Малогабаритные интеллектуальные инверторы специального назначения производства «Электрум АВ»: развитие и номенклатура

№ 3’2020
PDF версия
Низковольтные следящие приводы — одно из наиболее востребованных направлений силовой электроники среди изделий специального назначения. Различного рода системы наведения, закрылки ракет и БЛА, стабилизированные платформы и другие устройства — все это требует следящих приводов, как правило, на основе коллекторного или вентильного двигателя. А к двигателю необходим управляющий инвертор. О развитии и актуальной номенклатуре данных инверторов и пойдет речь.

Особенностью следящих приводов, по определению, является частая смена направлений вращения вала двигателя. В отдельных изделиях частота реверсов может доходить до 100 Гц. При этом предъявляются жесткие требования к скорости реверса конечного устройства, а значит, задача ограничения пусковых токов далеко не первая для разработчика такого привода. Инверторы функционируют в жестких условиях больших токов, зачастую не ограниченных внешними схемами защит, при наличии мощных индуктивных выбросов при реверсировании, в условиях повышенного силового напряжения при переходе электродвигателя в генераторный режим. Все это заставляет применять специальные схемные решения и вводить специальные узлы защит в интеллектуальные инверторы для данных приводов. В то же время, поскольку привод следящий, то он — а это почти аксиома — быстродействующий. Соответственно, модуль (интеллектуальный инвертор) должен как можно меньше влиять на процесс управления, позволяя и развиваться большим пусковым токам, и не допускать длительной блокировки при превышении током порога защиты. Эти два полюса формировали все поколения интеллектуальных инверторов специального назначения.

Первым модулем в данной области стал 5УМ14Б (рис. 1 и 2). Он представляет собой трехфазный инвертор со схемой управления, содержащий схемы защиты по среднему току и по импульсному току. Предусмотрена отдельная схема контроля тока инвертора внешней схемой управления. В состав модуля также входит DC/DC-преобразователь. В первой версии имелась защита по температуре.

Структурная схема 5УМ14Б

Рис. 1. Структурная схема 5УМ14Б

Внешний вид 5УМ14Б

Рис. 2. Внешний вид 5УМ14Б

Таким образом, модуль представлял собой функционально законченное изделие, позволял применение без дополнительных внешних схем защит, но имел недостаток в конструктиве. Насыщенность схемы управления требовала размещения нескольких плат одна над другой (при значительно ограниченной площади основания), что негативно сказывалось на виброустойчивости. Для повышения виброустройчивости, в свою очередь, было необходимо применение множества конструктивных решений, которые никак не способствовали повышению технологичности изделия.

С другой стороны, защиты модуля потребителю скорее мешали. Температурная защита была исключена почти сразу, поскольку для изделий специального назначения гораздо более критично выполнить задачу, нежели сохранить работоспособность. А защита по среднему току, хотя и надежно защищала модуль и нагрузку, не позволяла развиться большим пусковым токам, что негативно отражалось на быстродействии привода. В итоге модуль оказался удачным для относительно небыстродействующих приводов с простой схемой управления, но не был гибким в применении, к тому же не был технологичен.

В результате второй версией низковольтного интеллектуального инвертора стал 5УМ14А (рис. 3 и 4). Была исключена защита по среднему току, упрощены схемы формирования «мертвого» времени, поскольку, как показала практика, при наличии обратных связей стабильность этого параметра совершенно не критична, упрощен DC/DC-преобразователь. Все это позволило разместить схему управления модуля на одной внутренней плате, что, помимо снижения габаритных размеров, значительно повысило виброустойчивость и, как следствие, технологичность. Из защит осталась только защита по импульсному току, которая была перенастроена на большую блокировку, минимизирующую нагрев транзисторов при работе в нештатных ситуациях (заклиненный вал двигателя, выход из строя обмотки и т. п.).

Структурная схема 5УМ14А

Рис. 3. Структурная схема 5УМ14А

Внешний вид 5УМ14А

Рис. 4. Внешний вид 5УМ14А

Из опыта эксплуатации 5УМ14А были сделаны определенные выводы, как по модулям интеллектуальных инверторов в частности, так и по следящим приводам в целом.

Зачастую собственно защиты модуля разработчику конечного изделия не нужны. Если схема сделана корректно, то в них почти нет необходимости, а если некорректно, то одной защиты по импульсному току все равно недостаточно, чтобы исключить выход из строя. Введение же дополнительных защит разработчику мешает; контроль и ограничение тока если и производятся, то лишь внешней схемой управления, нежелательно влияние модуля на контуры обратных связей и быстродействие привода.

Из защит инвертора необходима только простейшая защита по перенапряжению (супрессор и по возможности снабберный конденсатор).

С другой стороны, оказалась желательна защита от пониженного напряжения питания схемы управления, так как алгоритмы подачи и снятия питания не разрабатываются почти никогда. Тем более не ставятся защиты от подачи сигналов управления до завершения переходных процессов установления питаний.

Плюс к этому относительно сложный и занимающий на плате управления много места DC/DC-преобразователь оказывается фактически не нужным. Для вентильного двигателя более чем достаточно бутстрепного питания верхних ключей; для такого применения DC/DC-преобразователь избыточен. А коллекторные щеточные двигатели в современных разработках используются все реже.

В части элементной базы, благодаря новым разработкам микросхем специального назначения, также напрашивались изменения. В первом модуле — 5УМ14Б, для гальванической развязки управления драйверами верхних ключей использовался оптрон 249ЛП8. Недостатки — относительно большой ток потребления (как по управлению, так и выходной схемой) и относительно низкая устойчивость du/dt. Для исключения этих недостатков в последующем модуле 5УМ14А использовался оптрон 3ОД120, практически не имеющий в этом смысле недостатков, но требующий внешнего драйвера для умощнения управляющего сигнала. Уже позже появилась микросхема 1308ЕУ3, которая требовала минимум обвязки в схеме и как нельзя лучше подходила для низко­вольтного интеллектуального инвертора.

В части конструктива, для повышения виброустойчивости и технологичности, не допускалась установка более чем одной управляющей платы, была необходима минимальная высота, а потребитель требовал минимальных габаритов в целом.

В результате третьей версией низковольтных интеллектуальных инверторов стал 5М31МА (рис. 5 и 6), включивший все вышеуказанные выводы.

Структурная схема 5М31МА

Рис. 5. Структурная схема 5М31МА

Внешний вид 5М31МА

Рис. 6. Внешний вид 5М31МА

Модуль отличается очень малыми габаритными размерами, не имеет в своем составе никаких защит по току и напряжению (кроме одиночного супрессора на силовых выводах питания инвертора), не формирует «мертвое» время, зато обладает защитой от пониженного напряжения питания схемы управления. Также в модуле отсутствует полноценный DC/DC-преобразователь; организовано бутстрепное питание верхних ключей с активной «подтяжкой» фаз к общему. Как следствие, модуль стал очень простым, технологичным, гибким в применении, позволяющим работать при значительных (недлительных) перегрузках.

Итогом развития стали три модуля, одинаковых в части назначения и силовой схемы, но отличающихся функционалом и конструктивом. Сравнение данных модулей приведено в таблице.

Таблица. Сравнение низковольтных инверторов специального назначения

 

5УМ14Б

5УМ14А

5М31МА

Максимальный ток инвертора, А

20

20

20

Максимальное коммутируемое напряжение, В

 

120

130

Габаритные размеры, мм

95×37×35

77×33×22

70×29×20

Встроенный DC/DC-преобразователь

+

+

 

Формирование «мертвого» времени

+

+

 

Защита по импульсному току

+

+

 

Защита по среднему току

+

 

 

Защита по пиковому напряжению

+

+

+

Примечательно в развитии интеллектуальных инверторов специального назначения то, что со временем схема и конструкция не усложнялись, а наоборот — упрощались. Обычно это снижает потребительские свойства изделия, но не здесь. Как показал опыт, для следящего привода чем модуль проще, чем меньше он «влезает» в контур управления, тем лучше. И чем проще конструктив, тем легче пройти испытания. В этом смысле оптимален 5М31МА. С другой стороны, конечно, зачастую разработчику требуется не столько быстродействие, сколько надежность и/или простота собственной схемы управления, тогда оптимальный вариант находится на другом полюсе — 5УМ14Б. Ну и где-то посредине — 5УМ14А. Так изделие развивалось, а что выбрать сегодня, как обычно, решает только разработчик.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

hentao pornnporn.com telugu chatting west indies open sex youpornhindi.com first night xxnx maja mallika tamil dirty story xxxfiretube.com teen xxnx xxxxu indianpornsearch.com pooja kumar sex 喉奥性感イラマ痴女 浜崎真緒 javsextube.com 君嶋真由 i love porn sexxxymovs.com mallusexvideos tomcat doujinshi bluhentai.com tiny boobs giant tits history sequel black dog hentai mobhentai.com hentai onee chan jammu blue film indiananalfuck.com indian incest xvideos mugen fc2 javwhores.mobi 巨乳 あげ افلام نيك مترجم cyberpornvideos.com طيذ momteachessex indianxxxonline.com house wife x videos 君嶋真由 freejavonline.mobi クローゼット 寝取られ sexx tamil indianfuckass.com bengali milf mia khalifa hard fuck pelisporno.org newsexstory