СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ В ПОЛИГРАФИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

March 13, 2014 by admin Комментировать »

Формирование импульсов управления ключами полупроводникового преобразователя осуществляется системой импульсно-фазового управления СИФУ. СИФУ преобразователя работает взаимосвязано с его силовой частью, что определяется необходимыми законами управления преобразователя, его защиты и технологического управления приводным электродвигателем. Любая система управления преобразователем состоит из двух частей:

–   логической части, определяющей алгоритм образования импульсов, связь с алгоритмами блоков защиты и блоков технологической автоматики;

–   усилительной части, осуществляющей усиление по мощности импульсов управления силовыми ключами (транзисторами или тиристорами) преобразователя, а также потенциальное разделение силовой схемы и системы управления.

Усилительная часть формирует импульсы управления, которые должны своими параметрами (длительностью, амплитудой и крутизной переднего фронта) соответствовать параметрам управления силовыми ключами преобразователя. Например, импульс, поступающий на затвор /(///-транзистора, должен выполнять его включение с максимальным быстродействием. Для тиристора оптимальным с точки зрения уменьшения времени его включения и ограничения потерь в нем от тока управления является импульс имеющий (рис. 6.1):

–   амплитуду тока, не меньшую номинального тока управления применяемого тиристора;

–   длительность, обеспечивающую нарастание анодного тока тиристора до тока его удержания вне зависимости от характера нагрузки (практически это время должно быть (уПр > 1 мс);

–   крутизну переднего фронта порядка 10 А/с или (фр = 0,05 мс.

Короткий пик значительной амплитуды в начале импульса (фр предназначен для четкого включения тиристора с высоким быстродействием. Следующий за пиком «поддерживающий» импульс дол-жен обеспечивать нахождение рабочей точки входной вольт-амперной характеристики тиристора в области гарантированного управления. Длительность импульса на уровне тока «поддержки» должна быть примерно равна 50… 100 мс, и может быть заполнена высокочастотным напряжением. Для увеличения устойчивости тиристора к скорости нарастания анодного напряжения желательно при выключенном тиристоре иметь на управляющем электроде напряжение отрицательного смещения исм = 0,5… 1,5 В.

Рис. 6.1. Оптимальная форма импульса управления тиристором

Такая идеология применяется и для управления обыкновенного транзистора. Быстродействие включения полупроводникового ключа оценивается временем задержки 1ал и временем включения /икл. Время задержки 1ал – это время уменьшения прямого анодного напряжения на нем с момента подачи импульса управления до момента, когда прямое напряжение на ключе составит 90% его первоначального значения. Время включения /икл – это время снижения указанного напряжения до 10% первоначального его значения и роста тока в нем. Оно составляет единицы микросекунд. Время задержки и время включения уменьшаются при возрастании амплитуды импульса управления. Чем круче передний фронт импульса управления, тем быстрее устанавливается проводящее состояние по всей площади вентильного элемента. Поэтому для преобразователей с большими значениями изменения анодного тока (dijdt) требуются импульсы управления большой крутизны, т. е. с большими значениями diynp/dt).

СИФУ преобразователями могут быть аналого-импульсными или цифровыми, могут выполняться одно- и многоканальными. Последние создаются для многофазных преобразователей и имеют /м-идентичных каналов, формирующих импульсы управления в необходимой последовательности и с необходимыми параметрами. Разброс характеристик реальных каналов этой системы вызывает асимметрию углов управления преобразователем. Этот недостаток устраняется применением одноканальных систем.

Принцип построения одноканальных систем уменьшает число параллельных каналов фазового сдвига выходных импульсов, снижает число операций по преобразованию информации и повышает точность преобразования. Сложность одноканальных систем управления определяется диапазоном регулирования угла проводящего состояния силового вентиля (ключа). Рассмотрим обобщенную структуру одноканальных систем управления (рис. 6.2). Ффункциональными элементами обобщенной структурной схемы являются устройство синхронизации УС; фазосдвигающее устройство ФСУ; распределитель импульсов РИ; формирователь выходного импульса ФИ. В систему могут входить входное устройство ВУ и устройства согласования углов УСУ.

рис. 6.2 Общая структурная схема

Назначение функциональных элементов схемы следующее:

–   устройство синхронизации УС вырабатывает последовательность импульсов определенной частоты для синхронизации (тактирования) всех функциональных элементов одноканальной системы управления;

–   фазосдвигающее устройство ФСУ преобразует управляющий сигнал в импульсный сигнал соответствующей фазы относительно опорных моментов (моментов синхронизации);

–   распределитель импульсов РИ выделяет импульсы из общей их последовательности на силовые ключи преобразователя в соответствии с алгоритмом его работы;

–   формирователь импульсов ФИ формирует параметры выходных импульсов, соответствующие характеристикам силовых ключей;

–   устройство согласования углов УСУ осуществляет согласование фазовых положений импульсов и фазосдвигающего устройства относительно опорных моментов, а также ограничение предельных углов;

–   входное устройство ВУ выполняет различные преобразования сигнала управления (например, усилие, ограничение диапазона регулирования, линеаризация общей передаточной характеристики преобразователя и т. д.);

Формирование синхроимпульсов можно осуществить двумя способами:

–   непосредственно из напряжения опорной части Uon – непосредственная синхронизация;

–   с помощью автономного генератора, управляемого по частоте. Частота этого генератора подстраивается автоматически в функции сигнала, пропорционального фазовому рассогласованию, и называется данный способ «синхронизация с автоподстройкой частоты».

Непосредственная синхронизация может осуществляться в функции мгновенных значений опорного напряжения (жесткая синхронизация) или с предварительным интегрированием опорного напряжения (интегральная синхронизация). Фазовый сдвиг, использующий опорные моменты отсчета, называется синхронным, а фазовый сдвиг с независимым отсчетом – асинхронным.

По способу преобразования непрерывного сигнала управления 7/упр в фазовый сдвиг а синхронные одноканальные системы делятся на:

– системы развертывающего типа, осуществляющие модуляцию первого и второго рода (вертикальные);

 – системы с накоплением сигнала управления (интегрируемые).

Источник: Беляев В. П., Шуляк Р. И., «Электронные устройства полиграфического оборудования», Белорусский государственный Технологический университет, Минск, 2011 г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты