Один из способов скалярного управления электроприводом

Исаев Игорь Николаевич / Isaev Igor Nikolaevich – кандидат технических наук, доцент,

кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок,

Нижнетагильский филиал Уральского федерального университета, г. Нижний  Тагил

Аннотация: актуальность предлагаемой статьи объясняется необходимостью выбора рациональной системы электропривода. Под этим понимается определение наиболее простой системы с необходимыми техническими характеристиками.

Ключевые слова: электропривод, управление, диапазон, быстродействие, перерегулирование.

Скалярное частотное управление применяется в электроприводах с двигателем переменного тока для механизмов, предъявляющих высокие требования к статическим механическим характеристикам при умеренных требованиях к диапазону регулирования скорости (до 10:1) и в части динамических свойств. Наиболее распространенный закон частотного управления при этом – закон постоянства модуля потокосцепления статора и ротора. Кроме того, система должна обеспечивать устойчивость с необходимым запасом. При более жестких требованиях к приводу в части статических и динамических свойств применяются алгоритмы векторного полеориентированного управления, позволяющие обеспечить наилучшие характеристики путем раздельного регулирования потокообразующей и моментообразующей составляющих тока или системы прямого управления моментом [1]. Таким образом, при выборе электропривода необходимо учитывать возможные варианты и при прочих равных условиях отдается предпочтение наиболее простому. Если речь идет о скалярном управлении, то наиболее простым и эффективным решением может оказаться частотное управление в разомкнутой системе [2]. На рис.1 представлена модель в программе MatLAB схемы разомкнутого электропривода с автономным инвертором. Двигатель – 3.73 кВт, 460 В.

Рис. 1.Электропривод с разомкнутой системой управления

 Выпрямитель с фильтром представлен в виде источника постоянного напряжения. В системе рассматриваются режимы разгона и торможения при постоянстве отношения напряжения на статоре и частоты. Кроме того, в системе исследуется режим наброса и сброса реактивной нагрузки на валу двигателя. При разгоне частота и напряжение возрастают, при торможении уменьшаются. Темп ступенчатого изменения этих параметров может задаваться любым таймером. В схеме он реализован шестью блоками, которые вместе выполняют функцию задатчика интенсивности – «ZI». Переключаемые частоты и напряжения (диапазон 1 – 6) формируются в объединенном блоке «Subsystem2», который представлен на рис.2. Гармонические напряжения на всех частотах не имеют искажений, так как вычисляются по известным из тригонометрии формулам двойных, тройных и половинных углов [3]. В качестве примера в статье за шесть ступеней достигается частота 50 Гц при продолжительности каждой ступени - 0.16с. При торможении частота с тем же темпом уменьшается до 8.3Гц и напряжение меняется пропорционально частоте. На рис.1 с помощью усилителя с коэффициентом «К» устанавливается отношение напряжения к частоте. Блок, имеющий стандартную структуру для перехода от двух фаз к трем – «Subsystem».