8.2. Блочно-модульные принципы комплектования автоматизированных электроприводов

Существует два блочных варианта выполнения преобразователей: первый — для подклю­чения к сети переменного трехфазного напряжения; второй — в виде автономного инвертора напряжения для подключения к сети постоянного напряжения. Соответственно имеется сило­вой блок ввода (преобразования переменного напряжения в постоянное), модульные варианты выполнения которого обес­печивают:

шестиимпульсное преобразование переменного напряжения в постоянное (одноквадрантный режим) (рис. 2.2, а, б, в);

шестиимпульсное преобразование переменного напряжения в постоянное и наоборот с использованием тиристоров (четырех-квадрантный режим) (рис. 2.2, г);

шестиимпульсное преобразование переменного напряжения в постоянное и наоборот с использованием силовых транзи­сторов^-, шунтированных диодами (четырехквадрантный режим) (рис. 2.2, д).

Двенадцатипульсное преобразование обеспечивается двумя трехфазными мостовыми схемами выпрямления, питание кото­рых осуществляется через трехобмоточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, сдвинутыми на 30 электрических гра­дусов.

Силовым блоком вывода является автономный инвертор на­пряжения (рис. 2.2, е). Объединение блоков ввода и вывода соот­ветствует полной схеме преобразователя частоты (ПЧ).

Дополнительными силовыми модулями ПЧ являются модули: ком­мутационно-защитной аппаратуры (КЗА), дросселей ввода и выво­да, фильтров (ввода и вывода) электромагнитных помех, торможе­ния (транзисторные с внутренним или наружным резистором).

При использовании четырехквадрантного режима преобразо­вания (блок ввода и вывода) возможна рекуперация энергии дви­гателя в сеть переменного тока. Это происходит в режимах тормо­жения и реверса электродвигателя. Если используется одноквад-рантный режим преобразования (блок ввода), для торможения электродвигателя предусматривается тормозной модуль в виде тран­зисторного ключа и тормозного резистора, подключенных к сети постоянного напряжения. Происходит рекуперация энергии дви­гателя через инвертор в сеть постоянного тока и «гашение» ее на тормозном резисторе.

В базовую кофигурацию модульной системы входят входят:

Входной модуль. Через этот модуль к системе подводится трех­фазное питающее напряжение. В модуль может быть встроен ди­одный или тиристорный питающий выпрямитель мощностью до 525 кВ • А

Модуль диодного трехфазного выпрямителя. Этот модуль исполь­зуется в нерекуперативных системах электроприводов для преоб­разования трехфазного переменного напряжения в постоянное.

Шинная структура. Питание от общей шины постоянного тока позволяет осуществлять торможение от двигателя к двигателю без использования тормозного инвертора или рекуперативного моду­ля. Стандартно используются плоские алюминиевые шины.

Модули приводов. Каждый инвертор имеет модуль управления приводом, который содержит контроллер и стандартную плату ввода и вывода.

Вспомогательный модуль управления. Этот модуль подает напря­жение на вспомогательное оборудование, например вентилято­ры шкафов электрооборудования, контакторы и реле в секциях приводов, модули подачи питания и управления.

На рис. 2.3 показаны схемы ПЧ, объединяющие основные силовые модули. Первая схема (см. рис. 2.3, а) обеспечивает в тор­мозных режимах электродвигателя рекуперацию энергии тормо­жения в сеть переменного напряжения. Для согласования напря­жений автономного инвертора и сети применяется повышающий автотрансформатор. В силовом блоке ввода может использоваться неуправляемая группа выпрямителя, если не ставится задача ог­раничения тока заряда конденсатора при включении ПЧ.

Вторая схема (см. рис. 2.3, б) включает в себя тормозной мо­дуль для управляемого гашения энергии торможения на резисторе. Преобразователь ПЧ совместно с модулями управления, характе­ристики которых даны далее, представляется на рисунках книги как блок управления (БУ) приводом. Свойства такого БУ доволь­но разнообразны.

7.2.2. Электроприводы постоянного тока

Проекты нового технологического оборудования выполняются с использованием систем автоматизированных электроприводов переменного тока. Доля электроприводов постоянного тока в та­ких проектах незначительна.

Проекты модернизации действующего оборудования в части автоматизированных электроприводов выполняются в следующих основных четырех вариантах.

1. Замена аналоговых и релейно-контактных систем управления на цифровые с использованием промышленных компьютеров, тех­нологических контроллеров, логических контроллеров, интеллек­туальных модулей периферии и других устройств, соответствую­щих нижнему и среднему уровню автоматизации.

Вариант 1, дополненный заменой аналоговых блоков управ­ления комплектных электроприводов постоянного тока на циф­ровые с использованием контроллеров привода.

Вариант 2, дополненный заменой силовых блоков комплект­ных электроприводов. Электродвигатели и сети электропитания остаются неизменными.

Полная модернизация автоматизированных электроприводов. Замена электроприводов постоянного тока на электроприводы пе­ременного тока.

В состав комплектного электропривода постоянного тока в общем случае входят управляемые выпрямители, обес­печивающие регулирование напряжений якоря и тока обмотки возбуждения. В таком варианте обеспечивается двухзонное управ­ление скоростью электродвигателя.

Контроллер обрабатывает информацию, поступающую от вне­шних датчиков, реализует функции управления и диагностирова­ния. Уставки и фактические параметры могут быть определены в аналоговой или цифровой форме.

Шкаф электроники содержит аппаратуру электроники и до­полнительные платы. Внешние сигналы (бинарные, аналоговые, импульсные и др.) передаются на модули ввода и вывода по кабе­лям. Экранированные кабели позволяют устанавливать датчики на некотором расстоянии от силового блока электропривода

К электроприводу через последовательный интерфейс может быть подключен персональный компьютер

Датчики, интегрированные в двигателе, позволяют контроли­ровать температуру двигателя, воздушный поток, проходящий че­рез вентилятор, состояние подшипников.