Г. Г. Соколовский - Электроприводы переменного тока с частотным регулированием (1249707), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Схема АВН идентична схеме автономного инвертора напряжения, включая структуру системы управления, которая для варианта с явновыраженным пилообразным напряжением также показана на рисунке. Во входной цепи преобразователя предусмотрены буферные реакторы (ВР), падение напряжения на которых от токов!„, (ж и 1с представляет собой разность мгновенных значений синусоидального напряжения сети и импульсного напряжения на зажимах переменного тока АВН, высшие гармоники которого определяются высокой частотой широтно-импульсной модуляции. В отличие от управляющих сигналов и,„, и,"а, и,с на входе системы управления инвертора, частота которых задает частоту основной гармоники напряжения на выходе инвертора, сиг- налы управления и„„и„а и и„с, задающие мгновенные значения напряжений питания и,, иа, и ис на входе АВН, должны иметь частоту, строго равную частоте напряжения сети.
Это обеспечивается собственной замкнутой системой регулирования частоты, содержащей внутренний контур регулирования токов, н внешний контур регулирования выпрямленного напряжения б~. 105 сс У. О х О Ы Е сс Я й х сс 3 ,О > сс Р й с сс с с с и сс Ц сб й Л о о М сс сс Ф сэ й сс сс с ссс~ сс с с:с сс ~~х й о с й сс сс о Ю Ж о с:с ' сс а" Х сс. >, Д с сс о '5 2 Х .с: Р сс сс Д„И Я з Х Г 1 10б В двигательном режиме, когда двигатель потребляет мощность из сети, АВН работает в режиме выпрямителя„а АИН вЂ” в режиме инвертора.
При этом большая часть тока в транзисторных кчючах АВН 1„— б„протекает через диоды обратного тока. В режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе С. При этом ток протекает, в основном, через транзисторы транзисторных ключей. Применение широтно-импульсной модуляции позволяет получить близкую к синусоидальной форму токов с„, 1а, ~с, потребляемых из сети.
Меняя начальную фазу сигналов управления, можно изменять коэффициент мощности преобразователя. ГЛАВА 5 ЭЛЕКТРОПРИВОД С ВЕНТИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ . НА ОСНОВЕ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ 5.1. Принцип действия электропривода с бесконтактным двигателем постоянного тока Работу самоуправляемого синхронного двигателя удобно рас-, смотреть на примере электропривода с бесконтактным двигате- ' лем постоянного тока, работающего при прямоугольной форме тока статора. Структура привода может быть представлена в виде рис. 5. 1, а.
Для упрощения рассмотрения принято, что число пар полюсов обмотки статора равно единице, что позволяет не различать физическое и электрическое пространства, а нагрузка на валу отсутствует. Обмотки фаз статора А, В, С получают питание от автономного инвертора тока (АИТ), в котором, в отличие от автономного инвертора тока, представленного на рис. 4.10, управление ключами, обозначенными цифрами 1 — 6, осуществляется датчиком положения ротора (ДПР). В представленном случае (см.
рис. 5.1, а) ротор датчика выполнен в виде сегмента, расположенного на валу двигателя и вращающегося вместе с ним. На неподвижной части датчика расположены шесть чувствительных элементов пронумерованных цифрами 1 — 6, также как и ключи инвертора. Когда сегмент перекрывает собой данный чувствительный элемент, элемент активизируется и через систему управления инвертором (СУ(з) воздействует на соответствующий ключ инвертора, замыкая его и удерживая в замкнутом состоянии все время, пока элемент перекрыт вращающимся сегментом.
В любой момент времени замкнут один ключ из группы 1 — 3 — 5 и один из группы 4 — 6 — 2 и ток 1и протекает через две фазы обмотки статора двигателя. Если допустить определенную идеализацию и считать, что переключение активных элементов ДПР происходит без перекрытия, т.е. в любой момент времени замкнуты только два ключа инвертора, то можно проиллюстрировать замкнутые состояния ключей и фазные токи графиками, приведенными на рис.
5.1, б. 108 При го/ = го/о ротор занимает положение, показанное на рис. 5.1, а. Этому соответствует замкнутое положение ключей инвертора 1 и б, а вектор потока ротора Ф и ориентированная по нему продольная ось г/ вращающейся системы координат г/ — г/, связанной с ротором, направлены горизонтально. Если обозначить угол поворота ротора относительно неподвижной системы координат х — у через О„то этому положению соответствует значение 8, = О. На рис. 5.2 для трех моментов времени показано взаимное расположение пространственных векторов намагничивающих сил Х;л, 4в и 4с фазных обмоток статора.
