Всего на сайте:
210 тыс. 306 статей

Главная | Машиностроение

Электроприводы переменного тока  Просмотрен 29

 

Электроприводы переменного тока изготавливают на основе: трехфазного [31] (типа ЭПБ-1, ЭПБ-2) или двухфазного (типа ЭТС-1) синхронных электродвигателей; трехфазного (типа «размер 2М-5», ЭПАТ [32]) или двухфазного (типа ЭТА1-01) асинхронных электродвигателей. Ниже приведено описание электроприводов ЭПБ-2 и ЭТА1-01.

Электропривод ЭПБ-2 выполнен на базе трехфазного синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов и транзисторного инвертора напряжения, управляемого в функции положения ротора по схеме вентильного двигателя. Преобразователи имеют два исполнения: кассетное (от 1 до 5 координат в одном конструктиве) с допустимым моментом от 0,05 до 0,7Нм и блочное для двигателей с моментами от 2,3 до 70Нм.

Рис.5.7. Функциональная схема электропривода ЭПБ2 (блочное исполнение)

 

В состав электропривода блочного исполнения (рис.5.7) входят: общий блок питания БП типа БС9803, состоящий из неуправляемого выпрямителя НВ, узла сброса энергии, в который входят транзистор VТ7 с резистором R2, двухобмоточных реакторов (L1, L2) и емкостного фильтра С; блок регулирования, включающий в себя инвертор напряжения (ИН) и систему управления; синхронный электродвигатель М. ИН собран на шести транзисторах VT1...VT6 и шести обратных диодах VD1...VD6. ИН выполняет две функции: коммутирует ток в фазных обмотках двигателя М (то, что делает коллектор в двигателе постоянного тока) и регулирует величину тока за счет периодического замыкания и размыкания транзисторных ключей. При этом возможны три режима работы инвертора: режим Р2, когда открыты два ключа (один в эмиттерной, другой в коллекторной группе, например VT1 – VT6); режим Р1, когда открыт один ключ, например VT1 (при этом ток протекает через этот транзистор и обратный диод VD3; режим РО, когда все ключи закрыты и ток протекает через два обратных диода VD3, VD4.

В звене постоянного тока рабочие обмотки реакторов L1 и L2 предназначены для замедления темпа нарастания тока при коротких замыканиях, а измерительные обмотки – для передачи информации (через RC-фильтры) о токе блоку защиты (БЗ). Конденсатор С выполняет роль фильтра, а также накопителя, принимающего энергию от синхронной машины во время рекуперативного торможения. Для ограничения напряжения на конденсаторе в этом режиме предусмотрен узел сброса энергии, состоящий из резистора R2 и транзистора VT7. Для ограничения зарядного тока конденсатора в первый момент при подключении электропривода к сети применены резисторы R1, которые после включения электропривода закорачиваются контакторами КМ2.

Система регулирования электропривода представляет собой двухконтурную структуру: внешний контур скорости с ПИ-регулятором (РС), внутренний – контур тока с релейно-временным регулятором тока (РТ).

В регуляторе РС происходит коррекция параметров при достижении скорости ωмакс/3. При ω<ωмакс/3 контакт реле К1 замкнут. При ω>ωмакс/3 происходит размыкание контактора К1, в результате чего коэффициент усиления уменьшается, а постоянная времени РС увеличивается. Такая коррекция параметров РС необходима для уменьшения полосы пропускания электропривода из-за большой амплитуды пульсаций напряжения тахогенератора при большой скорости. Переключение реле К1 происходит по команде, поступающей от блока переключателей (БПК).

Блок БПК также осуществляет изменение знака сигнала Ui в зависимости от знака заданного момента (направление вращения) и обеспечивает выдержку при изменении знака этих сигналов, что исключает одновременное открывание противофазных ключей в ИН. Блок согласования сигналов (БСС) осуществляет изменение масштаба сигнала с тахогенератора, выделяет модуль этого сигнала (UВR) и формирует сигнал ошибки по скорости .

Регулятор РТ обеспечивает поддержание тока двигателя на уровне, определяемом напряжением на выходе регулятора РС. Для обеспечения условия i=cоnst чередуют режимы работы Р2 и Р1 (при двигательном режиме и тормозном при малой скорости) и Р1 и Р0 при тормозном режиме на больших скоростях. Необходимый режим работы определяет дешифратор (ДРР).

Датчик тока (ДТ) состоит из двух пар трансформаторов тока, включенных в две фазы выходной цепи инвертора. ДТ совместно с электронной схемой формирует однополярное напряжение, пропорциональное току эквивалентной цепи постоянного тока. В ДТ предусмотрена возможность изменения масштаба измеряемого тока.

Распределитель импульсов (РИ) формирует на своих шести выходах сигналы зон работы ключа коллекторной (КГ) и эмитерной (ЭГ) групп в зависимости от сигнала датчика положения ДПР и сигналов Uп, Uл. Сигналы от РИ и ДРР поступают на входы схем совпадения двух групп. С выхода схем совпадения сигналы поступают в блок управления ключами БУК, который обеспечивает гальваническую развязку силовых цепей с цепями управления и усиление сигналов управления.

Подробнее схема и работа электропривода описаны в [31].

Электропривод тиристорный асинхронный серии ЭТА1-01 выполнен на базе тиристорного преобразователя частоты с непосредственной связью и двухфазного асинхронного двигателя типа АДЧ или АИФ. Обеспечивается однозонное регулирование частоты вращения в диапазоне 1000:1.

