suep_metod_sem2 / suep_metod_sem2 / 5.4 - Понятие о скалярном частотном управлении

Понятие о скалярном частотном управлении

Принцип скалярного частотного управления асинхронным ЭП основан на изменении текущих частоты и амплитуд (действующих значений) координат АД, таких как напряжения, токи и магнитные потокосцепления двигателя. При частотном управлении используют короткозамкнутые АД, реже – АД с фазным ротором для искусственного смягчения механических характеристик.

К системам частотного скалярного управления, как правило, не предъявляют высоких требований по точности и по качеству переходных процессов. В то же время такие системы, даже без использования ОС по скорости, позволяют получить механические характеристики с жесткостью, не уступающей жесткости характеристик, обеспечиваемых в СУЭП постоянного тока. Кроме жесткости характеристик, важным требованием к системам скалярного управления является обеспечение перегрузочной способности АД по максимальному (критическому) моменту не ниже заданного уровня.

Ввиду простоты реализации скалярного принципа управления разомкнутые и замкнутые системы "ПЧ – АД" со скалярным управлением имеют очень большое распространение.

Взависимости от способа скалярного управления АД различают:

частотное управление, когда выполняется совместное регулирование амплитуды и частоты напряжения, подводимого к статору двигателя;

частотно-токовое управление, когда выполняется совместное регулирование амплитуды и частоты тока статора двигателя (не может быть реализовано без использования ОС по току).

Впростейшей разомкнутой системе (рис.5.29) частота fS (или угловая частота S 2 fS ) и модуль USm (действующее значение USe) напряжения питания

формируются преобразователем частоты на базе АИН в зависимости от значения напряжения задания UЗ.

~

			Uy.f		ПЧ
			ФП
U	З	US.H	т.г.п. U	y.U

ЗИ

UЗ.f

fS.H iS

M

Рис.5.29. Функциональная схема простейшей разомкнутой системы скалярного частотного управления.

Для обеспечения требуемых жесткости характеристик и перегрузочной способности в функциональном преобразователе ФП реализуют определенную зависимость между напряжениями задания частоты

UЗ. f S.З

k

и напряжением задания амплітуди

UЗ.U USm.ЗkU ,

соответствующее так называемому

закону частотного управления

US f S . Эта зависимость для на-

пряжений задания, соответствующих

fS fS.H (и USm USm.H ), может

иметь линейный или нелинейный ха-

рактер, но для fS fS.H всегда соответствует прямой, параллельной оси частот,

поскольку повышение напряжения на двигателе сверх номинального в общем случае недопустимо.

Поэтому закон управления обеспечивает требуемые характеристики ЭП в первой зоне (вниз от номинальной частоты fSH), а при необходимости регулирования скорости АД выше номинальной (если механизм может работать по принципу постоянства мощности) при увеличении частоты свыше fSH допустимый момент и перегрузочная способность АД будет снижаться обратно пропорционально частоте. Если в первой зоне регулирования скорости магнитный поток Ф ~ US fS , то во второй зоне поток снижается с ростом fS.

Точку, соответствующую границе зон регулирования скорости на характеристике ФП, называют точкой гашения поля (т.г.п. на характеристике ФП рис.5.29).

Диапазон регулирования скорости в разомкнутой системе обычно не превышает 10:1 (при постоянной нагрузке). Ограничение токов и моментов при пуске АД достигается в разомкнутой системе включением в цепь управления задатчика интенсивности.

Основной недостаток систем скалярного частотного управления заключается в трудности реализации качественного регулирования в переходных динамических режимах, в т.ч. ограничения координат ЭП (напряжений, токов, моментов) при возможных перегрузках со стороны механизма или отклонениях напряжения питающей сети. Причиной этому является сложность электромагнитных процессов, протекающих в АД.