книги / Электроника и микросхемотехника. Ч. 2 Электронные устройства промышленной автоматики

систему уравнений для УФИ к схемам ИО вида 5, 6, 9:

На рис. 4.22, а изображена функциональная схема однозначного УС первого типа для ИО вида 5, 6, 9, выполненная в соответствии с уравнениями (4.81), (4.83) и (4.87). При использовании этой схемы для ИО вида 7, 8, 10 сигналы glt g2t g9снимаются с шин, обозначенных штриховыми линиями. Триггер ТЗ необходим для запоминания сигна­ ла F [jTs] = 1 на время такта, счетчик СТ с коэффициентом пересчета 1%формирует длительность импульса мощности в соответствии с урав­ нением (4.12). Элемент DD1 служит для устранения возможного лож­ ного (тупикового) состояния Qa f/Ts] = {11} элементов памяти, в ко­ торое может установиться схема при включении питающего напряже­ ния или при ложных срабатываниях триггеров ЭП.

Проектирование однозначных УС второго типа для схем ИО вида 5, 6 с нулевым проводом имеет некоторые отличия. Анализ работы этих УС из табл. 4.4 приводит к следующим выводам. Во-первых, для этих схем не нужно чередовать фазы и из УС исключается схема УОФ. Во-вторых, сигналы синхронизации должны формироваться в моменты перехода через нуль фазных, а не линейных как ранее, напряжений сети.

К исполнительным органам с ЗПТ относятся схемы на основе трехпульсного (схема вида 11) или шестипульсного (схема вида 12) полностью управляемого выпрямительного моста. В таких схемах рав­ номерность нагрузки на многофазную сеть достигается при ИУ-НЧ циклическим чередованием фаз используемых напряжений как в те­ чение отдельного такта Ts с F [/TJ = 1, так и от одного такого такта к другому в пределах интервала регулирования (например, при ЧСИУ-НЧ).

Рассмотрим процесс проектирования УС для схем ИО вида 12. Коммутация тиристоров этой схемы при ИУ-НЧ осуществляется в следующем порядке. Пусть в исходном состоянии все тиристоры схемы выключены. При поступлении в момент jTs сигнала F l/Ts] = 1 начи­ нает формироваться квант энергии длительностью \n9TJ6 в соответ­ ствии с условиями (4.13) и чередованием используемых напряжений сети, причем первым должно использоваться напряжение, проходя­ щее через нуль в момент начала такта.

Предположим, что начало /-го такта с F [jTs] = 1 совпадает с пе­ реходом через нуль напряжения UAB от отрицательной к положитель*

191

низации примем равной 7\/6, поэтому в любой момент времени толь­ ко один разряд вектора s UV1 равен 1.

Если момент начала такта совпадает с началом сигнала синхрони­ зации $1э то значения вектора синхронизации следующие:

этого вектора соответствует номеру включаемого тиристора, а значе­

Поскольку по условиям функционирования схемы ИО иные вариан­ ты включения тиристоров недопустимы при ИУ-НЧ, то остальные воз­ можные значения вектора G UV1 исключаются.

Значения векторов состояния УС определяются следующим обра­ зом. Из условий коммутации тиристоров ИО следует четыре этапа

этому моменту сигналом slt номер которого совпадает с номером зна­ чения вектора управления из условия (4.91);

194

тиристоров и полное отключение нагрузки до поступления следующего F [(/ + 1)TS] = 1.

Последний этап коммутации можно исключить из состоянии УС, поскольку он достигается при окончании сигнала управления в мо­

мент / = jTs + (/3 + 1)ТУ6-

На основании перечисленных условий составлена обобщенная таблица выходов и переходов проектируемого УС (табл. 4.8).

Используем данные табл. 4.8 для получения системы функций (4.78). В частности, покомпонентная сумма по модулю 2 кодов состо­ яния /-го столбца и пересечения i-й строки с этим столбцом, реали­ зующая систему функций возбуждения, приведена в табл. 4.9, откуда следуют искомые функции (для ЭП на триггерах со счетным входом):

помощи соответствующих элементов или за счет использования вмес

друга во времени на интервал T J 12. Последнее объясняется тем, что линейные напряжения опережают соответствующие фазные (например,

Пав и UA * П Вс и П в ,П са и U C) на время 3 T J12 .

Автоматное время для рассматриваемых схем также задается на

на (2/3 — 1)7уб, а значения вектора управления должны кодировать­ ся следующим образом:

с кодированием вектора Q It] по условиям (4.92). На основании пере­ численных условий составляется обобщенная таблица выходов и пере­ ходов УС, используемая для синтеза узлов схемы. Наличие дополни­ тельных значений вектора синхронизации (фазной синхронизации на первом этапе коммутации или линейной на втором этапе) нежела­ тельно, так как усложняет синтез схемы УС. Для упрощения конструк­ ции этого узла рационально использовать один вид сигналов синхро­ низации (например, только фазные) как на первом, так и на втором этапах коммутации, а для обеспечения надежного включения тиристо­ ров использовать дополнительные устройства задержки выходных сиг­ налов управления на втором этапе на время T J 12. При этом первона­

197

________________ Глава 5 ________________

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С РЕЛЕЙНЫМ

И РЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

5.1.Особенности регуляторов с релейным

ирелейно-импульсным управлением

Работа импульсных регуляторов связана с большими искажениями сетевого напряжения, которые приводят к существенному ухудшению как формы напряжения на нагрузке, так и энергетических характе­ ристик регуляторов. При этом, если энергетические характеристики можно улучшить применением специальных способов управления, связанных с принудительным выключением тиристоров при ИУ — ОЧ и ИУ—ВЧ или синхронным групповым управлением регуляторов с ИУ—НЧ, то форма выходного напряжения на нагрузке каждого регулятора не может быть улучшена этими методами. В то же время форма напряжения на выходе регулятора имеет существенное значе­ ние для целого ряда исполнительных устройств автоматики и в первую очередь для прецизионного электропривода, механизмов си­ стем аналитических приборов, точных следящих систем и т. п. Применение фильтров для улучшения формы потребляемого напряже­ ния при ИУ—НЧ способах практически исключено из-за низкой час­ тоты выходного напряжения регуляторов. При способах ИУ—ОЧ ос­ новное питание устройств промышленной автоматики осуществляется на промышленной частоте 50 Гц, на которой фильтры имеют большие габариты и массу, большую индуктивность, что ухудшает как техни­ ко-экономические показатели аппаратуры, так и ее динамические ха­ рактеристики, поскольку фильтр вносит существенную инерционность в систему, превышающую инерционность любого ее элемента. Приме­ нение ИУ—ВЧ способов управления позволяет существенно снизить требования к характеристикам фильтров, однако необходимость прину­ дительного запирания силовых ключей приводит к необходимости ис­ пользовать дополнительные схемы коммутации, применение которых связано с усложнением ЭР и ухудшением их экономичности из-за до­ полнительного расхода энергии в цепях коммутации, растущей с повы­ шением частоты выходного напряжения. Кроме того, импульсные спо­ собы управления приводят к резкому возрастанию высокочастотных помех в сети и радиоканале, что практически недопустимо для ряда применений прецизионных САУ (для управления системами магнит­ ной памяти, звукозаписи и воспроизведении, в цифровых системах управления и т. д.).

Релейное управление ИО в регуляторах переменного напряжения позволяет объединить в себе достоинства низкочастотного управления,

199

Рис. 5.1

связанные с включением силовых ключей ИО в моменты перехода на­ пряжения через нуль и, как следствие, отсутствием высокочастотных искажений, и высокочастотного управления, обеспечивающего мини­ мум низкочастотных искажений. При релейном управлении осущест­ вляется амплитудное регулирование, которое практически не искажа­ ет форму сетевого напряжения, а значит, обеспечивает высокие энер­ гетические характеристики регуляторов. Поскольку ИО при релейном управлении, как и при импульсном, работают в ключевом режиме, изменение амплитуды выходного напряжения имеет дискретный (сту­ пенчатый) характер с размерами ступени, определяемой дискретность регулировочной характеристики, однозначно связанной для данного способа управления с конструкцией исполнительного органа регуля­ тора.

Амплитудное регулирование можно осуществить либо включе­ нием последовательно с нагрузкой трансформатора (рис. 5.1, а), ко­ торый добавляет или отнимает напряжение, либо применением тран­ сформатора (автотрансформатора) с переменным коэффициентом тран­ сформации пт(Ху) (рис. 5.1, б) за счет коммутации выводов об­ моток.

В первом случае трансформатор TV может работать как на основ­ ной, так и на повышенной частоте, а во втором — только на основной частоте. Однако схема (рис. 5.1, а) не обеспечивает гальванической

регулирования широкого применения в устройствах промышленной автоматики не находит. Значительно большее распространение полу­ чили регуляторы с ИО второго типа.

Для релейного регулятора, выполненного по схеме рис. 5.1, б, изменение напряжения на нагрузке Д£/н связано с изменением коэф­ фициента трансформации Аптв фиксированные моменты коммутации ключей

Аи и = Uc[пт{Ху\ - nT (Xy)(t_i)l = UcAnT.

Если релейный регулятор применяется в режиме стабилизатора, напряжение на нагрузке UHсостоит из нерегулируемой части напря­ жения, характеризуемой коэффициентом трансформации пт трансфор­ матора, и регулируемой части напряжения, характеризуемой коэф­ фициентом трансформации Дгц, дискретно изменяемым в фиксирован-

200