Управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом

К системам управления асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами промышленного назначения, исследованию которых посвящено большое число работ, предъявляется ряд общих требований:

  • – близкое к нормированному качество электромеханических процессов (под нормированными понимаются стандартные электромеханические процессы, присущие современным электроприводам постоянного тока с подчиненным регулированием координат);
  • – рабочий диапазон регулирования скорости двигателя, как правило, не более чем 1: 20 вниз и 1,2: 1 - вверх от номинальной скорости;
  • – быстродействующее регулирование динамичных приводов (работающих с частотными режимами пуска, торможения, реверса, наброса и сброса нагрузки);
  • – экономичное регулирование нединамичных приводов (приводы насосов, вентиляторов);
  • – отсутствие датчиков внутри и на валу электродвигателя.

Формирование близких к нормированным электромеханических процессов такого сложного и нелинейного объекта автоматического регулирования, каким является асинхронный частотно-регулируемый электропривод, представляет собой непростую техническую задачу. Необходимость же этого требования обусловлена сложными динамическими режимами машин циклического действия.

Рабочий диапазон регулирования скорости равный 1: 20 - вниз и 1,2: 1 - вверх от номинальной скорости, удовлетворяет на практике подавляющему большинству общепромышленных электроприводов, работающих в различных отраслях промышленности. Дальнейшее расширение диапазона частот низких значений скорости ограничено неравномерностью вращения ротора двигателя из-за воздействия фактической несинусоидальности формы выходных напряжений (токов) инверторных преобразователей частоты (ПЧ) на электромагнитный момент двигателя. Ограничение верхних значений скорости обусловлено условиями механической прочности подшипниковых узлов и электрических обмоток двигателя.

Требование отсутствия датчиков внутри или на валу электродвигателя определяется стремлением облегчить проектантам и службам эксплуатации задачу практического создания и внедрения регулируемого асинхронного электропривода и, особенно, упростить замену нерегулируемого привода частотно-регулируемым. При этом использование серийных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей (без дополнительной установки вращающихся узлов на валу или датчиков внутри машины) существенно повышает эксплуатационную надежность в условиях работы в запыленной, агрессивной и взрывоопасной среде.

Исходя из рассмотренных требований к регулированию, используются следующие подходы к построению автоматических систем частотного регулирования (АСЧР) асинхронным электроприводом:

  • – применение векторного или квазивекторного управления;
  • – использование косвенных способов регулирования и измерения параметров режима электропривода;
  • – применение эффективных (оптимальных) способов частотного управления;
  • – упрощение технической реализации АСЧР.

Векторное и квазивекторное управление являются базовыми принципами получения нормированных (или близких к нормированным) электромеханических процессов асинхронного привода.

Косвенные способы регулирования и измерения параметров режима электропривода (электромагнитного момента, потокосцепления, ЭДС двигателя и др.) служат для исключения установки датчиков внутри или на валу двигателя. Кроме этого, использование данных способов является эффективным техническим приемом получения «гладких» по форме сигналов обратных связей (необходимых для функционирования аналоговых автоматических регуляторов) о средних значениях параметров режима электропривода.

На основе известных эффективных способов частотного управления: при постоянстве магнитного потокосцепления двигателя (для скоростей равной или ниже номинальной) или при постоянстве статорного напряжения или ЭДС двигателя (для скоростей выше номинальной) - в асинхронных электроприводах создается высокое быстродействие и повышенная перегрузочная способность по моменту при хороших энергетических показателях.

При современном состоянии аппаратной базы средств управления упрощение технической реализации АСЧР определяется, главным образом, уменьшением в ней количества автоматических регуляторов сложных вычислителей и информационных датчиков непосредственно измерения, связанных с потенциалом силовой части непосредственно.

Сложность структуры системы управления частотно-регулируемыми электроприводами, нелинейности звеньев не позволяют получить адекватную математическую модель для построения системы управления. Поэтому для такой системы целесообразно использовать фаззи-управление, требующее для построения регуляторов минимальное количество информации о координатах и параметрах системы.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >