Использование тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью для регулирования скорости асинхронного двигателя

Преобразователь частоты – это устройство, предназначенное для преобразования переменного тока (напряжения) одной частоты в переменный ток (напряжение) другой частоты.

Выходная частота в современных преобразователях может изменяться в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты питающей сети.

Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть преобразователей обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. Управляющая часть выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

Преобразователи частоты, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части на:

1. Преобразователи частоты с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.

2. Преобразователи частоты с непосредственной связью (без промежуточного звена постоянного тока).

Каждый из существующих классов преобразователей имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из них.

Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью в которых силовая часть представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на не запираемых тиристорах. Система управления поочередно отпирает группы тиристотров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети.

13. Структуры суэп с двухзвенным преобразователем частоты по схеме "выпрямитель-автономный инвертор напряжения" реализация связи между частотой и напряжением

Двухзвенные ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока.

Основными звеньями данных преобразователей частоты являются

• выпрямитель с фильтром;

• инвертор.

Напряжение питающей сети сначала выпрямляется выпрямителем, а затем инвертируется, т.е. преобразуется в переменное напряжение (или ток) требуемой частоты с помощью инвертора. В системах частотного управления электродвигателями переменного тока применяются автономные инверторы (АИ). Они способны функционировать как при наличии, так и при отсутствии в цепи нагрузки источников, способных развивать ЭДС и генерировать активную энергию. В некоторых, например каскадных, системах регулирования скорости машин переменного тока используются ПЧ с зависимыми (ведомыми сетью) инверторами, которые способны функционировать только при наличии в цепи нагрузки источников активной энергии. Зависимые инверторы используются также в схемах двухкомплектных выпрямителей для обеспечения возможности двусторонней передачи энергии звеном постоянного тока.

Автономный инвертор представляет собой коммутатор, для функционирования которого необходимы полностью управляемые переключающие элементы (ключи). Наиболее подходящими для автономных инверторов являются полностью управляемые полупроводниковые приборы (силовые транзисторы, запираемые тиристоры). В случае использования обычных тиристоров, т.е. приборов с неполным управлением, схема инвертора дополняется устройствами принудительной, как правило, емкостной коммутации.

Структура входных цепей и режим переключений коммутатора могут быть организованы таким образом, что свойства АИ как электрического генератора оказываются подобными свойствам либо генератора напряжения, либо генератора тока. Инверторы первого типа получили название автономные инверторы напряжения (АИН); второго типа - автономные инверторы тока (АИТ). Инверторы напряжения обеспечивают величину и форму выходного напряжения, не зависимые (или почти не зависимые) от параметров нагрузки. Величина и форма тока определяется параметрами нагрузки. Поэтому инверторы напряжения непосредственно совместимы только с нагрузкой активно-индуктивного характера.

 

14.Структуры суэп с двухзвенным преобразователем частоты по схеме "выпрямитель-автономный инвертор тока"

Двухзвенные ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока.

Основными звеньями данных преобразователей частоты являются

• выпрямитель с фильтром;

• инвертор.

Напряжение питающей сети сначала выпрямляется выпрямителем, а затем инвертируется, т.е. преобразуется в переменное напряжение (или ток) требуемой частоты с помощью инвертора. В системах частотного управления электродвигателями переменного тока применяются автономные инверторы (АИ). Они способны функционировать как при наличии, так и при отсутствии в цепи нагрузки источников, способных развивать ЭДС и генерировать активную энергию. В некоторых, например каскадных, системах регулирования скорости машин переменного тока используются ПЧ с зависимыми (ведомыми сетью) инверторами, которые способны функционировать только при наличии в цепи нагрузки источников активной энергии. Зависимые инверторы используются также в схемах двухкомплектных выпрямителей для обеспечения возможности двусторонней передачи энергии звеном постоянного тока.

Автономный инвертор представляет собой коммутатор, для функционирования которого необходимы полностью управляемые переключающие элементы (ключи). Наиболее подходящими для автономных инверторов являются полностью управляемые полупроводниковые приборы (силовые транзисторы, запираемые тиристоры). В случае использования обычных тиристоров, т.е. приборов с неполным управлением, схема инвертора дополняется устройствами принудительной, как правило, емкостной коммутации.

Структура входных цепей и режим переключений коммутатора могут быть организованы таким образом, что свойства АИ как электрического генератора оказываются подобными свойствам либо генератора напряжения, либо генератора тока. второго типа - автономные инверторы тока (АИТ). Инверторы тока формируют в цепи нагрузки ток, величина и форма которого не зависят от параметров нагрузки. Зависимыми от параметров нагрузки оказываются величина и форма выходного напряжения АИТ. Инверторы тока - с нагрузкой активно-емкостного характера. В противном случае между инвертором и нагрузкой включаются буферные элементы индуктивного характера в первом случае и емкостного характера во втором.

 

 

15.Система частотно-токового управления. Формировнаие задания тока статора в режиме поддержания потсоянства манитонго потока

При частотно-токовомрегулировании скорости АД достаточно просто может быть реализован закон частотного управления R const, в отличие от

систем скалярного частотного управления, где реализация этого закона затруднена. При этом для обеспечения желаемых статических характеристик ЭП ставят задачу формирования определенным образом зависимости тока статора IS

в функции его частоты или в функции текущего абсолютного скольжения. Поэтому при таком управлении необходимо обеспечить питание АД от ПЧ, работающего в режиме источника тока. Такой режим работы ПЧ может быть реализован следующими основными способами:

1)на основе трехзвенного ПЧ с УВ и АИТ путем организации регулирования (отработки заданного значения) выпрямленного тока;

2)на основе НПЧ, когда выполняется регулирование выходного тока каждой из вентильных групп;

3)на основе АИН с ШИМ, управляемого током, с организацией контуров регулирования фазных токов статора.

 

У ЭП является двухконтурной: внутренний контур - контур тока статора, внешний – контур скорости. Регулятор скорости формирует сигнал задания частоты тока статора, пропорциональный ошибке регулирования скорости. На вход функционального преобразователя ФП подается разность выходного сигнала регулятора скорости и сигнала датчика скорости U _дс, пропорционального скорости АД. Таким образом, на входе ФП формируется сигнал пропорциональный абсолютному скольжению

,

а, следовательно, выходной сигнал ФП сигнал может служить заданием тока статора или момента. На рис. 9.10 этот сигнал обозначен U _зт .

Раздельное управление током и частотой поля статора регуляторами тока и скорости обеспечивает простоту настройки СУ ЭП и высокое качество переходных процессов в электроприводе.

 

 

 

16. Принцип векторного уравления. Ориентация системы координат по заданному вектору.