Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В первом случае инвертор имеет обычную систему управления с широтно-импульсной модуляцией. В дополнение к ней строятся контуры регулирования токов с обычными, например, пропорционально-интегральными регуляторами тока, которые могут выполняться в неподвижной или во вращающейся системе координат.
Во втором случае для формирования тока непосредственно используются ключи инвертора, которые переключаются в функции рассогласования между заданным и истинным значениями тока. Один из вариантов реализации непрямого управления с регуляторами тока, выполненными в неподвижной системе координат, показан на рис. 4.11. В преобразователе частоты используется АИН со своей системой управления. В каждой фазе предусмотрены регуляторы тока РТ„, РТв, РТс, на входах которых сравниваются между собой синусоидальные сигналы задания токов ~ „, ~;"в, (,'с и их истинные значения, представляющие собой мгновенные значения токов в фазах обмотки статора ~, ь (,~, 1,с.
Амплитуда токов задается амплитудой си~палов задания, а частота— их частотой. Входными сигналами для системы управления инвертором служат синусоидальные сигналы и;„, и,'в, и,с на выходах регуляторов тока. Такой преобразователь является частью системы регулирования скорости привода. Внешние контуры регулирования с регуляторами скорости и потокосцепления обычно выполняются во вращающейся системе координат. Выходные сигналы регуляторов потокосцепления и скорости задают токи по осям а и В, которые затем преобразуются в сигналы задания мгновенных значений токов ~",„, (,'~, ьс. Принципиально так же работает система с регуляторами тока, выполненными во вращающейся системе координат а — В.
Отли- 100 Х М Ф х ж и о С М Я' Сй а о > \ О ю й, с~ Ь~ Д о~ Й х ~ $- О, о Я о д ы~" Ю >,~~ о. .о ~ы Д ах о М Х Ц ы о х Ф О~ О о х с~ д, 46 Ф 5 Ы Р а ~о~ чие состоит в том, что измеренные токи фаз статора сначала преобразуются в составляющие пространственного вектора тока ста- ' тора во вращающейся системе координат, а затем сравниваются с сигналами задания, которыми являются сигналы на выходах регуляторов контуров, внешних по отношению к контурам токов.
Сигналы на выходах регуляторов тока по осям а и б являются сигналами задания напряжения преобразователя и, после преобразования координат, в виде сигналов и,„„и,~, й„вводятся на вход системы управления АИН. Такой принцип реализации инвертора, управляемого током будет показан на рис. 5.10 и при рассмотрении схемы системы регулирования скорости с векторным управлением асинхронным двигателем на рис. 7.10. Простейшим вариантом преобразователя частоты с прямым управлением током является схема с двухпозиционными гистерезисными регуляторами. Структура автономного инвертора с такими регуляторами, входящими в состав преобразователя частоты, показана на рис.
4.12, а. Каждый из трех (по числу фаз инвертора) регуляторов имеет гистерезисную характеристику. Управляющими сигналами для инвертора являются синусоидальные сигналы задания фазных токов (, (, 4с, с котоРыми сРавниваютсЯ истинные значениЯ токов фаз статора („, (а, (о В результате на входах гистерезисных регуляторов тока деиствуют сигналы рассогласования: МА ~!А ~!А~ Мв =чв чв" Мс = чс ~~с- Гистерезисный регулятор имеет два устойчивых состояния, каждому из которых соответствует активное состояние одного из выходных сигналов при пассивном состоянии другого. Например, для фазы А это сигналы Я,' или Д, Условно можно считать активным состоянием единицу, а пассивным ноль.
Значению Я,' = 1 соответствует открьггое состояние 1-го транзистора, значению Я~ —— 0 — закрытое. Аналогично значению ~4 = 1 соответствует открытое состояние 4-го транзистора„значению ~4' — 0 — закрытое. Рассмотрим подробнее работу гистерезисного регулятора фазы А. Пусть в начальный момент времени рабочая точка располагается на участке а — Ь характеристики регулятора ближе к точке Ь. При этом на выходе регулятора тока действует выходной сигнал ~4 = 1, замкнут ключ 4 (открыт тиристор), ток в фазе А уменьшается и положительное рассогласование токов, определяемое как ' 102 сс3 М 1 о й сс1 а ~Ь сс, ~ о И с сс ю сй Ю.
