АННОТАЦИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1 КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗВЕРТЫВАЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ 8
2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАЗВЕРТЫВАЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
С РАЗЛИЧНЫМИ ЗАКОНАМИ МОДУЛЯЦИИ И ПРИНЦИПАМИ РАЗВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 14
2.1 Широтно-импульсный развертывающий преобразователь первого и второго рода с выборкой мгновенных значений сигнала управления 14
2.2 Интегрирующий развертывающий преобразователь с широтноимпульсной модуляцией первого и второго рода 16
2.3 Интегрирующий развертывающий преобразователь с частотно-широтноимпульсной модуляцией 20
3 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗВЕРТЫВАЮЩИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ И ЧАСТОТНОШИРОТНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ 25
4 ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗВЕРТЫВАЮЩИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С РАЗЛИЧНЫМИ ЗАКОНАМИ МОДУЛЯЦИИ И ПРИНЦИПАМИ РАЗВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 32
4.1 Методика анализа динамических характеристик развертывающих преобразователей 33
4.2 Широтно-импульсный развертывающий преобразователя первого рода с выборкой мгновенных значений сигнала управления 36
4.3 Интегрирующий развертывающий преобразователь с широтноимпульсной модуляцией первого рода 40
4.4 Интегрирующий развертывающий преобразователь с частотно-широтноимпульсной модуляцией 44
4.5 Сравнительный анализ динамических характеристик развертывающих преобразователей 48
5 СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗВЕРТЫВАЮЩИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С РАЗЛИЧНЫМИ ЗАКОНАМИ МОДУЛЯЦИИ И ПРИНЦИПАМИ РАЗВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 50
6 ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ РЕВЕРСИВНОГО ШИРОТНО
ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С НЕСИММЕТРИЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ СИЛОВЫХ КЛЮЧЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗАКОНАХ МОДУЛЯЦИИ 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
ПРИЛОЖЕНИЕ А - ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 89
Неотъемлемой частью современных систем автоматического управления (САУ) вентильными электроприводами (ВЭП) постоянного и переменного тока являются регулируемые силовые источники электропитания, с помощью которых осуществляется плавное регулирование выходных координат исполнительных электродвигателей или других механизмов любого технологического процесса. При этом совершенствование технологии производства силовых и информационных полупроводниковых элементов, микросхем, бурное развитие микропроцессорной и вычислительной техники позволило резко повысить мощность вентильных преобразователей (ВП) при одновременном снижении мощности сигнала управлении, что привело к целому ряду проблем в сфере автоматизированного электропривода и промышленной автоматики. Так сигналы помех, зачастую порождаемые «внутри» самой системы управления дискретным характером выходного сигнала силового ВП, оказываются соизмеримыми с уровнем полезного сигнала управления. При этом они приводят не только к искажениям статических и динамических характеристик электропривода, снижая качество выпускаемой продукции, но и вызывают аварийные ситуации в работе технологических установок, опасные для жизнедеятельности обслуживающего персонала. Поэтому без детального сопоставительного анализа статических и динамических свойств различных по принципу построения информационных элементов и устройств системы управления, степени их восприимчивости к сигналам внешних и внутренних помех, способности адаптироваться к изменениям параметров напряжения сети и других вопросов невозможно создать высоконадежные ВП, удовлетворяющие жестким требованиям промышленной эксплуатации.В широтно-импульсных преобразователях постоянного тока наиболее
ответственным узлом системы управления являются развертывающие преобразователи (РП), определяющие динамические, энергетические и спектральные характеристики всего преобразователя, а также степень помехоустойчивости системы управления со стороны информационного входа ВП. Поэтому целью выпускной научной работы является исследование статических динамических и энергетических характеристик РП с различными законами модуляции и принципами развертывающего преобразования для широтно-импульсных преобразователей.
Динамические характеристики развертывающих преобразователей исследовались при воздействии на вход вместе с полезным сигналом управления гармонической помехи, что характерно для систем вентильного электропривода, функционирующего в условиях интенсивных помех. Дан сравнительный анализ помехоустойчивости различных типов развертывающих преобразователей, позволяющий выделить наиболее помехоустойчивый принцип построения РП.
С использованием компьютерного моделирования проведен сравнительный анализ помехоустойчивости реверсивного ШИП с несимметричным управлением силовых ключей на основе РП с различными законами модуляции и принципами развертывающего преобразования.
1. Анализ различных классов развертывающих преобразователей (РП) показал, что большую перспективу, с точки зрения эксплуатационных возможностей, имеют интегрирующие РП, базовый принцип построения которых представляет собой автоколебательное звено с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
2. Разработана методика анализа динамических и энергетических характеристик развертывающих преобразователей, обеспечивающая возможность с единых технических позиций производить сравнительный анализ РП различных классов.
3. Анализ энергетических показателей развертывающих преобразователей показал, что ЧШИМ позволяет снизить коммутационные потери по сравнению с ШИМ и расширить диапазон регулирования, но неизбежно приводит к снижению качества регулирования (коэффициента пульсаций).
4. Произведен сравнительный анализ динамических характеристик РП, который показал высокую помехоустойчивость интегрирующих устройств, по сравнению с развертывающими преобразователями общепромышленного применения. Замкнутые интегрирующие РП можно рекомендовать для применения на промышленных объектах с высоким уровнем помех и существенных искажениях напряжения сети из-за коммутационных провалов.
5. С помощью пакета прикладных программ MatLab+Simulink произведен сравнительный анализ помехоустойчивости электропривода постоянного тока с силовым широтно-импульсным преобразователем при воздействии гармонического сигнала помехи на информационный вход системы управления при различных законах модуляции и принципами развертывающего преобразования. Показана высокая помехоустойчивость систем управления электроприводами, построенная на основе интегрирующих
методов развертывающего преобразования.
