1.2 Характеристика реверсивного імпульсного перетворювача симетричного керування.
Реверсивні імпульсні перетворювачі виконані, як правило, в двох ключовому (рис.5) або у чотирьох ключовому виконанні. За принципом керування вони розділяються на дві основні групи: перетворювачі зі спільним керуванням ключів різних напрямків та перетворювачі з роздільним керуванням. При спільному керуванні на якорі двигуна можуть відтворюватися різнополярні імпульси (симетричний алгоритм керування) або одно полярні відповідного знака, з замиканням накоротко якоря двигуна на інтервалі паузи (несиметричний алгоритм керування).
Роздільне керування ключами характеризується тим, що при одно полярних імпульсах якір двигуна на інтервалі паузи шунтується вентилем з односторонньою провідністю. З цієї причини струм якоря, досягши нульового значення, переривається до приходу наступного імпульсу. Тобто в паузі може існувати відрізок часу коли струм в ланцюзі навантаження відсутній.
Рис.5. Схема реверсивного ШІП
Розглянемо
роботу широтно – імпульсного перетворювача
при спільному симетричному керуванні
ключами, коли ключі працюють попарно.
Припустимо на першому інтервалі комутації
t = 0…γTk замкнуто
ключі VT1,VT2. Це створює контур для струму
(“ 
” 
).
Якщо до початку комутації початкове
значення струму було IН >0,
то при 
замиканні
тиристорів струм буде збільшуватися
до максимального значення. У момент
часу t = γTk ключі
VT1 і VT2 розмикаються, а VT3 і VT4 замикаються.
До двигуна прикладається напруга
зворотної полярності. Однак під дією
ЕРС самоіндукції струм зберігає свій
колишній напрямок, протікаючи по контуру
( 
).
По закінченні періоду t = Tk
знову
будуть замкнуті ключі VT1 і VT2 і процеси
повторяться.
Діаграми миттєвих значень напруги і струмів показані на рис 6. Зі зменшенням навантаження на валу двигуна сила струму в ланцюзі зменшується. При деякому значенні під час замикання тиристорів VT3 і VT4 струм поміняє свій напрямок. Тоді в момент замикання VT1 і VT2 струм спочатку буде протікати у контурі (M-VD1-C-VD2-M), поки не досягне значення i = 0. Потім всі процеси повторюються.
При переведенні двигуна в генераторний режим струм буде протікати в негативному напрямку під дією ЕРС двигуна через тиристори VT3 і VT4, а при замиканні VT1 і VT2 через діоди VD1 і VD2. Енергія, яка повертається в джерело живлення, витрачається на заряд конденсатора Co. З огляду на те, що підвищення напруги на конденсаторі не може бути більше 10%, цей режим не повинний бути тривалим.
Середнє значення напруги на навантаженні визначається:
.
Таким чином, вихідна напруга дорівнює нулю при γ = 0.5. При роботі реверсивного ШІП на противо -ЕРС у ньому немає режиму переривчастих струмів, однак спостерігається підвищений коефіцієнт пульсацій струму.
Рис.6. Діаграми миттєвих значень струмів і напруг при
Симетричному алгоритмі керування ключами ШІП
2. Проектування силового напівпровідникового перетворювача
2.1 Розробка схеми мехатронної системи .
Згідно з варіантом 2, було розроблена мехатрона система, яка живиться від мережі 220В та складається із таких елементів:
- однофазний некерований перетворювач;
- реверсивний імпульсний перетворювач (сим. керування);
- вхідний фільтр;
- двигун постійного струму;
- стабілізація швидкості обертання.
Рис. 7. Схема мехатронної системи