4. Преобразователи частоты с широтно-импульсной модуляцией

Функциональная схема силовых цепей и СУ двухзвенным преобразователем частоты с широтно-импульсной модуляцией (ПЧ с ШИМ) приведена на рис.4,а. Силовые цепи питаются от сети через трансформатор ТС. Первым звеном является неуправляемый выпрямитель В, далее следуют С- или LC-фильтр Ф и второе (выходное) звено - АИН. Частота и амплитуда первой гармоники выходного напряжения регулируются изменением относительной продолжительности положительных импульсов на выходе каждой стойки автономного инвертора напряжения.

Система управления содержит трехфазный ведущий генератор ВГ гармонических колебаний и высокочастотный генератор пилообразного развертывающего напряжения ГПН. Частота и амплитуда ВГ задаются напряжениями с потенциометров или из СУ ЭП. Из каждого гармонического напряжения ВГ вычитается развертывающее напряжение ГПН и разность подается на нуль-орган НО. Знакопеременные напряжения, которые получаются на выходах нуль-органов, управляют силовыми вентилями, обычно транзисторами, через УМ. Выходное напряжение (например, фазы А между выходом А и искусственной нулевой точкой 0) повторяет двухполярное напряжение нуль-органа (рис.4,б), но имеет намного большую величину (например, 520 В) и мощность. Так же, как и в ШИП, у сигналов, которые подаются на УМ, должен задерживаться передний фронт. Устройства задержки на рис 4а не показаны.

Форма линейного выходного напряжения получается однополярной. (рис.4,б и [14, с.21]). Выходные напряжения не зависят от коэффициента мощности нагрузки

5. Непосредственные преобразователи частоты

Непосредственный преобразователь частоты состоит из нескольких реверсивных выпрямительно-инверторных преобразователей, каждый из которых питает одну фазу двигателя переменного тока. Каждый ВИП имеет свою СИФУ. В разомкнутых системах электропривода еще нужен ведущий (задающий) многофазный генератор прямоугольного или синусоидального напряжения с регулируемыми амплитудой и частотой. В замкнутых системах электропривода напряжения управления на СИФУ ВИП поступают из системы управления электроприводом.

6. Преобразователи переменного напряжения

Система управления преобразователем переменного напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя должна быть замкнутой по скорости и желательно - по току [1]. В пособии рассматривается только построение СУ, формирующей управляющие импульсы тиристорами.

Функциональная схема полупроводникового преобразователя переменного напряжения (ППН), управляющего асинхронным двигателем, представлена на рис.5,а. Силовая часть содержит пять пар встречно-параллельно соединенных тиристоров. Последние две пары позволяют осуществить реверс магнитного поля двигателя и динамическое торможение. Магнитное поле вращается в прямом направлении ("вперед") при открывании тиристоров VS1...VS6 . Порядок открывания тиристоров 1,6,3,2,5,4,1,6 и т.д. при нумерации, принятой на рис.5,а. В установившемся режиме углы управления всеми тиристорами одинаковы. Для получения поля, вращающегося в обратном направлении ("назад"), открывают тиристоры VS5...VS10 в следующем порядке: 5,10,7,6,9,8,5,10 и т.д. В случае динамического торможения в обмотки двигателя подается постоянный ток. Что бы ток протекал от вывода двигателя С1 к выводу С2 в положительные полупериоды линейного напряжения , следует открывать тиристоры VS1 и VS4. В отрицательные полупериоды следует открывать тиристоры VS9 и VS8. Угол управления должен быть достаточно большим, поскольку ток ограничен, главным образом, активным сопротивлением первичной обмотки. При этом на один из тиристоров в каждом полупериоде (например на VS4 и VS8) можно подавать управляющий импульс с нулевым углом управления.

Система управления электроприводом СУ ЭП получает сигнал заданной скорости с указанием ее направления и сигнал обратной связи с тахогенератора ТГ. Эти сигналы сравниваются, и информация о рассогласовании подается на логическое устройство для реализации требуемого режима. Логическое устройство называют часто логическим переключающим устройством (ЛПУ), как и в СУ ВИП, но функции его несколько сложнее, оскольку в зависимости от режима работы управляющие импульсы должны подаваться на разные тиристоры. Из СУ ЭП подается также напряжение управления на ФСУ (задается угол управления). Как правило, СУ ЭП имеет датчик тока ДТ, что позволяет формировать заданные максимальные токи или моменты двигателя в переходных режимах. Желательна и установка ДСВ, поскольку переключения режимов должны выполняться в бестоковую паузу. В промышленных ППН (их называют тиристорными станциями управления ТСУ) ДСВ не ставили, а при изменениях режима ЛУ вводилась пауза порядка 10 мс. Выходные сигналы ЛУ подаются через усилители мощности УМ на управляющие электроды тиристоров.

Особенностями СУ ППН является то, что угол управления отсчитывается от момента перехода фазного напряжения через ноль к положительному значению и импульс управления имеет либо фиксированную длительность, либо фиксированный момент его окончания (например, импульс может заканчиваться в момент следующего перехода фазного напряжения через ноль к отрицательному значению или на 30° раньше). Таким образом, импульс может иметь переменную длительность. Достаточный диапазон изменения углов управления 0...150°. Большие углы управления не используются, так как при отсутствии нулевого провода выходное напряжение равно нулю, а при его наличии электромагнитный момент двигателя меньше момента холостого хода.

Временные диаграммы управляющих импульсов для режимов "вперед", "назад" и "динамическое торможение" приведены на рис.5,б.