ТИПОВІ СТРУКТУРИ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ІМПУЛЬСНИМИ РЕГУЛЯТОРАМИ

Загальні питання імпульсного регулювання попередньо були розглянуті в параграфі 3.1, де вказані основні способи імпульсної модуляції. Найбільшого поширення в імпульсних регуляторах отримали широтно-імпульсна (ШІМ), частотно-імпульсна (ЧИМ) і релейний модуляція. Розглянемо більш докладно структури систем управління, що реалізують ці способи, на прикладі узагальненої схеми імпульсного регулятора (рис. 4.18). Імпульсні регулятори іноді називають ключовими , оскільки регулюючим елементом є електронний ключ 5, керований системою управління СУ, пов'язаної в загальному випадку з вхідними та вихідними ланцюгами, а також із зовнішніми пристроями.

При ШІМ-регулювання ключ S періодично включається з частотою f s = 1 / T s і знаходиться в провідному стані протягом часу? вкл , рівного у T s , а іншу частину періоду знаходиться у вимкненому стані (рис. 4.18, б ), тобто час? викл = (1 - у ) T S . Параметр у називається коефіцієнтом заповнення, а величину q = 1 / у називають скважностью. Коефіцієнт у може змінюватися від 0 до 1.

Принцип дії імпульсного регулятора постійної напруги

Мал. 4.18. Принцип дії імпульсного регулятора постійної напруги:

а - узагальнена схема; б - діаграма сигналу керування

Відомо багато різних структур, що реалізують спосіб ШІМ. Найбільш проста і поширена структура виконується за принципом вертикально-фазового управління (рис. 4.19, а). Сигнал Х вих і еталонний сигнал Х 0 надходять на суматор. Як Х вих зазвичай використовується вихідний сигнал датчика, наприклад середнього значення напруги або струму на виході регулятора. Різниця сигналів АХ = Х вих - Х 0 подається на підсилювач У і посилюється останнім. Вихідний сигнал е підсилювача У надходить на компаратор Ком, де порівнюється з сигналом пилкоподібної форми і пт . Цей сигнал формується генераторами пилкоподібної напруги ДПН і тактовихімпульсів ГТВ, який задає робочу частоту f s комутації ключа S. При перевищенні сигналом U TnH рівня 8 на виході компаратора Ком виробляється сигнал f / ynp , який за допомогою формувача імпульсів ФІ задає тривалість /; вкл інтервалу включеного стану ключа S. Відповідно, при зміні сигналу е змінюється часовий інтервал? вкл , тобто виконується широтно-імпульсна модуляція шляхом зміни коефіцієнта заповнення у.

Принцип широтно-імпульсної модуляції

Мал. 4.19. Принцип широтно-імпульсної модуляції:

а - структурна схема; 6 - діаграма сигналу керування

При регулюванні за способом ЧИМ регулюючим фактором є робоча частота комутації ключів імпульсного регулятора при постійному значенні? вкл . Спрощена структурна схема регулятора з ЧИМ представлена на рис. 4.20. Відхилення контрольованого параметра Х вих від еталонного значення Х 0 надходить на підсилювач У. Вихідний сигнал підсилювача 5 визначає частоту f s сигналів генератора змінної частоти ДПЧ. Пристрій для формування імпульсів ФІ погодить параметри імпульсів ДПЧ з параметрами імпульсів управління комутатором S. При способі ЧИМ зміна частоти f s також призводить до зміни коефіцієнта заповнення у = t BKJl / T s , так як тривалість імпульсу? вкл на виході ФД є постійною.

Принцип частотно-імпульсної модуляції

Мал. 4.20. Принцип частотно-імпульсної модуляції:

а - структурна схема; б - діаграма сигналу керування

Окремо слід відзначити релейний спосіб регулювання, який може розглядатися як поєднання методів ШІМ і ЧИМ. Цей спосіб знаходить широке застосування в системах «стеження» за еталонним сигналом при зміні його в часі. На рис. 4.21 наведені спрощена структурна схема релейного регулювання і діаграми, що ілюструють процеси в регуляторі. Регульований параметр Х вих порівнюється з еталонним сигналом Х 0 і різниця цих сигналів АХ через підсилювач У надходить на релейний елемент РЕ, що має два явно виражених стану виходу У + і У-і деякий коефіцієнт повернення але вхідного сигналу. Граничні значення, при яких відбувається перемикання по гистерезисной петлі, відповідають ± ДХ ср . Вихідним сигналам РЕ У + і У-відповідають сигнали на виході ФД, що визначають комутаційне стан ключа імпульсного регулятора. Одне з станів викликає збільшення регульованого параметра, а інше - його зменшення (рис. 4.21, б). Швидкість цих процесів залежить від інерційності всіх ланок регулятора, включаючи власне об'єкт регулювання. Якщо параметри пристрою, що впливають на швидкість протікання процесів, змінюються, наприклад при зміні навантаження, то, відповідно, змінюється і частота перемикань f s . Також може змінюватися і коефіцієнт заповнення у. Точність регулювання в цій схемі визначається різницею порогових значень перемикання АХ ср релейного елемента. Пульсації регульованого параметра, обумовлені комутацією на частоті / 5 , фільтруються вихідним фільтром регулятора.

Принцип релейного модуляції

Мал. 4.21. Принцип релейного модуляції:

а - структурна схема; 6 - діаграма вихідного сигналу і сигналу управління

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >