Запорожец  Издания 

0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

измерения других электромагнитных переменных, о чем будет сказано ниже.

На рис. 1.2 приведены разложения вектора по осям (а, р) и (/, 2). Составляющие вектора Is в системе координат (а, Р):

- /л - i {/в + /с); /.р = {1в~ /с), (1.5)

где 1ат 1вг /с - мгновенные токи фаз статора.

В систему координат (1,2) проекции вектора тока La., пересчитываются с помощью уравнений:

1 = а «05 Т] + sin % = - Isa Sin Т] + I, COS Т].

Заметим, что проекции вектора тока статора в системе координат (/,2) представляются сигналами постоянного тока и не зависят от частоты питания машины. Учитывая интерпретацию составляющих тока статора, система управления может строиться аналогично системам управления машинами постоянного тока - управления моментной составляющей тока статора Isz с целью формирования электромагнитного момента машины и квадратурной составляющей тока /si, определяющей модуль главного потокосцепления [см. выражение (1.2)], и управления модулем главного потокосцепления.

Аналогичная интерпретация векторного управления приведена в работе [1].

1.2. Особенности работы преобразователей частоты в асинхронных приводах с векторным управлением

Для реализации векторного управления необходимо формировать многофазную систему напряжений (токов), подаваемых на статор асинхронной машины, жестко фазированный с опорным вектором. Мгновенное положение этого вектора задано его проекциями на оси координат, которые представляются сигналами в виде двух фаз напряжений. Управляющие преобразователем сигналы представлены многофазной системой напряжений, поэтому наиболее естественно организовать включение тиристоров преобразователя частоты по мгновенным значениям этой многофазной системы напряжений.

Тиристорные преобразователи частоты со звеном постоянного тока для электроприводов с асинхронными двигателями выпускаются в настоящее время с силовой схемой, приведенной на рис. 1.3. Напряжение сети подается на управляемый нереверсивный мостовой тиристорный выпрямитель В. Выпрямленное напряжение через дроссель Д/?з и параллельно ему включенный конденсатор Сф подается на тиристорный автономный инвертор И. Управление выпрямителем осуществляется блоком БСУВ, а управление инвертором - блоком БСУИ.

Преобразование постоянного напряжения в трехфазное требуемой частоты осуществляется посредством коммутации тири-

1.3. Силовая схема ТПЧ со звеном ппстоянного тока

ВСУд

БСУИ

1.4. Структурная схема блока вычисления модуля

сторов В определенной последовательности. Время открытого состояния каждого тиристора составляет 2л/3 с интервалом л/3 периода выходного напряжения преобразователя. Таким образом, при коммутации тиристоров инвертора в каждый момент времени одновременно открытыми оказываются два тиристора. Закрытие тиристоров инвертора осуществляется с помощью коммутирующих конденсаторов. Дроссели Дру и Цр2 служат для предотвращения мгновенного разряда коммутирующих конденсаторов в контурах коммутации тиристоров. Диоды используются для отделения коммутирующих конденсаторов от нагрузки.

В схемах ТПЧ обычно отсутствует естественная возможность обмена энергии между нагрузкой и питающей сетью. В связи с этим в ТПЧ для асинхронных двигателей АЦ включен еще один диодный мост ОМ. Этот мост обеспечивает пропуск реактивной энергии асинхронного двигателя, В серийно выпускаемых преобразователях частоты реализуется управление только амплитудой и частотой напряжения, питающего двигатель. Для векторного управления асинхронными двигателями системы им-пульсно-фазового управления тиристорами ТПЧ требуют изменения для реализации управления не только частотой и амплитудой, но и фазой напряжения, подаваемого на двигатель, В системах векторного управления сигнал, поступающий в ТПЧ, представляет собой двухфазное напряжение переменного тока, модулированное по частоте, амплитуде и фазе. В ТПЧ этот сигнал определяет частоту, амплитуду и фазу напряжения, которое поступает на двигатель.



Hzrbi--1

CZh

1.5. Схема преобразования сигналов

1.2.1. ТПЧ со звеном постоянного тока. Для преобразователей со звеном постоянного тока из управляющего сигнала выделяются:

сигнал модуля напряжения, кочк торый воздействует на выпрямитель ТПЧ;

сигнал частоты и фазы напряжения, который воздействует на инвертор ТПЧ.

Сигнал модуля напряжения выделяется в блоках вычисления модуля (БВМ). Структурная схема блока приведена на рис. 1.4, Сигналы напрял<ения t/фа и возводятся в квадрат, суммируются и после извлечения квадратного корня получается сигнал модуля напряжения \U\. Этот сигнал поступает в выпрямитель преобразователя ТПЧ.

Канал инвертора преобразователя ТПЧ используется для управления частотой и фазой напряжения, поступающего на асинхронный двигатель. Для управления частотой или фазой напряжения инвертора сигналы f/* и U* преобразуются в сигналы t/** и U7 с единичной амплитудой (рис. 1.5). Это осуще-

ствляется делением сигналов t/* и U* на модуль . Сигнал

модуля напряжения \ Us \ через блоки формирующего устройства

ФСУ и распределителя импульсов РУ подается на тиристоры выпрямителя. Схема преобразования сигналов f/* и t/ в единичные сигналы и* и t/p* приведена на рис. 1.5, Здесь используются решающие усилители ОУ и ОУ2 с умножителями в кон-

турах обратной связи. Выходное коэффициенте усилителей

Uj{k

напряжение при большом

(1.6)

