40 Замкнутые системы частотно – токового управления ад.

Для устранения недостатков, присущих разомкнутым системам ЧТУ, создают замкнутые системы, где магнитный поток стабилизируется или изменяется по определенному закону при изменении нагрузки. Чтобы стабилизировать магнитный поток двигателя, необходимо заданное значение тока статора изменять при изменении нагрузки (абсолютного скольжения s_a) по закону

, (8.238)

где

З ависимость (8.238) приведена на рис. 8.31.

В

96

целях упрощения реализации функцию I_1,з=F(s_a) иногда линеаризуют, как показано на рис. 8.31 штриховыми линиями. Функциональная схема замкнутой системы ЧТУ со стабилизацией магнитного потока, показана на рис. 8.32. Функциональный преобразователь ФП1 является пропорциональным звеном, который выдает значение синхронной угловой скорости ω₀ АД в соответствии с заданной частотой f_1,з. ФП2 реализует зависимость 8.238 на основании вычисленного значения Δω= ω₀-ω и вводимых параметров I_μ, S_k1, ω_oном. В результате задаваемая величина тока статора I_1,з изменяется с изменением нагрузки (S_a), обеспечивая стабилизацию магнитного потока.

Д ля расширения диапазона регулирования скорости АД применяют обратную связь по скорости (рис. 8.33).

В

97

системе ЧТУ для каждой фазы задаются мгновенные значения синусоидальных токов статора, которые отрабатываются быстродействующими регуляторами тока, включающий компаратор с гистерезисом КГ (рис.8.34). Амплитуда этих потоков регулируется в соответствии с рассмотренными структурами ЧТУ.

Отслеживание заданной кривой тока осуществляется с точностью, определяемой верхней и нижней границами (рис. 8.34 б). Недостатком этой функциональной схемы является переменная частота коммутации силовых ключей преобразователя частоты ПЧ. При заданных границах колебания тока может оказаться, что частота коммутации ключей ПЧ превышает допустимую. Из-за неопределенности максимальной частоты переключений в схеме отслеживания тока возникают проблемы выбора силовых ключей. Поэтому применяют другую схему (рис. 8.35), где частота коммутации ключей постоянная. Она определяется частотой сигнала пилообразного напряжения выходного сигнала ПИ-регулятора тока РТ. Разность этих сигналов поступает на компаратор без гистерезиса К БГ.

98

41 Рекуперативное и резистивное торможение частотно-управляемых эп.

В частотно-регулируемых электроприводах можно реализовать все три основные способы торможения: рекуперативное, динамическое и противовключением. Основным видом торможения является рекуперативное торможение и резистивное (инверторное) торможение. При малых скоростях применяется также динамическое торможение.

По технико-экономическим соображением желательно использовать рекуперативное торможение. Без дополнительных технических средств рекуперативное торможение можно применять только в двух функциональных схемах ПЧ-АД:

1. Циклоконвертор – асинхронный двигатель (система Ц-АД)

2. У правляемый выпрямитель – автономный инвертор тока – асинхронный двигатель (система УВ-АИТ-АД) – рис. 8.39.

В циклоконверторе Ц с помощью СУ обеспечивается обмен активной и реактивной энергией между двигателем и сетью. В системе УВ-АИТ-АД направление тока I_d в звене постоянного тока не изменяется, а изменяется только полярность выходного напряжения УВ путем перевода выпрямителя в режим ведомого сетью инвертора (ВИ). Благодаря этому создаются условия рекуперации энергии торможения в питающую сеть.

С истема НВ – АИН с ШИМ.

По такой структуре создаются регулируемые электроприводы в диапазоне мощностей 1÷500 кВт.

В

99

такой схеме можно обеспечить режим работы только в 1-ом квадранте. Для рекуперации энергии необходимо дополнительное устройство:

П ри торможении активная мощность передается в звено постоянного тока, а затем с помощью ВИ инвертируется в сеть переменного тока. В процессе рекуперации активной энергии ВИ потребляет реактивную энергию, которая зависит от угла управления тиристорами ВИ, что снижает коэффициент мощности электропривода при торможении.

Система УВ с ШИМ – АИН.

В этой системе первый преобразователь, УВ-ШИМ, формирует синусоидальную кривую тока потребляемую управляемым выпрямителем, а второй – АИН-ШИМ формирует квазисинусоидальную кривую напряжения для питания АД. Эта система обеспечивает работу АД в четырех квадрантах параметров ω-М.

Рекуперативное торможение выгодно при мощности двигателя большей 30 кВт. При меньшей мощности используется резистивное (инверторное) торможение.

Р

100

езистивное торможение.

При торможении кинетическая энергия, освобождаемая инерционными массами электропривода при снижении скорости, рассеивается в виде потерь в АД, АИН и тормозном сопротивлении R_т:

(8.277)

где J, ω – момент инерции электропривода и угловая скорость АД,

, – потери мощности в АД и АИН,

I_т – ток в тормозном сопротивлении R_т,

М_дин – динамический момент электропривода.

В выражении (8.277) не учтено изменение электрической энергии в конденсаторе С фильтра выпрямителя:

(8.278)

Коэффициент мощности k_м входной цепи НВ-АИН определяется выражением

k_м=k_Icosφ₍₁₎=k_I (8.279), где

₁₀₁

– действующие значения первой гармоники и всего входного тока неуправляемого выпрямителя НВ;

k_I – коэффициент несинусоидальности кривой входного тока НВ.

Если не учитывать индуктивности на входе НВ и принять идеально сглаженный выпрямленный ток I_d, то для трехфазной мостовой схемы выпрямления имеем следующие соотношения:

(8.280)

где U_d0, U_d.ном – максимальное и номинальное выпрямленное напряжение;

I_d, P_d – ток и мощность цепи выпрямленного тока;

U₂ – действующее значение фазного напряжения на входе выпрямителя НВ;

S_тр – полная мощность питающего выпрямитель трансформатора;

I_в,г – действующее значение всех высших гармоник входного тока выпрямителя.

Действующее значение входного тока выпрямителя: (8.281)

Этот ток можно сравнить с потребляемым АД синусоидальным током с коэффициентом мощности cos=0,85:

(8.282)

г

102

де I_а – активный ток АД, который соответствует току первой гармоники I₁₍₁₎, потребляемому трехфазным мостовым выпрямителем.