Электропривод [32] (рис.5.8) на базе трехфазно-двух-фазного преобразователя частоты (ПЧ), реализует частотно-токовый способ управления и принцип ориентации системы координат двигателя путем задания угла поворота ее осей относительно ротора двигателя.

Рис.5.8. Функциональная схема электропривода ЭТА1-01

 

Силовая схема ПЧ состоит из двух реверсивных тиристорных преобразователей постоянного тока типа ТП1 и ТП2 с раздельным управлением комплектами вентилей.

Статорные обмотки двигателя М питаются от автономных преобразователей, гальванически развязанных друг от друга. В систему управления и регулирования входят: задатчик интенсивности ЗИ, предназначенный для формирования темпа разгона и торможения двигателя; регулятор скорости РС, выполненный в виде ПИ-регулятора; инвертор (ИНВ); координатный преобразователь КП, предназначенный для задания синусоидальных токов в обмотках двигателя; узел «напряжение-частота» УНЧ, предназначенный для преобразования аналогового реверсивного выходного сигнала регулятора скорости ωs Uрс в положительные прямоугольные импульсы с частотой следования, пропорциональной частоте скольжения ротора двигателя; узел формирования узких импульсов УФИ, выполняющий преобразование выходных импульсов УНЧ и импульсов датчика положения ДПР (fос) в сдвинутые по времени друг от друга синхронизированные импульсы ωри и ωsи; узел направления вращения УНВ и узел логики УЛ, формирующие в зависимости от знаков аналоговых сигналов ωs и ωр команд «вперед» или «назад», определяющих режим работы электропривода (двигательный или тормозной) и формирующих команды на пропускание на входы счетчика ГСК суммы и разности импульсных сигналов ωsи и ωри; генератор синусоидальных колебаний ГСК, преобразующий импульсные сигналы ω в синусоидальные кодовые сигналы sinω1t и cosω1t с помощью которых модулируются опорные сигналы и в КП; два регулятора тока РТ1–РТ2 пропорциональные; переключатели характеристик ПХ3–ПХ4, преобразующие однополярные сигналы ДТ в двухполярные; нелинейные звенья (НЗ1, НЗ2), поддерживающие постоянство коэффициента усиления тиристорных преобразователей в режимах непрерывного и прерывистого токов; функциональный преобразователь э.д.с. ФПЕ, компенсирующий нелинейности характеристик ТП. Система НЗ и ФПЕ образуют адаптивное устройство, линеаризующее структуру электропривода и улучшающее его динамические характеристики; формирователи э.д.с. ФЕ1 и ФЕ2, формирующие синхронизированный с активной составляющей тока статора синусоидальный сигнал е1; датчики проводимости вентилей ДПВ1 и ДПВ2, обеспечивающие переключение блока логики БЛ1 и БЛ2 только при отсутствии тока в цепи статора; система импульсно-фазового управления СИФУ, преобразующая управляющее напряжения, вырабатываемое системой автоматического регулирования электроприводом, в последовательность прямоугольных управляющих импульсов соответствующей фазы.

СИФУ выполнено по вертикальному принципу.

Работа схемы осуществляется следующим образом: задающее воздействие через ЗИ поступает на вход РС, где сравнивается с сигналом обратной связи по скорости ωр, снимаемым с тахогенератора GN. Регулятор скорости РС формирует аналоговый сигнал задания ωs, пропорционально которому задается приведенный к статору ток ротора . Сигнал, пропорциональный , подается на вход КП. На второй вход КП поступает сигнал задания амплитуды тока намагничивания Iμ. Координатный преобразователь преобразует опорные входные сигналы и Iμ в сигналы задания синусоидальных токов i=iα и i=iβ, поступающих на входы РТ1 и РТ2.

УНЧ преобразует аналоговый сигнал задания частоты скольжения ωs РС в прямоугольные импульсы с частотой следования, пропорциональной частоте скольжения ротора двигателя. Узел сложения-вычитания УСВ на основе информации о частоте скольжения ωsи и частоте вращения ωри, а также информации узла логики УЛ формирует сигнал задания скорости ротора ω1и. Если знаки этих сигналов совпадают, то УЛ выдает в УСВ команду на сложение импульсных сигналов, т.е. , что соответствует двигательному режиму работы. Если знаки ωsи и ωри не совпадают, то в УСВ происходит вычитание импульсных сигналов и двигатель переходит в тормозной режим работы.

Направление вращения вектора поля статора задается в УЛ в зависимости от знаков аналоговых сигналов ωs, ωр. Каналы управления тиристорными преобразователями ТП1 и ТП2 полностью аналогичны друг другу. Рассмотрим один из них. На входе П-регулятора тока РТ1 осуществляется алгебраическое сложение сигнала задания синусоидального тока iа и сигнала отрицательной обратной связи, формируемого задатчиком ДТ1 и ПХ3. Выходное напряжение поступает на вход НЗ1, имеющего характеристику обратную регулировочной характеристике преобразователя в зоне прерывистых токов, что обеспечивает постоянство общего коэффициента передачи в режимах непрерывного и прерывистого токов.

Формирователь э.д.с. ФЕ1 и функциональный преобразователь ФПЕ1 с арксинусной характеристикой компенсируют нелинейность характеристики «вход-выход» тиристорного преобразователя ТП1. Далее сигнал поступает на ПХ1 и на СИФУ, которое подает команду на открывание тиристоров.

Подробно описание электропривода ЭТА1-01 приведено в [32]. Недостатком данного электропривода является его однозонное регулирование, что не позволяет осуществлять регулирование с постоянной мощностью.

 

Предыдущая статья:Электроприводы постоянного тока Следующая статья:Электроприводы строгальных станков
page speed (0.0088 sec, direct)