+ Us

) - Ual Us

+ Us

) - иЦ Us

Эти единичные управляющие сигналы требуемой частоты и

фазы напряжения поступают в блок управления инвертором ТПЧ,

На рис. 1.6 приведена функциональная схема управления ТПЧ со звеном постоянного тока в системе асинхронного привода с векторным управлением. На вход преобразователя по-

ступают сигналы управления Ua и t/p. В блоке выделения сигнала модуля напряжения БВМ вырабатывается сигнал управления выпрямителем преобразователя ТПЧ. В блоке деления БД

управляющие сигналы Ua и f/p преобразуются в сигналы с еди-

БЛСН

К uhSepmpy

к ёыпршателю

1.6. Функциональная схема управления ТПЧ со звеном постоянного тока

ЯИЧНОЙ амплитудой UZ, t/p* Эти сигналы в преобразователе фаз ПФ преобразуются в трехфазные t/д, t/s, Uc и поступают в блок преобразования синусоидальных напряжений в импульсы управления тиристорами БПСН. В блоке БПСН имеется три одинаковых канала, в которых по точкам перехода синусоидальных напряжений через нуль формируются импульсы управления тиристорами инвертора ТПЧ. Управляющие импульсы инвертора и выпрямителя передаются на тиристоры через распределительные устройства РУи и РУв- Следовательно, в данном случае для привода с векторным управлением системы импульсно-фазового управления (БСУВ, БСУИ) тиристорных преобразователей частоты должны быть заменены новыми в соответствии с функциональной схемой рис. 1.6, Для использования стандартных преобразователей частоты без переделки блоков управления используются специальные схемы управления, которые дополняют основные схемы векторного управления приводом,

1,2.2, ТПЧ со звеном постоянного тока и дополнительной следящей системой по фазе выходного напряжения преобразо-


1.7. Функдиональцал СШа привода с ТПЧ при векторном управлении



O.CTJ

1.8. Структурная схема управления инвертором привода с ТПЧ

вателя. Использование стандартных ТПЧ со звеном постоянного тока и двухканальной СИФУ управлением по частоте и амплитуде возможно и в приводах с векторным управлением по схеме, приведенной на рис. 1.7. Дополнительное устройство выполнено в виде следящей системы по фазе выходного напряжения ТПЧ относительно входных сигналов Us 13 и t/523.

Для управления частотой и фазой напряжения инвертора ТПЧ используется входной блок преобразования сигналов [/* и [/р в сигналы с единичной амплитудой ?У** = со5ф и [/р*=81Пф, блоки слежения за частотой и фазой выходного

напряжения ТПЧ. В числе этих блоков блок преобразования трехфазного напряжения ТПЧ в двухфазное -ЯФ, блок выделения модуля ВМ напряжения ТПЧ. Эти сигналы являются сигналами обратной связи в системе управления частотой и фазой напряжения инвертора ТПЧ.

В блоках БМу и БМ2 единичные сигналы перемножаются и поступают на суммирующий усилитель ОУ5, на выходе которого получается сигнал управления инвертором

у. и

(1.7)

Таким образом, устройство сравнения вычисляет сигнал, пропорциональный синусу разности фаз входной и выходной системы напряжений (sinArin). В зоне малой разности фаз Аг1и < п/б sinArin Аги, поэтому применение ПИ-регулятора фазы РФ обеспечивает статическую ошибку по фазе, равную нулю.

При этих предположениях структурная схема системы управления получается такой, как показано на рис. 1.8.

Передаточная функция замкнутой системы управления фазой напряжения ТПЧ имеет вид

{TilK. с п) + T,s + 1

(1.8)

где Г], Гг-постоянные времени ПИ-регулятора; йо. сп - коэффициент обратной связи по фазе.

Выбор Г1 = 2/йо. T2 = k

о. с

позволяет обеспечить астати-

ческое регулирование фазы без перерегулирования; частота Qq, которая определяется по полосе пропускания привода по угловой скорости, не должна превышать (3-4)-кратного значения.

Существенное упрощение системы управления может быть достигнуто при учете специфики входных сигналов тиристорного

u**ul*

"I I

БПСН

"1

ФСУ.

I

1.9. Схема управления преобразователем ТНПЧ

Преобразователя. Для инверторов с 2л;/3 углами открытия тиристоров схема управления тиристорами сводится к схеме фик-<:ации максимумов из трех сигналов входной трехфазной системы напряжений и формирователей длинных импульсов включения тиристоров инвертора [2].

i.2.3. ТНПЧ без явного звена постоянного тока. В системах векторного управления с тиристорными преобразователями типа ТНПЧ из управляющих сигналов системы векторного управления ul и Ul формируются сигналы фазового регулирования тиристоров для получения требуемого уровня напряжения и сигналы управления частотой и фазой напряжения на выходе ТНПЧ. В отличие от ТПЧ в ТНПЧ эти сигналы объединяются и действуют на группы тиристоров каждой фазы. Частота и фаза выходного напряжения преобразователя определяется длительностью интервалов попеременного открытия групп тиристоров.

На рис. L9 показана функциональная схема управления амплитудой, частотой и фазой ТНПЧ. На входе системы управления имеется блок БВМ выделения модуля напряжения \Us\ по

сигналам f/a и t/p и блок деления БД для выделения единичных

сигналов и*а и f/p*. Сигнал модуля напряжения далее поступает на фазосмещающие устройства выпрямительных и инверторных групп тиристоров ФСУв и ФСУи. Сигналы от ФСУв и ФСУи преобразуются в фазоимпульсных устройствах ФИ и ФЯи и через блоки системы управления тиристорами СУв и СУи подаются на тиристоры ТНПЧ. Регулирование напряжения ТНПЧ производится таким же способом, как и регулирование напряжения реверсивного тиристорного преобразователя постоянного тока.



0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22