена на рис. 1.141.

Тимчасова діаграма роботи ШИП при симетричному управлінні

Мал. 1.141. Тимчасова діаграма роботи ШИП при симетричному управлінні

loot-з -: - -I -: - 1

Про 0009 0.01 0019 002 0029 003

Частота комутації силових ключів постійна і задається у вікні настройки блоку Discrete PWM Generator М. Цією частотою синхронізується генератор опорного напруги Utriang трикутної форми. Опорна напруга порівнюється з напругою управління Uy 9 в результаті якого формується імпульсний сигнал одиничного рівня, наступний з постійною частотою, але зі змінною відносною тривалістю включення у від 0 до 1. Ці сигнали використовуються для управління ключами gl ... g4.

Максимальний діапазон зміни напруги управління ± Uy.max і амплітуда опорного напруги ± Utriang.max повинні бути рівні. В даному прикладі це значення дорівнює ± 1 В. Напруга управління вибрано синусоїдальним: амплітуда 0,9 В, частота 50 Гц. Результати моделювання свідчать про задовільний якості відпрацювання задає сигналу.

У ШИП з симетричним керуванням середня напруга Un на виході дорівнює нулю, коли відносна тривалість включення у = 0,5. Тимчасові діаграми ШИП при симетричному способі управління наведено на рис. 1.141. Напруга на навантаженні різнополярних ± 100 В, сигнали управління транзисторами не перевищують 1 В. При нульовій напрузі на базі транзистор закритий, при значенні, нс рівному нульового, транзистор відкритий.

I. 142. Налаштування блоків Universal Bridge і Discrete PWM Generator M

Мал. I. 142. Налаштування блоків Universal Bridge і Discrete PWM Generator M

Симетричний спосіб управління зазвичай використовується в малопотужних приводах постійного струму. Його перевагою є простота реалізації і відсутність зони нечутливості в регулювальної характеристики. Недолік ШИП з симетричним керуванням складається в наявності двополярного напруги на навантаженні і в зв'язку з цим, підвищених пульсацій струму в навантаженні. Останнє вимагає підвищення частоти комутації транзисторів (силових ключів) і призводить до збільшення втрат на ключах і до додаткового нагрівання.

На рис. 1.142 та 1.143 показані вікна налаштувань основних елементів ШИП з симетричним керуванням.

I. / 43. Вікна настройки блоків

Мал. I. / 43. Вікна настройки блоків

Мал. 1.143. Вікна настройки блоків Triangle і Sine Wave

З інформації, наведеної на рис. 1.142, слід, що перетворювач включає: два плеча силових ключів; тип силового транзистора - IGBT з діодом; транзистори зашунтовані ланцюгом, що складається з послідовно з'єднаних резистора і конденсатора; тип генератора ШІМ відповідає типу ШИП частота комутації силових ключів 1990 ГЦ; інтервал дискретності генератора ШІМ прийнятий 1 мікросекунда.

З інформації, наведеної на рис. 1.143, слід, що генератор опорного напруги має трикутну форму, амплітуду ± 1 В і частоту Fc = 1990 Гц. Напруга управління має синусоїдальну форму, частота 50 Гц, амплітуда 0,9 В, інтервал дискретності 5 мікросекунд.

 
<<   ЗМІСТ   >>