Электропривода «одноключевой ПИУ-ДПТ» в режиме непрерывного тока. Характеристика управления вентильного коммутатора

Временные диаграммы работы представлены на рис. 3.11. Принцип действия вентильного коммутатора VT1, VD1 основан на широтно-импульсной модуляции напряжения источника питания U_ип, осуществляемой периодической коммутацией транзистора VT1.

Работу электропривода на периоде коммутации Т_к разделим на два интервала. На первом интервале 0 ≤ t < t₀ на базу транзистора VT1 подается открывающий положительный импульс, во время которого он открыт и двигатель подключается к источнику питания U_ип. Согласно эквивалентной схемы рис. 3.10 можно записать второй закон Кирхгофа:

.

Нарастание тока в цепи будет происходить по экспоненциальному закону. Энергия, потребляемая от источника питания преобразуется в механическую, частично рассеивается в виде тепла в активных сопротивлениях якорной цепи и частично накапливается в электромагнитном поле индуктивности L якорной цепи.

На втором интервале t₀ ≤ t < T_к с базы VT1 снимается положительный импульс, прикладывается закрывающий отрицательный импульс и VT1 закрывается. Однако, ток якоря продолжит протекать уменьшаясь по экспоненциальному закону под действием ЭДС самоиндукции e_L, замыкаясь через шунтирующий диод VD1. Для второго интервала справедливо уравнение

,

где U_д – падение напряжения на диоде VD1.

В результате периодической коммутации транзистора VT1 на выходе преобразователя формируется последовательность прямоугольных импульсов u_п.

Постоянную составляющую напряжения u_п определим как среднюю на интервале проводимости T_к величину в установившемся режиме работы ПИУ:

(3.14)

Выражение (3.14) описывает характеристику вентильного коммутатора одноключевого ПИУ в РНТ. При γ = 1 из (3.14) получим максимальное значение постоянной составляющей напряжения ПИУ

.

Электромагнитные процессы в силовой цепи системы

Электропривода «одноключевой ПИУ-ДПТ» в режиме прерывистого тока

Если в интервале T_к - t₀ = T_к(1 – γ) ток спадает до нуля, то наступает РПТ. Для РПТ согласно рис. 3.12:

.

РПТ вызывается недостаточным количеством энергии, запасенной в электромагнитном поле индуктивности на интервале потребления энергии от источника питания, что характерно для малой нагрузки двигателя (при малом токе якоря i_я). На бестоковых интервалах ∆t = T_к – t₁ в кривой напряжения присутствует ступенька равная по величине ЭДС якоря E_я, так как двигатель продолжает вращаться по инерции с протеканием тока по цепи возбуждения. Вследствие этого, среднее значение напряжения на якоре в РПТ превышает среднее значение напряжения в РНТ при том же значении скважности γ.