й сс 3 РМ сб Р, Ь' сс .Ф СЭ Р сб с О ю о ам о с аМ И Ж сс» сс к сс сс я с~ Ф о ~ сс сс '" сс, ~ ~ сс с.с х с. с" сс с М й" Ь сс сс сс сс Я сс ~Х сс 8. ~ И сс с'с ыя 3. охи о аФ ж сс Я с сс Х ~ сс сс х ЮХ 8 сс Ф сс 103 Л1ы = 1,"А — 1,„, увеличивается за счет уменьшения истинного значения тока 1м. В момент времени, которому соответствует минимальное значение тока, отмеченное на рис. 4.12, б буквами Ь, Ь; рабочая точка достигла положения Ь и мгновенно переместилась в точку Ь'.
При этом изменились выходные сигналы регулятора, став равными 14' —— О, Я* = 1, ключ 4 разомкнулся и замкнулся ключ 1, чему соответствует рост тока. Ток в фазе А начинает расти и растет до тех пор, пока он не достигнет максимально допустимого значения, помеченного на рис.
4.12, б буквами а, а'. При этом рабочая точка на характеристике регулятора достигнет положения а' и сразу затем положения а, в результате чего разомкнется ключ 1 и снова замкнется ключ 4. Цикл все время повторяется и ток в фазе А нагрузки следует за током задания 1;„с максимальным рассогласованием, зависящим от ширины петли гистерезиса. Такой способ регулирования тока не лишен недостатков, свя занных с тем, что три контура регулирования тока работаю независимо друг от друга„в то время как процесс коммута ции в каждом плече инвертора оказывает влияние на все тр фазы.
В трехфазной обмотке, соединенной звездой без нулевоп провода, сумма мгновенных значений токов равна нулю, т.е независимыми величинами являются лишь два фазных тока. Та ким образом, в рассматриваемой системе действуют три неза висимых регулятора при двух независимых переменных, что ряде случаев ведет к возникновению нежелательных комбинаций коммутируемых ключей. На рис.
4.12, б показано связанное с этим возможное возникновение автоколебательных режимов с устойчивым предельным циклом и превышение ошибкой ре-. гулирования границы, определяемой шириной петли гистере зиса. 4.5. Тормозной режим двигателя при питании от преобразователя частоты со звеном постоянного тока Как отмечалось ранее, транзисторные ключи, образующие плечи автономного инвертора, обладают двухсторонней проводимостью, так как каждый транзистор, пропускающий ток в прямом направлении, шунтирован диодом обратного тока.
Поэтому инвертор, построенный с использованием таких ключей, тоже может передавать мощность в обоих направлениях. Если бы этой способностью обладало и звено постоянного тока, то проблем с реализацией рекуперативного торможения двигателя, при котором 104 тормозная мощность за вычетом потерь возвращается в питающую сеть, не возникало бы. Когда же звеном постоянного тока является неуправляемый выпрямитель„он пропускает поток мощности только в направлении, соответствующем двигательному режиму, и тормозной режим с возвратом энергии в сеть невозможен. При переходе двигателя в режим торможения постоянная составляющая тока на входе инвертора меняет направление на обратное по сравнению с двигательным режимом, что вызывает дополнительный заряд конденсатора на выходе выпрямителя и увеличение напряжения на нем. Существует два основных способа утилизации энергии торможения: рассеивание ее на специальном тормозном резисторе Я,, который подключается транзисторным ключом К, (см.
рис. 4.7, а), когда напряжение на конденсаторе достигнет определенного, большего чем в двигательном режиме, значения; использование в качестве звена постоянного тока активного выпрямителя напряжения 1171. Первый способ широко используется в электроприводах малой и средней мощности, где потеря энергии торможения имеет сравнительно малое значение. Второй способ находит применение в мощных приводах.
Он позволяет не только повысить КПД установки, но делает возможным улучшить гармонический состав тока, потребляемого преобразователем из сети или возвращаемого в сеть, и получить желаемое значение коэффициента мощности привода. Структура привода с преобразователем, включающим в себя активный выпрямитель напряжения, представлена на рис. 4.13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
