Полупроводниковый коммутатор

Структурная схема ПК в наиболее общем виде состоит из следующих основных узлов (рис. 5.9):

• узел силовых транзисторных ключей (СК);
• узел формирования сигналов ДПР (ФС);
• узел логических преобразователей (ПЛ);
• узел формирования сигналов контроля режимов работы и защиты двигателя (ФСК).

Коротко рассмотрим отдельные элементы функциональной схемы ПК.

Силовые ключи являются основным элементом коммутатора. Они выполняют роль электронного коллектора, осуществляя коммутацию секций обмотки якоря ЭМП. В управляемых двигателях силовые ключи, как правило, одновременно являются элементами, выполняющими функции управления потоком энергии, подводимой к двигателю, также как силовые ключи при ШИМ-управлении коллекторным двигателем. При нереверсивном питании двигателя они выполняются по известным схемам транзисторных ключей с учетом напряжения первичного источника питания и максимального тока двигателя. Поскольку управление СК осуществляется непосредственно сигналами с выхода ПЛ, которые строятся на основе типовых микросхем, реализующих некоторые логические функции, вход ключей должен быть согласован с выходом этого устройства, т.е. чаще всего должен содержать предварительный каскад усиления входного сигнала. В дальнейшем будем считать, что СК открывается сигналом, соответствующим логической единице с выхода ПЛ. В схеме СК должны быть предусмотрены мероприятия по отводу реактивной энергии секций после его закрытия. Это могут быть диоды обратной по отношению к выходному транзистору полярности, подключенные к конденсатору или стабилитрону.

Рис. 5.9. Функциональная схема ПК

При реверсивном питании секций узел СК может быть выполнен в виде классического инвертора напряжения или тока с числом фаз, равным числу секций двигателя.

Узел формирования сигналов предназначен для усиления сигналов ДПР по напряжению, току или мощности и формирования их, т.е. для согласования ДПР с ПЛ. В зависимости от принципа построения ДПР выбирается и схема ФС. Например, при использовании трансформаторного ДПР по схеме рис. 5.8 ФС содержит выпрямитель (VD) и усилитель-формирователь (VT). Если ДПР представляет собой бесконтактный поворотный трансформатор или сельсин, на выходе которых имеем амплитудно-модулированные сигналы переменного напряжения, то ФС должен содержать демодулятор и усилитель-формирователь. На выходе ФС желательно иметь последовательность импульсов с относительной длительностью γ=0,5, согласованную по амплитуде и крутизне фронтов с ПЛ. Если ДПР имеет nч чувствительных элементов, то по его сигналам, сформированным с помощью ФС, создается nч последовательностей импульсов, фиксирующих Nк=2n дискретных положений ротора относительно статора. Переключение секций осуществляется в момент смены комбинации сигналов на выходе ФС.

Узел логических преобразователей включает три функциональных элемента (рис. 5.10). Два из них: формирователь сигналов управления ключами СК (ФСУ) и устройство реверса (УР) реализуют некоторые логические функции, которые мы рассмотрим ниже. При этом ФСУ по сигналам с ФС формирует импульсы заданной угловой длительности отпирания ключей СК, а УР реализует операцию реверса. Как он осуществляется также будет показано ниже.

Устройство регулирования мощности (УРМ) чаще всего включает в себя ШИМ-модулятор, который по сигналам управления двигателем (xу) формирует последовательность импульсов, скважность которых зависит от модуля xу. Эта последовательность, поступая на ФСУ, осуществляет ШИМ-регулирование напряжения на секциях ЭМП.

Рис. 5.10. Блок-схема узла логических преобразователей

Дата добавления: 2015-08-05