Рекомендации по выбору схем и способов коммутации ВД

Рассмотренные выше разнообразные схемы соединения секций, алгоритмы и способы коммутации позволяют гибко решать вопросы синтеза привода с учетом разнообразных требований по статическим характеристикам, энергетическим показателям и динамическим свойствам. Односекционные и двухсекционные двигатели при нереверсивном питании имеют наиболее дешевую схему управления при минимальном числе силовых ключей и чувствительных элементов ДПР (1 или 2) и при простейшей реализации канала управления коммутацией. Основным недостатком таких двигателей является отсутствие пускового момента. Для их пуска делают несимметричную магнитную систему при неравномерном воздушном зазоре, в результате чего при отключенной секции ротор устанавливается в определенное состояние, обеспечивающее начальное угловое рассогласование вектора н.с. индуктора относительно магнитной оси секции. Поэтому при подаче питания на секцию возникает электромагнитный момент, вращающий ротор в определенном заданном направлении. Такие двигатели могут быть рекомендованы в несиловых приводах с простой циклограммой движения, например в приборных вентиляторах, оптических модуляторах и др.

Следующими по простоте реализации являются приводы на основе трехсекционного двигателя при нереверсивном питании. Здесь требуется только три силовых ключа с соответствующими каналами управления коммутацией. Такие двигатели имеют достаточный пусковой момент, мало проигрывают трехсекционному двигателю с реверсивным питанием по электромагнитному к.п.д., хорошо управляются в двигательном режиме и реверсируются. Недостатком приводов с такими двигателями является сложность реализации тормозных режимов и большие пульсации электромагнитного момента, что ограничивает их применение в приводах прецизионных следящих систем и систем стабилизации скорости. Однако они с успехом могут быть использованы в силовых приводах со сложной циклограммой движения.

Трехсекционные двигатели при реверсивном питании требуют, по крайней мере, шесть силовых ключей с тремя каналами управления коммутацией. Это удорожает схему по сравнению с нереверсивным питанием, но существенно расширяет возможности привода в реализации тормозных режимов, уменьшает пульсации момента и приближает характеристики привода по регулировочным и динамическим свойствам к характеристикам приводов с коллекторным двигателем. Такие двигатели могут быть рекомендованы в следящем приводе и в системах регулирования скорости. Как мы отмечали, для таких двигателей возможна 120- и 180-градусная коммутация. Можно отметить, что 180-градусная коммутация позволяет повысить момент двигателя, исключает пульсации момента, обусловленные электромагнитными коммутационными процессами, но обеспечивает более низкий, по сравнению со 120-градусной коммутацией, электромагнитный к.п.д., особенно при низких скоростях вращения и относительно малых значениях индуктивности секций. Это необходимо учитывать при выборе способа коммутации трехсекционного двигателя.

Как мы показали выше, двухсекционный двигатель при реверсивном питании может быть реализован по двум схемам: при соединении секций в общую точку и при гальванически развязанных секциях. Первая схема имеет ту же схему силовой части инвертора, что и трехсекционный двигатель, т.е. содержит шесть силовых ключей. Но при этом необходимо только два канала формирования сигналов управления ключами и два чувствительных элемента ДПР и в этом отношении имеется определенное преимущество указанной схемы по сравнению со схемой трехсекционного ВД. Такая схема позволяет реализовать только 90-градусную коммутацию. Вторая схема требует восьми силовых ключей и позволяет реализовать как 90-, так и 180-градусную коммутации. Первая обеспечивает более высокий электромагнитный к.п.д., а вторая – больший момент и лучшие регулировочные свойства двигателя. Учитывая это, схема с гальванически развязанными секциями может быть рекомендована в том случае, если необходимо обеспечить форсированный пуск двигателя и высокий к.п.д. в установившемся режиме. В общем случае можно отметить, что двухсекционные двигатели, не имея преимуществ перед трехсекциоными, уступают последним по электромагнитному к.п.д. и пульсациям момента.

Двигатели при реверсивном питании с числом секций больше трех используются для обеспечения специальных требований по надежности привода, для уменьшения пульсаций момента или при необходимости реализации или перестройки сложных алгоритмов коммутации.