Разработка структурной схемы системы управления

Итак, определим основные параметры, которыми будет обладать наша система управления (СУ).

· По числу каналов: Выбираем одноканальную систему управления вентилями (рисунок 1.3.1). В одноканальных системах импульсы управления для всех вентилей вырабатываются в одном общем канале, из которого они по очевидной логике распределяются по вентилям. Достоинством одноканальных систем является отсутствие разброса значений фаз импульсов управления вентилями, присущее многоканальным системам из-за неидентичности параметров каналов при их практической реализации, связанной с разбросом параметров реальных элементов канала. Неидентичность фаз импульсов управления вентилями порождает очевидную некачественность выходной и потребляемой энергии преобразователя. Например, для выпрямителя допустим разброс фаз импульсов управления от вентиля к вентилю не более 1…3є.

Рисунок 1.3.1 — Блок-схема одноканальной СУ Здесь ГОН — генератор опорного напряжения пилообразной формы, запускаемый по точкам естественного зажигания трехфазной системы питающих напряжений. Длительность рабочего участка пилы опорного напряжения получается равной шестой части периода сетевого напряжения. Устройство сравнения УС вырабатывает на выходе импульсы в моменты сравнения опорного и задающего Uз напряжений. Частота этих импульсов.

здесь в шесть раз выше частоты сетевого напряжения. Распределитель импульсов РИ последовательно направляет эти импульсы поочередно в каждый из своих шести выходов так, что на каждом выходе появляется один импульс за период сетевого напряжения.

• · По синхронизации управляющих импульсов: синхронная
• · По использованию сигнала обратной связи: замкнутая (следящая)

Блок-схема одноканальной синхронной системы управления непрерывного слежения построена на рисунке 1.3.2. Здесь новыми элементами являются регулятор Р (в простейшем случае типа интегрального) и цепь обратной связи, в простейшем случае представляющая собой резистивный делитель напряжения с коэффициентом передачи Кос для получения сигнала обратной связи Uос, пропорционального выпрямленному напряжению.

Рисунок 1.3.2 — Блок-схема одноканальной синхронной замкнутой СУ Структура СУ: из сигнала обратной связи необходимо вычесть сигнал задания, результат проинтегрировать и в момент равенства интеграла нулю выработать очередной импульс управления. Этими же импульсами необходимо обеспечить возврат интегратора И в исходное (нулевое) состояние после каждого срабатывания устройства сравнения, как показано на рисунке пунктиром.

Алгоритм формирования фазных напряжений в трехфазном инверторе показан на рисунке 1.3.3 (для фазы А).

Рисунок 1.3.3 — Формирование фазных напряжений в АИН.

Он заключается в управлении одними вентилями фаз инвертора по интервалам превышения опорного напряжения треугольной формы (для получения двусторонней модуляции) над соответствующим фазным синусоидальным модулирующим сигналом и другими вентилями фаз инвертора — по интервалам, заполняющим паузы в указанных интервалах.

Реализация такого алгоритма обеспечивается в базовой структуре вертикальной системы управления (рисунок 1.3.4).

Рисунок 1.3.4 — Блок-схема базовой структуры СУ АИН Здесь трехфазный генератор модулирующего напряжения синусоидальной формы имеет два задающих входных сигнала. Первый сигнал задания Uзч определяет частоту модулирующего напряжения, а значит, и частоту выходного напряжения инвертора, второй сигнал задания Uза — глубину модуляции длительностей импульсов в такте ШИМ и величину первой гармоники выходного напряжения инвертора. Генератор опорного напряжения ГОН симметричной треугольной формы имеет частоту, определяющую частоту коммутации при ШИМ. При малых кратностях коммутации, т. е. при малых значениях (15 и меньше) отношения частоты опорного напряжения к частоте модулирующего напряжения Кт, используют кратные (трем) отношения указанных частот, синхронизируя опорное и модулирующие напряжения, как подчеркивает это пунктирная связь двух генераторов. Это устраняет субгармоники в кривых фазных напряжениях инвертора. Устройства сравнения в каждом канале для соответствующих вентилей катодной группы инвертора и импульсы управления для вентилей анодной группы инвертора получаются на выходах схем инверсии (схемы НЕ). Это обеспечивает как бы режим 180є управления вентилями, что приводит к независимости формы выходного напряжения инвертора от вида и параметров нагрузки, так как исключается режим прерывистого тока.

Итак, учтя все необходимые требования, СУ совмещённая с силовой частью будет иметь вид, представленный на рисунке 1.3.5. Где ДН — датчик напряжения, С — сумматор, И — интегратор, К — компаратор, ЛП — логический повторитель, ЛИ — логический инвертор, ГМН — генератор модулирующего напряжения, ГТИ — генератор треугольных импульсов.

Рисунок 1.3.5 — Функциональная схема системы управления, совмещённая с силовой частью.