Учебное пособие Харьков 014 удк

155
Схема вентильного преобразователя, который чаще всего 
встречается в различных системах регулирования двигателя постоян-
ного тока – трехфазная мостовая (схема Ларионова) с управляемым 
выпрямителем показана на рис. 5.21. 
Рис. 5.21. Вентильный преобразователь 
Плавное регулирование напряжения на якоре двигателя осу-
ществляется путем изменения длительности работы тиристора в 
проводящую часть периода. Момент отпирания тиристора отно-
сительно точки естественной коммутации осуществляется с задерж-
кой на угол α (угол управления тиристоров). Изменение α
 
от 0
° до 
180
° с помощью системы импульсно-фазового управления позволит 
получить регулировочные механической характеристики в первом и 
четвертом квадранте. 
Для того чтобы получить характеристики во всех четырех 
квадрантах (реверсивные системы), схема дополняется еще одной 
вентильной группой. При этом используют совместное или раздель-
ное управление группами вентилей. 
Импульсные преобразователи постоянного напряжения, а к ним 
относятся широтно-импульсные преобразователи, позволяют полу-
чить на якоре двигателя плавно регулируемое напряжение при пита-
нии от сети постоянного тока с неизменным напряжением. В этом 

156 
случае между сетью и нагрузкой (якорь двигателя) вводят ключ, 
который подключает и отключает нагрузку от сети. 
Роль ключа может выполнить транзистор VT1, как показано на 
рис. 5.22. Транзистор VT2, коммутируемый в противофазе с тран-
зистором VT1, позволяет изменить направление тока в якоре и 
осуществить тормозной режим двигателя. Вентиль V
 
обеспечивает 
протекание тока в цепи якоря при разомкнутом ключе. Плавное 
изменение длительности включенного состояния транзистора VT1 с 
помощью системы управления обеспечивает регулирование среднего 
значения якорного напряжения:
1
Яср
П
1
2
,
t
U
U
t
t
=
+
где t
1 
– длительность включенного состояния ключа; t
2
– длитель-
ность выключенного состояния ключа; T = t
1
+t
2
– период следования 
импульсов якорного напряжения; f = 1/T – частота импульсов 
якорного напряжения. 
Рис. 5.22. Схема ШИП 
В широтно-импульсном преобразователе частота исследования 
импульсов постоянна, а длительность импульсов плавно изменяется, 
что обеспечивает регулирование. 
Для двигателей переменного тока, к которым можно отнести 
вентильные, шаговые и линейные двигатели, для регулирования ско-
рости используют преобразователи частоты (ПЧ). Они обеспечивают 
преобразование энергии переменного тока постоянной частоты в 
энергию переменного тока с регулируемой частотой. 

157
ПЧ строятся по схеме со звеном постоянного тока и с непо-
средственной связью с питающей сетью. ПЧ со звеном постоянного 
тока позволяют регулировать частоту вниз и вверх от номинальной, 
а, следовательно, и обеспечивает больший диапазон регулирования. 
Функциональная схема ПЧ со звеном постоянного тока изображена 
на рис. 5.23. 
УВП – управляемый вентильный преобразователь, И – инвертор, 
Дв – двигатель переменного тока, L
Ф
, С
Ф
– индуктивно-емкост-
ной фильтр 
Рис. 5.23. Функциональная схема ПЧ 
Работу инвертора поясняет схема с идеальными механическими 
ключами и временные диаграммы (рис. 5.24). 
Рис. 5.24. Схема инвертора и временные диаграммы 
Инвертор преобразует энергию постоянного тока, которая 
поступает с УВП, в энергию переменного. Так как нагрузка (обмотка 
двигателя) носит активно-индуктивный характер, то форма тока в 
ней в значительной степени приближается к синусоидальной.
В ряде случаев при изменении частоты изменяется и выходное 
напряжение УВП по закону: U/f = const. Данный закон регулирования 
обеспечивает неизменную перегрузочную способность двигателя во 
всем диапазоне изменения частот. 
Схема ПЧ с непосредственной связью с питающей сетью 
состоит из трех одинаковых комплектов тиристоров, обеспечиваю-

158 
щих питание обмоток статора Z
A
, Z
B
, Z
C
. В свою очередь, каждый 
комплект содержит шесть тиристоров, три из которых подсоединены 
анодами, а три других катодами ко вторичным обмоткам трансфор-
матора (рис. 5.25). Каждая фаза схемы работает независимо, поэтому 
для пояснения принципа получения заданной частоты выходного 
напряжения рассмотрим только работу вентилей V1-V6 в фазе А. 
Допустим, от системы управления поступает управляющий импульс 
на тиристор V1 в момент времени t
1
, на V2 в момент времени t
2
, на V3 
в момент времени t
3
. 
Рис. 5.25. Схема ПЧ с непосредственной связью с питающей сетью 
Указанные тиристоры откроются, и к фазе А статора будет при-
ложено напряжение, представляющее собой участки трех синусоид 
вторичных напряжений (рис. 5.26). 
Рис. 5.26. Графики напряжений сети (а) и на выходе НПЧ (б) 

159
Если снять управляющие импульсы с V1, V2, V3 и подать 
импульсы на V6, V4, V5 в моменты t
5
, t
6
, t
7
, то на нагрузке образуется 
напряжения в виде участков синусоид, на узле противоположной 
полярности. 
Таким образом, к фазе статора подводится напряжение перемен-
ного тока с периодом Т
рег
. Этот период больше, чем период сетевого 
напряжения Т
1
, или, другими словами, частота напряжения на 
статоре меньше, чем частота напряжения сети. Соотношение между 
этими величинами для трехфазной схемы 
рег
1
[3 2(
1)]
,
3
h
Т
Т
+
−
=
где h = 2, 3… – число открываемых тиристоров в группе. 
Из приведенного соотношения следует, что ПЧ с непосредствен-
ной связью обеспечивает регулирование частоты в сторону уменьшения 
по сравнению с частотой напряжения сети. 
В рассматриваемом преобразователе можно одновременно с 
частотой регулировать и напряжение. Достигается это тем, что 
управляющие импульсы подаются не в указанные моменты времени 
t
1
, t
2
, t
3
и т.д., а с задержкой на угол управления тиристорами α. 
Изменение с помощью системы управления α от 0
° до 90° вызывает 
изменение напряжения от номинального до нулевого значения. 
Возвращаясь к схеме, приведенной на рис. 5.26, необходимо 
отметить, что получение на статоре стандартной системы трехфаз-
ного напряжения со сдвигом фазных напряжений на треть периода 
достигается тем, что управляющие импульсы на комплекты тири-
сторов подаются со сдвигом на треть периода выходной регулиру-
емой частоты. К достоинствам ПЧ с непосредственной связью можно 
отнести однократное преобразование энергии и, следовательно, 
высокий КПД (около 0,97-0,98), возможность независимого регули-
рования напряжения от частоты; возможность реализации режимов 
рекуперативного торможения. 

жүктеу/скачать 23,07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: