Замкнутый ЭП с параметрическим частотным управлением

Замкнутые ЭП с использованием преобразователей частоты

ЭП с импульсным регулированием сопротивления в роторной цепи

Работа этого ЭПхарактеризуется при регулировании скорости двига-теля увеличением в цепи ротора потерь мощности, пропорцио-нальных скольжению, что должно учитываться при выборе двигателя и добавоч-ного резистора.

В общем случае частотное управление двигателем, реализуемое с помощью ПЧ, может быть осуществлено по трем вариантам:

1) параметрическое управление, при котором управляющим воз­действием на двигатель являются частота и действующее значение на-пряжения;

2) частотно-токовое управление, при котором управляющим воздей-ствием на двигатель являются частота и действующее значение тока двигателя;

3) векторное управление, связанное с регулированием мгновенных значений питающих напряжений и токов с целью формирования элект-ромагнитного момента двигателя нужной величины.

Сиспользованием этого принципа построены многие частотно-регулируемые асинхронные ЭП. В них за счет использования различных ОС и функциональных блоков формируются жесткие рабочие участки механических характе­ристик двигателя для качественного регулиро-вания его скорости, ограничиваются ток и момент и обеспечивается требуемое соотношение между регулируемыми частотой и напряже-нием. Обобщенная схема такого ЭП представлена на рис.9.3,а.

Используется ПЧ со звеном постоянного тока, состоящий из неуп-равляемого выпрямителя В и инвертора напряжения, выполненного на шести силовых модулях, состоящих из транзистора и диода. Между выпрямителем и инвертором включен фильтр, состоящий из реактора Lи конденсатора С, обеспечивающий сглаживание выходного напряжения выпрямителя и необходимую циркуляцию реактивной энергии в силовой части схемы.

Инвертор работает в режиме ШИМ и преобразует нерегулируемое напряжение постоянного тока на выходе фильтра в регулируемое по частоте и амплитуде напряжение на статоре двигателя М. Силовая схема ЭП нереверсивная и не предусматривает электрического торможения.

Рис.9.3,а. Схема асинхронного ЭП при частотном управлении

Управление инвертором осуществляется сигналами f_yи U_y, опреде-ляющими значения выходных частоты и напряжения ПЧ. Формирование этих сигналов осуществляется СУ, в состав которой входят регулятор скорости PC, регулятор тока РТ, датчики скорости ТГ и тока ДТ, сум­мирующие усилители (пропорциональные регуляторы) и , блок ограничения БО сигнала PC, функциональный преобразователь ФП, за-датчик интенсивности ЗИ. Регулятор скорости PC в совокупности с задатчиком интенсивности ЗИ и сумматором обеспечивают требу-емое регулирование скорости и ускорения двигателя в установившемся и переходных режимах работы ЭП с помощью сигнала f_y.

Ограничение тока статора и момента двигателя производится ре­гулятором тока РТ. Когда ток статора двигателя меньше тока уставки I_м, сигнал на выходе РТ равен нулю и схема управления обеспечивает ре-жим поддержания заданной скорости. Когда ток статора превысит устав-ку тока I_м, резко увеличивается сигнал на выходе РТ, из-за чего резко снижается и сигнал на выходе сумматора . Это приводит к умень-шению частоты и напряжения на статоре двигателя и тем самым к огра-ничению тока статора и момента двигателя. Функциональный преобразо-ватель ФП, характеристика которого в виде ломаной линии 0 аbс показа-на над его условным изображением на рис. 9.3,а, обеспечивает требу-емое соотношение между частотой и выходным напряжением ПЧ. От-резком 0а создается начальное напряжение на выходе преобразователя, необходимое для преодоления падения напряже­ния на обмотке статора двигателя при малых частотах напряжения. Участок аb обеспечивает пропорциональное изменение частоты и напряжения (закон частотного управления U f = const), при котором магнитный поток двигателя под-держивается постоянным. На участке bсвеличина напряжения на статоре остается неизменной, хотя при этом его частота может увеличиваться.

Для уменьшения влияния падения напряжения в цепи статора на величину магнитного потока двигателя и тем самым на его момент предусмотрена положительная ОС по току (IR-компенсация), сигнал которой поступа­ет на вход сумматора . При увеличении нагрузки двигателя возрастает его ток и увеличивается сигнал U_у, за счет чего возрастает выходное напряжение преобразователя, и тем самым компен-сируется падение напряжения в обмотке статора.

В ЭП этого типа реализация блоков управления схемы рис. 9.3,а, осуществляется МП средствами, а настройка их параметров и характе-ристик производится программным путем. Получаемые в этой схеме ме-ханические характеристики двигателя при различных сигналах задания скорости U_з.с показаны на рис. 9.3,б.

Рис.9.3,б. Характеристики асинхронного ЭП при частотном управлении

Без ОС по скорости в схеме отсутствуют PCи ТГ, а сигнал с выхода ЗИ непосредственно поступает на вход сумматора ; во всем остальном схема остается без изменения. Сигнал U_з.с задает частоту переключения тиристоров инвер-тора и тем самым частоту тока статора двигателя М. После вычитания из сигнала U_з.с сигнала ОС по скорости U_ω получается сигнал U_β, пропорциональный относитель-ной частоте ротора .Величину β на-зывают также абсолютным скольжением двигателя.

Схема частотно-токового управления АД

Схема ЭП представлена на рис.9.4. Тиристоры VS1-VS6 образуют схему управляемого выпрямителя УВ, а тиристоры VS7 – VS12 – схему автономного инвертора тока АИТ. Между этими блоками включен реак-тор L большой индуктивности с тем, чтобы придать инвертору свойства источника тока.

Конденсаторы С1 – С6 с диодами VD1 – VD6 образуют цепи искус-ственной коммутации тиристоров VS7 – VS12. Остальные элементы схемы имеют следующее назначение: СУВ и СУИ – схемы управления тиристорами выпрямителя и инвертора; РТ, ДТ – соответственно регу-лятор и датчик тока статора; ДС –- дат­чик скорости; УО – усилитель-ограничитель; ФП – функциональный преобразователь. Схема работает следующим образом.

Она связана со скольжением sдвигателя следующим соотношением:

β = as, где .

Сигнал U_β, пройдя через УО, вместе с сигналом U_ω поступает на вход СУИ. Частота на выходе инвертора определяется сигналом ; СУИ настроена таким образом, что пока УО работает в линейной зоне, частота на выходе инвертора будет постоянной и независимой от нагрузки. Двигатель при этом имеет жесткие механи- ческие характеристики.

Рис. 9.4. Схема асинхронного ЭП при частотно-токовом управлении

Сигнал U_β после прохождения через ФП является также сигналом для контура регулирования тока. Так как этот сигнал пропорционален абсолютному скольжению, то и ток двигателя при всех частотах будет ему пропорционален.

При резких изменениях задающего сигнала или при значительных перегрузках двигателя УО входит в зону ограничения (постоянства) сво-его выходного сигнала U_β, ограничивая тем самым на требуемом уровне и задание для тока. Двигатель при этом работает при любой скорости с постоянными значениями абсолютно­го скольжения и тока, т.е. механическая характеристика становится абсолютно мягкой, анало-гичная показанным на рис. 9.3,б.

Схема позволяет осуществлять торможение двигателя с рекупе-рацией (отдачей) энергии в сеть, для чего инвертор переводится в режим выпрямления, и выпрямитель – в режим инвертирования тока.

Дата добавления: 2014-11-29