Переходные процессы в частотно управляемых

   асинхронных электроприводах   

Появление на рынке современных электронных приборов вызвало революционные преобразования в управляемых электроприводах, в частности появление частотно регулируемых асинхронных электроприводов и приводов постоянного тока.

Структурная схема частотно - управляемого асинхронного электропривода с питанием от внешней сети через звено постоянного тока приведена на рис. 16.7. Звено постоянного тока состоит из трехфазной внешней сети, трехфазного неуправляемого мостового выпрямителя и LC -фильтра на стороне постоянного тока.  Здесь же приведена трехфазная мостовая схема инвертора на IGBT -транзисторах.

Рис.16.7. Структурная схема управляемого по частоте АД

Рис. 16.8. Структурная схема векторного частотно управляемого              асинхронного электропривода

Рис. 16.9. SPS -модель системы векторного частотно управляемого асинхронного электропривода

Рис. 16.10. Осциллограмма работы векторного частотно управляемого     асинхронного электропривода мощностью 37,3 кВт

Одним из вариантов реализации структурной схемы на рис.16.7 является векторная частотно управляемая схема асинхронного электропривода, структурная схема которой приведена на рис. 16.8.

В основе этой схемы положено использование модели асинхронного двигателя в обратной связи системы управления, реализованной в осях dq.  

На базы (управляющие электроды) транзисторов подаются импульсы управления от регулятора тока. Регулятор тока работает в ключевом гистерезисном режиме, сравнивая трехфазные токи с входа управляемого двигателя и вычисляемые с помощью модели АД. Поскольку модель двигателя работает в координатах dq, то предварительно используется обратное преобразование координат dq→abc.

Трехфазные токи с входа управляемого двигателя через прямое преобразование координат abc→dq используются также для вычислений режимных параметров модели АД: потокосцепления ротора , угла , токов .

Регулятор частоты вращения ротора Speed Controller с ПИ -законом регулирования сравнивает значения частоты вращения АД ω с заданной . Ошибка регулирования подается на регулятор, в результате работы которого рассчитывается электромагнитный момент модели с ограничением по его величине. 

В качестве параметров вектора задания в схеме используются частота вращения двигателя ω и потокосцепление ротора  модели.

На рис. 16.9 представлена SPS -модель системы векторного частотно управляемого асинхронного электропривода, выполненную в соответствии со структурной схемой, приведенной на рис. 16.8, а осциллограмма переходных процессов приведена на рис. 16.10.  

В SPS -модели привода в качестве начальных значений задавался электромагнитный моментный момент  модели системы управления и потокосцепление ; угловая частота до значения времени 1,75 с блоком  задавалась равной 100 рад/с (955 об/с); момент сопротивления блоком Load_torque задавался равным 100 Н*м.

После времени 1,75 с угловая частота задавалась равной 130 рад/с (1146 об/с), а момент сопротивления 200 Н*м.

Как следует из осциллограммы, заданные значения момента сопротивления и угловой скорости успешно отрабатывются системой управления. На рис.16.10 видно ограничение на значение электромагнитного момента, равное 300 Н*м.

Основные достоинства частотно управляемого элекропривода.

1. Возможность регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.

2. Экономия электроэнергии за счет меньших пусковых токов при запуске двигателя.