Повышение точности отображения задающего сигнала

Точность отображения влияния задания на зажимах изменение напряжения источника питания. нагрузки реальних устройств на базе инверторов с ШИМ зависит от ряда факторов. К ним относятся изменение напряжения источника питания, снижение напряжения н силових ключах. А также наличие пауз между интервалпми управляемой проводи мости ключем в каждой фазе інвертора.. Введение таких пауз. Которые называются «мертвое время» не обходимо для исключения коротких замиканий источника питания через фазы инветрора при коммутации его ключами. Рассмотрим влияние «мертвого времени».

Учет «мертвого времени»

На рис. 3.16. показана расчетная схема, позволяющая проанализировать влияние пауз между интервалами управляемой проводимости ключей на регулировочные характеристики ШИМ.

Рис.3.16.Расчетная схема для анализа влияние пауз между интервалами управляемой

проводимости ключей на регулировочные характеристик.

В сравнении со схемой рис 3.7.. тутвведеныэлементы задержки введені ЕЗ1, ЕЗ2, которые обеспечивают временную задержку передних фронтов сигналов управления ключами модулятора в момент переключения ШИМ- функции. Обозначим время задержки Т_з1, Т_з2. Анализ проведем при тех, же допущениях, что и раньше. Временные диаграммы работы ШИМ приведены на рис.3.17. Чередование состояния системы «модулятор- нагрузка» на разных етапах периода ШИМ необходимо рассматривать с учетом направления тока в цепи загрузки прианализе влияния «мертвого времени» на регулировочные характеристики модулятора рис.3.17.

Возмемслучай, когда i>0.

Рис.3.17. регулировочные характеристики модулятора.

Как видно из диаграмм в продолжении интервала задержка Т_з1, сформированная элементом Е31 (інтервал 1), (табл. 3.1.) транзисторы обоих ключев модулятора закрытые, потому сигнал, который задается равен нулю. Однако под действием Э,Д,С, самоиндукции элементы нагрузки подерживают ток в данном направлении. Таким образом, с учетом принятых допущений за время інтервала1 u=- u_п/2.

После окончания времмени задержки Т_з1 начинается интервал 2, где f_у1=1, f_у2=0. В результате включения транзистора ключа 1А загрузка переключается с отрицательного на положительный полюс источника питания, т.е. формируется фронт дополнительного импульса выходного напряжения модулятора. Поэтому на интервале 2 выходное напряжение u=+u_п/2.

Интервал 3 начинается с момента выключения транзистора ключа починається 1А и длится в период задержки времени Т_з2, сформированною задержкою ЕЗ2. Тут, как и на интервале 1 вновь f_у1=0, f_у2=0. При этом под. действием ЭДС загрузки ток нагрузки переходит с транзистора, который закрылся ключа 1А вновб на обратный вентиль ключа 2А. т.е. на этом интервале u=-u_п/2.

Интервал 4 начинается с момента открытия ключа 2А и длится до момента закрытия этого транзистора под действием сигнала управления f_у2. В продолжении этого периода транзистор ключа 2А находится в инверсной схеме включения и проводимость ключа обеспечивается в основном обратным вентилем. Напряжение в этот период такое же как на интервал інтервалі 3. Далее процесс периодически повторяется. При чем переход от интервала 4 к интервалу 1 вследствии закрытия транзистора ключа 2А не приводит к изменению напряжения на нагрузке, потому что ток нагрузки как и раньше протекает по обратному вентилю ключа 2А. Учитывая вышеизложенное выходное напряжение модулятора будет

где

τ₁=Т1/T, τ₂=T2/T - относительная продолжительность интервалов Т₁, Т₂, обусловленная ШИМ - функцією

Τ_з1=Т_з1/Т – относительная продолжительность затржки Т_з1. С учетом полученных значений среднее значение напряжения будет

+u_п/2 при u_упр>+U_оп

u_ср = k_пu_упр-Δu_з1 при -U_оп(1-2τ_з1)<u_упр<+U_оп

-u_п/2 при u_уп < -U_оп(1-2τ_з1)

График функции u_ср(u_упр) приведен на рис.3.18.

Рис.3.18..

Тут же пунктирой линией показана регулировочная характеристика при отсуттствии задержки

Как видно, задержка приводит к вертикальному смещению линейной части характеристики на величину Δu_з1 и дискретному изменению среднего значения выходного напряжения при u_упр=+U_оп на ту же величину Δu_з1.

Смещение обусловлено, тем что во время интервалов задержки транзисторы обох кдючей закрыты и ток загрузки при i>0 замыкается через обратный диод ключа 2А.Другими словами при задержке загрузка подключается к отрицательному полюсу источника питания..Поэтому среднее за период ШИМ значение выходного напряжения модулятора уменьшается на величину равную дополнению относительно времени задержки на напряжении источника питания.

Компенсация «мертвого времени».

Один из вариантов показан на рис.3.19. В сравнении с предыдущей схемой в систему введен блок компенсации, датчик токанагрузки и формирователь компенсируемого сигнала ФКС.

Рис.3.19. Схема компенсации «мертвого времни»

Такая компенсація устраняет неоднозначность регулироваочных характеристик модулятора.. Это связано с тем, что фактор «мертвого времени»т.е. вертикальное смещение компенсируется горизонтальным смещением за сет введения в канал задания дополнительного сигнала.

3.5. Практическая схема преобразователя частоты с ШИМ для