Динамика силовых преобразователей

Силовой преобразователь (рисунок 3.8) состоит из двух функциональных частей: силовой и управляющей.

Силовая часть на полупроводниковых ключах обеспечивает передачу и преобразование энергии от источника электропитания к двигателю. Управляющая часть регулирует передаваемый поток в соответствии с воздействием U, поступившим на ее вход и сформированным в локальной системе. Суть регулирования состоит в изменении длительностей открытого состояния силовых ключей и синхронизации их работы.

Рисунок 3.8

О поведении исполнительного двигателя можно судить по его реакции на скачкообразную последовательность импульсов определенной скважности g = t/Т_К, приложенных к обмотке якоря (рисунок 3.9).

Рисунок 3.9

Рассматривая реакцию на каждый одиночный импульс, получим результирующую кривую w_Д = f(t), состоящую из кусков экспонент (см. рисунок 3.9).

Кривая разгона отличается от экспоненты (пунктирная линия), характеризующей разгон двигателя при приложении к нему ступенчатого напряжения постоянного тока U_Д = gU_п. Однако при Т_К << Т_М можно ожидать, что поведение двигателя в динамическом режиме при импульсном управлении будет такое же, как и при непрерывном управлении.

Согласно теореме Котельникова, условие эквивалентности импульсного и непрерывного управления имеет вид

0 < w < w_К – w_ср , (3.36)

w_К > 2w_ср , (3.37)

где w_К = 2π/Т_К – угловая частота коммутации силовых ключей преобразователя;

w_ср – частота среза локальной системы;

w – частота внешнего воздействия на систему.

При соблюдении условий эквивалентности, передаточную функцию силового преобразователя можно аппроксимировать передаточной функцией безынерционного звена

W_П(s) = K_П, (3.38)

где К_П – коэффициент преобразования силового преобразователя:

, (3.39)

Здесь U_ун – унифицированный сигнал, величину которого при расчетах принимают равной 10 В.