ЖУРНАЛ СТА №4/2000

Режим с линейной зависимостью между напряжением и частотой (U/f=const) реализуется простейши- ми преобразователями частоты для обеспечения постоянного момента нагрузки и используется для управле- ния синхронными двигателями или двигателями, подключенными парал- лельно. Вместе с тем при уменьшении частоты, начиная с некоторого значе- ния, максимальный момент двигателя начинает падать. Для повышения мо- мента на низких частотах в преобра- зователях предусматривается функ- ция повышения начального значения выходного напряжения, которая ис- пользуется для компенсации падения момента для нагрузок с постоянным моментом или увеличения начального момента для нагрузок с высоким пус- ковым моментом, таких, например, как промышленный миксер. Для ре- гулирования электроприводов на- сосов и вентиляторов используется квадратичная зависимость напряже- ние/частота (U/f 2 = const). Этот ре- жим, так же как и предыдущий, мож- но использовать для управления па- раллельно подключенными двигате- лями. Перечисленные режимы управления достаточны для большинства приме- нений. Вместе с тем для повышения качества управления приводом требу- ется использование других, более совершенных методов управления. К ним относятся метод управления по- токосцеплением (Flux Current Control — FCC) и метод бессенсорного векторно- го управления (Sensorless Vector Cont- rol — SVC). Оба метода базируются на использовании адаптивной модели электродвигателя, которая строится с помощью специализированного вы- числительного устройства, входящего в состав системы управления преоб- разователя. Наиболее точное и эффективное уп- равление обеспечивает режим вектор- ного управления без датчика обратной связи по скорости (SVC). Если в двига- телях постоянного тока имеются две обмотки (статорная, или возбуждения и роторная, или якорная), что позволя- ет управлять раздельно скоростью вра- щения (ток возбуждения) и электро- магнитным моментом (ток якоря), то в двигателях переменного тока с корот- козамкнутым ротором имеется всего лишь одна статорная обмотка, ток че- рез которую формирует возбуждающее магнитное поле и определяет вращаю- щий момент. С этим и связаны все трудности управления электродвигате- лем. Выход остается один: необходимо управлять амплитудой и фазой статор- ного тока, то есть его вектором. Однако для управления фазой тока, а значит, и фазой магнитного поля статора отно- сительно вращающегося ротора необ- ходимо знать точное положение ротора в любой момент времени. Эта задача может быть решена с использованием датчика положения, например, шиф- ратора приращений. В такой конфи- гурации привод переменного тока по качеству регулирования становится сопоставимым с приводом постоянно- го тока. Но в составе большинства стандартных электродвигателей пере- менного тока встроенные датчики по- ложения отсутствуют, поскольку их введение неизбежно ведет к усложне- нию конструкции двигателя и сущест- венному повышению его стоимости. Применение же современной тех- нологии векторного управления поз- воляет обойти это ограничение путем использования математической адап- тивной модели двигателя для предска- зания положения ротора. При этом система управления должна с высокой точностью измерять значение выход- ных токов и напряжений, обеспечивать расчет параметров двигателя (сопро- тивление статора, значение индуктив- ности рассеяния и т.д.), точно моде- лировать тепловые характеристики двигателя, сообразовывать параметры двигателя с различными режимами его работы, осуществлять большой объем вычислений с очень высокой скоро- стью. Последнее обеспечивается при- менением в составе системы управле- ния преобразователя специализиро- ванных интегральных схем ASIC (Applications Specific Integrated Circuit). Векторное управление без датчиков обратной связи по скорости позволяет обеспечить динамические погрешнос- ти, характерные для регулируемого привода с замкнутой обратной связью. Однако полное управление моментом при скорости, близкой к нулевой, не- возможно без обратной связи по ско- рости. Такая обратная связь становится необходимой и для достижения по- грешности регулирования менее 1%. Контур обратной связи при этом легко реализуется с помощью самого преоб- разователя частоты. Вместе с тем режим векторного уп- равления не может быть использован для синхронных или реактивных син- хронных электродвигателей, для груп- пы двигателей, включенных парал- лельно, а также для двигателей, чья номинальная мощность меньше по- ловины мощности преобразователя частоты или превышает ее. Способы останова и режимы торможения электродвигателя Для того чтобы быстро остановить или замедлить скорость механизма, приводимого во вращение электродви- гателем, наряду с механическими при- меняют и электрические способы тор- можения. Сущность электрических способов торможения состоит в том, что электрическая машина в этот пе- риод из двигательного режима перево- дится в генераторный и, следователь- но, создает электромагнитный момент, направленный против движения. Самый простой способ останова — выбег электродвигателя. Двигатель от- ключается от питающей сети и оста- навливается по инерции. При этом время до полного останова не регули- руется и определяется инерционными свойствами двигателя и его нагрузки. Регулируемое время торможения обеспечивает генераторный способ, заключающийся в том, что преобразо- ватель с необходимой скоростью об зоР / АППАРА ТныЕ СР Е дС Т вА 9 СТА 4/2000 www.cta.ru Вращающий момент Экструдер, миксер Насос, вентилятор Конвейер, компрессор Скорость вращения Ðèñ. 3. Ìåõàíèчåñêèå õàðàêòåðèñòèêè òèïèчíûõ íàãðóçîê