Общие положения
Основные функции ПЧ Danfoss VLT 3002:
плавный пуск и торможение асинхронного двигателя (АД) в составе электропривода (ЭП) различных механизмов;
управление угловой скоростью АД;
защита ПЧ и АД в различных режимах работы.
На рис.1 представлена стандартная схема организации ЭП переменного тока с АД и ПЧ Danfoss VLT 3002. Напряжение питающей сети поступает на ПЧ и далее – подаётся на статорные обмотки АД. Микропроцессорная система управления формирует на выходе ПЧ трёхфазное напряжение требуемой частоты и амплитуды в зависимости от используемого принципа управления АД.
Рис.1
Функциональная схема такого ПЧ показана на рис.2, где обозначены следующие блоки:
В – неуправляемый диодный выпрямитель,
Ф – сглаживающий фильтр,
АИН – транзисторный автономный инвертор напряжения,
М1 – нагрузка (двигатель),
СУИ – система управления инвертором.
Н
еправляемый
выпрямитель В преобразует переменное
напряжение питающей сети Uc
в выпрямленное постоянное, которое
затем сглаживается фильтром Ф (обычно
Г-образным) и подается в виде напряжения
питания на автономный инвертор АИН.
Выходная частота АИН регулируется с
помощью микропроцессорной СУИ, причем
амплитуда выходного переменного
напряжения АИН также регулируется в
блоке СУИ.
Обычно в качестве силовой схемы инвертора используется трехфазная мостовая схема на IGBT-транзисторах, показанная на рис.3.
Выходное переменное напряжение АИН регулируется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), показанной на рис.4.
Система управления ПЧ обеспечивает выполнение следующих функций:
управление силовыми ключами инвертора в режиме широтно-импульсной модуляции с несущей частотой от 2 до 14 кГц;
сопряжение с внутренними и внешними датчиками аналоговых сигналов в различных стандартах (0…10 В, ±10 В, 4…20 мА);
сопряжение с цепями управляющей коммутационной аппаратуры и телесигнализации через порты ввода/вывода дискретных сигналов
+24 В с гальванической развязкой от силовых цепей питания ПЧ;
оперативное наблюдение за параметрами и переменными ЭП с помощью встроенного пульта управления с отображением текстовой информации на графическом дисплее;
возможность управления работой ПЧ со встроенного пульта, от кнопочной станции или от внешнего контроллера по последовательному интерфейсу RS-485;
доступ к просмотру и изменению текущих параметров ПЧ с пульта управления;
сохранение текущей конфигурации параметров ПЧ в энергонезависимой памяти, возможность быстрого восстановления заводских уставок;
мониторинг питающей сети со стороны ПЧ, возможность принудительного запуска ЭП после восстановления питающего напряжения;
мониторинг аварийных ситуаций, возникающих в ЭП с записью в энергонезависимую память кода и времени возникновения аварии.
Функциональная схема ПЧ показана на рис.5. Через микросхемы драйверов выводы микропроцессорной системы поступают к управляющим выводам силовых ключей. Драйверы выполняют функции согласовании между силовыми и выходными цепями микропроцессорной системы управления. Кроме того, данные компоненты реализуют защитные функции, прекращая поступление управляющих импульсов к силовым ключам инвертора при возникновении токовых перегрузок.
Силовой канал ПЧ создан по схеме с промежуточным звеном постоянного тока и трёхфазным инвертором напряжения. Переменное напряжение трехфазной сети 380 В поступает на входные клеммы L1-L3, а затем через входной фильтр – на трехфазный мостовой неуправляемый выпрямитель. Выпрямленное напряжение сглаживается двумя дросселями, выполненными с общим сердечником, и двумя электролитическими конденсаторами большой ёмкости, а затем поступает к трехфазному мостовому инвертору на шести силовых ключах. Напряжение на выходе инвертора формируется по закону широтно-импульсной модуляции и через дроссели выходного фильтра поступает к выходным клеммам U, V, W , куда подключается АД .
В качестве силовых ключей используются IGBT-транзисторы с высокой нагрузочной способностью. Для исключения обратных напряжений, возникающих из-за токов ЭДС самоиндукции в моменты коммутации ключей инвертора, параллельно IGBT-транзисторам включаются быстродействующие диоды.
Рис.5. Функциональная схема ПЧ Danfoss Danfoss VLT 3002
Конструктивно все элементы ПЧ размещены на нескольких платах, установленных в металлопластиковом корпусе. В качестве основы конструкции ПЧ используется металлический радиатор системы охлаждения.
На верхней крышке расположен пульт управления с кнопками и графическим индикатором. Непосредственно под крышкой находится плата управления с компонентами микропроцессорной системы, разъёмы для связи с устройствами и клеммами для подключения цепей управления и сигнализации.
Кроме силового модуля с IGBT-транзисторами, на охлаждающем радиаторе расположены мостовой выпрямитель и температурный датчик для контроля теплового режима преобразователя частоты.