Глава 16. Типовые системы управления асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами

16.1. Общие положения

Универсальные регулируемые электроприводы переменного тока обычно строятся на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с частотным управлением. При этом в качестве источников питания применяются полупроводниковые преобразователи частоты, работающие в режиме источника напряжения (ПЧН) или источники тока (ПЧТ).

Целесообразный способ управления двигателем зависит от технических требований к системе электропривода. В электроприводах с ограниченным диапазоном регулирования и отсутствием динамических режимов работы применяется частотно-параметрический способ, при котором принудительно регулируется частота и действующее значение выходного напряжения ПЧН в соответствии с заданной скоростью.

В электроприводах с ограниченным диапазоном регулирования, к которым предъявляются высокие требования к динамическим режимам, применяется частотно-токовый способ, при котором принудительно регулируется частота и действующее значение выходного тока ПЧТ в зависимости от абсолютного скольжения двигателя при заданной скорости и действующей нагрузке.

В электроприводах с большим диапазоном регулирования скорости и высокими требованиями к динамическим характеристикам применяется регулирование мгновенных значений трехфазной системы питающих напряжений и токов с использованием векторного принципа регулирования.

16.2. Асинхронные электроприводы с частотно-параметрическим регулированием скорости

Наиболее простыми системами частотного регулирования являются частотно-параметрические системы. Такие системы обеспечивают диапазон регулирования скорости до D=10:1 при статизме по моменту S_M=5-10%. Обычно это разомкнутые по скорости системы частотного регулирования, у которых желаемое семейство механических характеристик асинхронного двигателя реализуется за счет формирования регулировочной характеристики преобразователя частоты – отношение амплитуды питающего напряжения к частоте .

Функциональная схема такой системы электропривода приведена на рис.16.1. Частотаf_ПЧ определяется величиной задаваемой скорости ω_з. Канал регулирования частоты преобразователя выпол-няется с линейной регу-лировочной характе-ристикой f_ПЧ(u_зс). В ка-нал регулирования на-пряжения включается функциональный пре-образователь ФП, кото-рый обеспечивает требуемое соотношение между частотой и напряжением G_ωз. При этом желательно предусмотреть отрицательную обратную связь по выходному напряжению U_ПЧ, чтобы преобразователь частоты обладал свойством источника напряжения. Это позволяет достаточно точно выполнять требуемый закон регулирования G_ωз. Наиболее часто встречающиеся законы регулирования рассмотрены в §10.1.

Электроприводы с частотно-параметрическим регулированием скорости примечаются в технологических установках, работающих в продолжительном режиме с относительно медленным изменением скорости. Такие системы целесообразно также применять, если по технологии требуется одновременное регулирование скорости группы однотипных электроприводов, например, рольгангов с индивидуальными приводами роликов. В этом случае преобразователь частоты является общим источником питания для группы приводов.