Система импульсно – фазового управления (СИФУ)

СИФУ предназначена для формирования нормированных импульсов управления, их распределения по фазам (по 3-х фазовой системе) и регулирования фазового сдвига этих импульсов.

В зависимости от принципа действия различают горизонтальные, вертикальные и цифровые СИФУ.

В горизонтальных СИФУ управляющие импульсы формируются из синусоидального напряжения, которое сдвигается по фазе с помощью RC-цепей, а затем преобразуется в прямоугольное напряжение (с помощью ТК или однопорогового компаратора). Затем формируются короткие импульсы в моменты перехода этого напряжения через 0. Горизонтальные СИФУ имеют ограниченное применение из-за низкой точности.

При вертикальном управлении используется принцип сравнения опорного напряжения пилообразной или другой формы с постоянным входным напряжением с изменяемым уровнем.

Цифровые СИФУ отличаются большей сложностью и их применение целесообразно в цифровых САУ.

Функциональная схема горизонтальной СИФУ

Назначение элементов:

СУ – синхронизирующее устройство. СУ обеспечивает начало отчета фазового угла α относительно сетевого (фазного) напряжения U_с и осуществляет запуск ГПН. СУ выполняется в виде нуль-органа.

ГПН – генератор пилообразного напряжения. ГПН формирует периодическое линейно нарастающее напряжение на частоте фазного силового напряжения. ГПН выполняется на основе зарядно-разрядной RC-цепи с ключевым элементом.

Недостаток схемы: нелинейная форма выходного напряжения, соответствующая начальному участку экспоненты.

При выборе R и C целесообразно выполнить условие: τ_зар ≥ 10Т

Для улучшения формы напряжения ГПН вместо резистора R можно использовать стабилизатор тока на транзисторе.

К – компаратор; сравнивает U_гпн с уровнем входного сигнала U_вх, переключается в моменты их равенства и формирует импульсы с переменной длительностью функции U_вх, т.е. обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Компаратор выполняется в виде ОК.

ДУ – дифференцирующее устройство. ДУ выделяет фронт импульсов U_к в виде коротких импульсов с переменным фазовым сдвигом α. ДУ выполняется в виде реальной дифференцирующей RC-цепи с диодом VD.

ИУМ – импульсный усилитель мощности. ИУМ нормирует выходные импульсы по амплитуде и мощности для согласования с последующими силовыми устройствами. ИУМ выполняется в виде транзисторного силового ключа.

УГР – устройство гальванической развязки. УГР обеспечивает беспроводную развязку слаботочных и силовых цепей. УГР может выполняться в виде импульсного трансформатора или оптрона.

Для идеальной СИФУ статическая характеристика линейна.

Диапазон регулирования угла α практически зависит от длительности импульсов синхронизации t_с (их необходимо уменьшать) и от порога чувствительности компаратора. Внутри интервала регулирования α форма характеристики может быть нелинейной – вогнутой, если используется простой ГПН на RC-цепи.