5.10 Система управления электроприводом с вентильным двигателем

Вентильный двигатель (ВД) ‑ это синхронный электродвигатель, питаемый от преобразователя частоты обычно с промежуточным звеном постоянного тока (управляемый выпрямитель УВ – автономный инвертор АИ). При этом вентили инвертора переключаются в функции положения ротора от датчика положения ротора ДПР, соединенного с валом двигателя. Управляемый таким образом инвертор выполняет функции коллектора машины постоянного тока, а синхронный электродвигатель с таким вентильным коммутатором приобретает свойства машины постоянного тока и при питании от сети постоянного тока называется бесколлекторной машиной постоянного тока (БМПТ).

Возбуждение по цепи ротора осуществляется от источника постоянного тока (электромашинного или тиристорного возбудителя) через контактные кольца и щетки, либо, при мощности до нескольких десятков кВт, с помощью постоянных магнитов, размещенных на роторе. Бесконтактные ВД большей мощности выполняются с обмоткой возбуждения, специальным образом размещенной на статоре.

Упрощенная схема управления ВД с возбуждением от постоянных магнитов приведена на рис. 5.24.

Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока (УВ+АИ) подобен рассмотренному ранее преобразователю при частотном управлении асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

Управление вентилями УВ осуществляется двухконтурной системой с регуляторами скорости РС и тока РТ с подчиненным регулированием, которая по структуре полностью аналогична системам управления вентильных электроприводов постоянного тока.

Управление вентилями автономного инвертора АИ осуществляется устройством управлением УУИ, синхронизированным датчиком положения ротора ДПТ.

Рис. 5.24. Упрощенная схема управления электроприводом

С вентильным двигателем

В случае использования ВД с обмоткой возбуждения на статоре ее обычно включают последовательно в цепь питания инвертора (вместо сглаживающего дросселя L). Благодаря этому повышается перегрузочная способность привода, поскольку с ростом нагрузки и тока, потребляемого двигателем, автоматически усиливается его возбуждение.

Плавное регулирование скорости привода в широких пределах (диапазон регулирования ) может осуществляться изменением выходного напряжения УВ и изменением частоты инвертора.

Механические характеристики электропривода, благодаря замкнутой системе регулирования, аналогичны характеристикам приводов постоянного тока с двигателями независимого возбуждения.

Применение ВД перспективно, особенно в мощных тихоходных приводах, но их широкое применение сдерживается пока сложностью и дороговизной силовых преобразователей частоты.

6. Следящие электроприводы

6.1. Общие сведения

Под следящими электроприводами понимают замкнутые электромеханические СУЭП, в которых выходное перемещение должно повторять (отслеживать) произвольно изменяющееся входное (задающее) воздействие. Следящие системы делятся на непрерывные и дискретные, последние в свою очередь подразделяются на релейные и импульсные. Устройства автоматического управления в следящих системах могут быть реализованы на электронных (полупроводниковых), магнитных, электромашинных, гидравлических и пневматических элементах.

Основные требования к следящим электроприводам:

а) высокая точность воспроизведения задающего воздействия в статике и переходных режимах;

б) устойчивость во всем диапазоне скоростей;

в) высокое быстродействие;

г) малая колебательность;

д) простота реализации и надежность в работе.

Для обеспечения заданных показателей качества применяются все возможные законы регулирования: от пропорционального (П) до пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД); может использоваться принцип комбинированного управления с компенсацией возмущающего воздействия.