3.7 Генераторы импульсов.

Плавное регулирование напряжения на коллекторе тягового двигателя в системе ЭПС постоянного тока возможно при импульсном регулировании. Для этой цели в системе управления необходимо предусмотреть генерирование импульсов с регулируемой частотой (ЧИМ) и шириной (ШИМ) импульсов.

В настоящее время применяется много различных схем и конструкций импульсных устройств, в основе которых используются полупроводниковые элементы, работающие в режиме ключа, и формирующие RC-цепочки. Основными из видов генераторов импульсов (или задающих генераторов ЗГ) являются мультивибратор на транзисторах (рис.12), блокингенератор с трансформаторной связью (рис.13) и релаксационный генератор на динисторе (рис.14).

Не останавливаясь подробно на принципах работы каждого из ЗГ, отметим, что общим для них являются процессы заряда-разряда конденсатора в цепи RC, которые в сочетании с ключевым режимом работы полупроводниковых приборов дают незатухающие колебания на соответствующих выходах.

Известно, что дифференциальное уравнение, описывающее переходный процесс в цепи с R и C, имеет вид

, (32)

где U - приложенное напряжение. Учитывая, что это уравнение может быть записано в виде

, (33)

а его решение

. (34)

где - постоянная времени цепи.

Для блокинг-генераторов и генераторов на динисторах характерным является значительное превышение продолжи­тельности паузы tи над импульсом. Поэтому можно считать Т=tп . Продолжительность же паузы по-прежнему опреде­ляется временем разряда (у блокинг-генератора) и заряда (у генератора на динисторе) конденсатора С на резистор R. В то же время частота следования импульсов у генераторов этой категории, кроме постоянной времени τ = RC, зависит от напряжения питания, что в некоторых случаях удобно исполь­зовать для регулирования частоты.

Рис. 15

Способ регулирования частоты изменением постоянной времени времязадающих цепей, то есть изменением R или С, имеет ограниченные возможности, а кроме того, требует обя­зательного наличия перемещающегося элемента (движка ре­зистора пли вращения пластин конденсатора). Этот способ возможен при ручном управлении частотой, а при автоуправ­лении он менее пригоден.

Плавное регулирование частоты мультивибратора может осуществляться по схеме, приведенной на рис. 17, п. В этом случае для создания смещения на базах транзисторов исполь­зуется источник Е_см, напряжение которого изменяется. С уменьшением Е_см уменьшается скорость изменения напряжения на конденсаторе (рис. 15,б). Это напряжение позже достигает нулевого значения. То же самое можно отнести и, например, к генератору на динисторе: чем меньше напряже­ние питания на зажимах общей схемы ( + U). тем медленнее будет заряжаться конденсатор С (см. рис. 14). Для симмет­ричного мультивибратора с учетом смещения

, (35)

то есть при неизменном напряжении питания Е_к период Т и частота f зависят от E_см.

Для генератора на динисторе с учетом того, что t_н <t_п и T=t_п , можно считать

, (36)

Где U — напряжение питания;

U_п,д - пороговое (пробивное) напряжение динистора. Таким образом, чем выше напряжение питания U, тем мень­ше Т и выше f.

В замкнутых системах автоуправления ЭПС сигналом смещения для мультивибратора Е_см или напряжения питания генератора на динисторе U может служить выходной сигнал интегратора, полученный как результат непрерывного сумми­рования сигнала ошибки (рассогласования) регулирования (см. п. 3.8).

При выполнении курсового или дипломного проекта генераторы импульсов могут приниматься как типовые зве­нья (в том числе и приведенные на рис. 12 —15). Подробный .расчет задающих генераторов производится по специальному заданию руководителя проектирования с использованием до­полнительных литературных источников.