6. ОСОБЕННОСТИ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОВ С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

В схему управления любого из рассмотоенных приводов с частотнотоковым управлением входят ДУ, М, ГОН и ФП. Характерной особенностью схем управления приводов с частотно-токовым управлением является наличие ДУ, ротор которого соединяется с валом электродвигателя

переменного тока. В качестве ДУ чаще всего используют обычный вращающийся трансформатор или дифференциальный сельсин. При расхождении числа фаз выбранного датчика угла с электродвигателем производят преобразование числа фаз датчика с помощью вспомогательных трансформаторов.

В асинхронном и синхронном приводах для исключения механических контактов на валу приводов стремятся использовать бесконтактные датчики. При напряжении используют бесконтактные сельсины [24].

Схемы управления рассмотренных приводов отличаются друг от друга схемами ФП. Это следует из различия физических основ работы электродвигателей переменного тока. ФП схемы управления синхронного привода является самым простым, он выполняет функцию фазочувствительного выпрямления напряжений ДУ, ФП схем управления асинхронного привода и привода двойного питания являются более сложными ввиду того, что они, помимо решения задачи фазочувствительного выпрямления, формируют угловую скорость и суммируют ее со скоростью

На рис IV.5 и IV.9 формирование угловой скорости производится с помощью электромеханических систем. В асинхронном приводе тахометрическая следящая система непосредственно участвует в формировании момента привода — задает частоту токов ротора. Поэтому статические и динамические свойства этой системы во многом определяют свойства асинхронного привода. Из-за наличия тахометрической системы асинхронный привод уступает по динамическим качествам синхронному приводу. Наличие электромеханической системы — вспомогательного синхронного электродвигателя — в ФП привода двойного питания, несмотря на то, что эта система не входит непосредственно в канал управления моментом, является нежелательным. Дело в том, что для нормальной работы привода двойного питания угловое положение ротора ДДУ должно быть строго связано с фазой вектора напряжения промышленной сети. Вспомогательный синхронный электродвигатель СД не всегда может решить эту задачу с требуемой точностью, так как угол нагрузки синхронной машины [23], который в данном случае должен сохраняться неизменным, зависит как от нагрузки на валу СД, так и от напряжений промышленной сети. Поэтому в приводах с короткозамкнутым асинхронным электродвигателем и с асинхронным электродвигателем с фазным ротором стремятся исключить электромеханические системы и заменить их электронными схемами.

На рис. IV. 12 показан асинхронный привод, схема управления которого не содержит тахометрической системы. В этом приводе в отличие от привода рис. IV.5 круговая частота генератора опорного напряжения регулируется сигналом от некоторого значения начальной круговой частоты до значений причем величина и знак определяются величиной и знаком сигнала в соответствии с формулой (IV.9).

ФП привода состоит из девяти однотипных фазочувствительных выпрямителей ФЧВ, на входы которых поступают напряжения с выходов

ДУ. Опорными напряжениями для ФЧВ служат напряжения вспомогательного трехфазного источника питания ИП круговой частоты

Рис. IV. 12. Асинхронный привод с электронной схемой сложения частот

В ФП выпрямители объединяются в три группы (по три выпрямителя), выходные напряжения выпрямителей каждой группы суммируются и образуют напряжения для управления группируются для того, чтобы исключить высшие гармонические составляющие, имеющиеся в напряжениях на их выходах, из напряжений, поступающих на вход преобразователя энергии привода. Объединение ФЧВ происходит в соответствии со следующими формулами:

где каждое из произведений относится к одному из ФЧВ и указывает, каким напряжением он питается и какое напряжение служит для него опорным [9].

Исследования полных аналитических выражений для напряжений на выходах ФП показывают, что в них имеются составляющие, совпадающие с напряжениями (IV. 15) с точностью до постоянного коэффициента пропорциональности, а также имеются составляющие, частоты вращения которых больше в несколько раз, а амплитуда во много раз меньше амплитуды тока статора. Кроме того, имеются составляющие, частоты вращения которых в основном определяются значением Обычно выбирают при этом фильтры, которые приходится ставить на выходах имеют малые постоянные времени и на рабочих угловых скоростях привода не вносят запаздываний. Для напряжений на выходах фильтров справедливы выражения (IV. 15) с учетом того, что коэффициенты заменяются коэффициентами передачи группы трех ФЧВ и фильтра на выходе этой группы. Привод, изображенный на рис. IV. 12, обладает более высокими динамическими качествами и большей надежностью по сравнению с приводом, показанным на рис. IV.5, поскольку в нем схема управления выполнена на электронных устройствах без вспомогательной электромеханической системы.

На рис. IV. 13 приведена схема привода двойного питания без вспомогательного синхронного электродвигателя в который выполнен на ФЧВ. Различие схем управления, изображенных на рис. IV. 12 и IV. 13, заключается в схеме ГОН. В приводе двойного питания ГОН состоит из трех ФЧВ, выходные напряжения которых суммируются и образуют напряжение включаются согласно следующей формуле:

где каждое произведение указывает на то, какое напряжение подается на вход выпрямителя и какое напряжение служит опорным. На входы выпрямителей поступают напряжения промышленной частоты.

Напряжения (IV.26) являются опорными для Исследование полного аналитического выражения напряжения на выходе ГОН показывает, что в нем имеются составляющая с круговой частотой составляющие с частотами, кратными частоте и другие высокочастотные составляющие. На практике приходится ставить фильтр на выходе который не пропускает высокочастотные составляющие напряжения с выхода ГОН на модуляторы сигналов На выходе фильтра формируется напряжение с круговой частотой как и в приводе рис. IV. 12, только в приводе рис. IV.

На рис. IV. 14 показана еще одна структурная схема асинхронного привода, в которой отсутствует электромеханический формирователь гармонических функций угла у (круговой частоты токов ротора В этой схеме в отличие от схемы рис. IV. 12 применен управляемый генератор двухфазного напряжения круговой частоты Сигналы являются входными для УГ и поступают на два блока

(кликните для просмотра скана)

умножения (БУ). В качестве других сомножителей БУ используются гармонические функции угла 7, формируемые на выходах двух блоков деления (БД). Напряжения с выходов БУ поступают на два сумматора (С), на выходах которых образуются напряжения:

где Эти напряжения, пройдя через апериодические звенья (АЗ), поступают на определитель амплитуды (ОА) и на два блока деления. В качестве делителей используется сигнал с выхода О А, У рассмотренного генератора где Т — постоянная времени Напряжения и определяемые выражениями (IV.29), являются выходными напряжениями УГ и поступают на модуляторы М асинхронного привода (рис. IV. 14). Напряжения, управляющие ПЭ, определяются выражениями (IV. 15) при

Управляемый генератор выполняется с применением решающих (операционных) усилителей, имеет хорошую регулировочную характеристику и малую постоянную времени, достаточно прост в настройке и эксплуатации. Поэтому привод, изображенный на рис. IV. 14, нашел широкое применение в промышленности.

В заключение отметим, что в схемах управления всех рассмотренных приводов используются генераторы, модуляторы и фазочувствительные выпрямители на полупроводниковых элементах, принципы работы которых описаны, например, в работе [21].