В каждый момент времени ток /нг протекает через две из них. Там же показано положение вектора результирующей намагничивающей силы 4 и магнитного потока ротора Ф. Вектор результирующей намагничивающей силы определен как геометрическая сумма намагничивающих сил двух фаз, обтекаемых током, с учетом направления тока относи- а 4«/3 5«/3 2а а е а/3 2а/3 ! 2 3 4 5 « г=е, 'м(гм) г=е« гм%в) г=е, йс(4~с) г=е, г«г««ггг «ят г«гт б Рнс. 5.1.
Бесконтактный двигатель постоянного тока: е — структура двигателя; б — алгоритм включения ключей инвертора и форма фазнмх токов 109 6ы в Рнс. 5.2. Положение пространственного вектора намагннчиваюшей силы в бесконтактном двигателе постоянного тока: а — прн г = б', б — прн г = ги в — прн г = гз тельно начала и конца обмотки. Начала обмоток отмечены значком'. При вращении двигателя против хода часовой стрелки в момент времени ь, непосредственно следующий за моментом времени ге (см.
рис. 5.1, а), только что замкнулся ключ инвертора 2 вместо разомкнувшегося ключа 6. Ток протекает от начала к концу фазы А и от конца к началу фазы С, что определяет положение векторов Ры и Х;с и результирующего вектора Х; (см. рис. 5,2, а). Ротор, а следовательно„и связанный с ним вектор потока Ф, еще находятся в положении, показанном на рис. 5.1, а.
Двигатель развивает электромагнитный момент М, = Зр„)Р)~Ф~з(пО, где ~4~, ~Ф~ — модули намагничивающей силы и магнитного потока ротора соответственно; Π— угол между векторами, равный в данный момент времени 2п/3 рад. Под действием электромагнитного момента ротор двигателя поворачивается против часовой стрелки и угол О уменьшается.
Когда он уменьшится до значения я/2, момент двигателя достигнет максимума, а при дальнейшем уменьшении угла момент начнет уменьшаться. Когда при ФГ = = юГг угол О станет равным О, = к/3 рад (сМ. рис. 5.2, 6), момент двигателя уменыцится до значения, существовавшего при юг = юи,. Если бы состояние ключей инвертора и далее оставалось неизменным, то ротор продолжал бы поворачиваться, стремясь к положению, при котором пространственные 110 векторы 4 и Ф совпадают. Однако при й = я/3 рад разомкнется ключ 1 и замкнется ключ 3, что соответствует ы = елз (см.
рис. 5.1). В результате вектор Р; скачком повернется на я/3 рад (см. рис. 5.2, в). Взаимное расположение векторов оказывается при этом таким же, как на рис. 5.2, а, но положение ротора отличается от исходного положения на я/3 рад. Описанный процесс повторяется непрерывно, и двигатель вращается. Момент двигателя и скорость имеют пульсирующий характер. уровень пульсаций скорости при данном уровне пульсаций момента двигателя зависит от момента инерции привода и проявляется тем больше, чем момент инерции меньше. Так же, как в приводе с асинхронным двигателем, работающим с автономным инвертором тока„в приводе с описанным двигателем необходимо наличие замкнутого контура регулирования скорости.
Тогда изменение, например увеличение сигнала задания скорости, приводит к увеличению значения тока 1 и намагничивающей силы Хь Момент двигателя увеличивается, что, в свою очередь, вызывает увеличение скорости. Если момент нагрузки при этом остается неизменным, то по окончании переходного процесса ток 1~, а следовательно, и момент двигателя вернутся к прежнему значеншо.
Наличие существенных пульсаций момента и связанная с этим неравномерность вращения двигателя является одним из основных недостатков рассмотренного принципа построения привода. Этот недостаток устраняется переходом к синусоидальной форме тока в обмотках статора. Частота этого тока, так же как и в рассмотренной схеме, должна определяться датчиком положения ротора. 5.2. Конструктивные особенности синхронных двигателей с постоянными магнитами Современные вентильные двигатели выполняются на базе синхронных машин с возбуждением от расположенных на роторе постоянных магнитов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
