Текст статьи
Одна из возможных схем автоматического управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, управляемым с помощью тиристорного преобразователя частоты с автономным инвертором тока, представлена на рис. В ней силовая часть преобразователя сочетается с упрощенной схемой блока регулирования, формирующего необходимую связь между током и скольжением в статических и динамических режимах. Блок построен по принципу подчиненного регулирования.
Входными сигналами блока регулирования являются: задающее напряжение UЗС определяющее частоту автономного инвертора тока АИТ, напряжение отрицательной обратной связи по выпрямленному току Ui, снимаемое сдатчика тока ДТ, и напряжение U? отрицательной обратной связи по угловой скорости асинхронного двигателя, снимаемое с датчика ДС.Блок регулирования состоит из четырех операционных усилителей, выполненных на интегральных микросхемах.
Регулирование выпрямленного тока (и следовательно, тока статора двигателя) осуществляется с помощью регулятора тока РТ, воздействующего через систему управления выпрямителем СУВ на угол включения тиристоров управляемого выпрямителя УВ. Регулятор тока РТ собран на операционном усилителе по схеме ПИ-регулятора. На его вход через резисторы R10 и R11 подаются сигналы отрицательной обратной связи по току Ui и задающий сигнал UЗТ пропорциональный модулю скольжения двигателя. Регулятор РТ обеспечивает в статических режимах точное соответствие тока статора задающему сигналу U3T независимо от выходной частоты АИТ.
С помощью регулятора скольжения PC (работает подобно П - регулятору скорости в системе постоянного тока) производятся вычитание из задающего напряжения UЗС сигнала U?, пропорционального угловой скорости ротора, и усиление разностного сигнала, т. е. вырабатывается сигнал, пропорциональный скольжению двигателя.
Так как ток в звене выпрямленного напряжения не меняет своего знака независимо от режима работы двигателя, а скольжение свой знак изменяет, то знак задающего напряжения (UЗТ должен сохраняться неизменным независимо от знака скольжения. Операция выделения модуля напряжения |U?| производится с помощью диодов V14 и VI5 и инвертора знака, собранного на усилителе И.
На входе регулятора частоты РЧ производится суммирование сигналов скольжения с выхода PC и угловой скорости с датчика ДС, а напряжение Uf с выхода РЧ подается на систему управления автономным инвертором СУИ, управляющую выходной частотой АИТ. Таким образом, регуляторы тока РТ и частоты РЧ подчинены регулятору скольжения PC, Но выходной сигнал PC не является задающим сигналом для регулятора РЧ, в частности, потому, что на этот регулятор вводится не отрицательная, а положительная обратная связь по угловой скорости.
Рисунок 1 – Схема автоматического управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, управляемым тиристорным преобразователем с автономным инвертором тока.
Стабилитрон V13 предназначен для ограничения скольжения (если для подачи UЗС на вход PC не используется задатчик интенсивности), а следовательно, значения тока в переходных и аварийных режимах.
Параметры регулятора частоты РЧ выбраны так, что с увеличением нагрузки на валу двигателя на рабочем участке его механической характеристики частота на выходе АИТ остается постоянной вследствие того, что уменьшение сигнала угловой скорости компенсируется соответствующим увеличением сигнала скольжения. Пропорционально увеличению сигнала скольжения растет ток двигателя. Коэффициент пропорциональности подобран таким, чтобы жесткость механической характеристики была такой же, как у естественном характеристики двигателя. При дальнейшем увеличении момента нагрузки открывается стабилитрон V13, после чего скольжение, ток и момент двигателя остаются постоянными, а частота на выходе АИТ и угловая скорость двигателя снижаются, что соответствует вертикальному участку механической характеристики.
Темп пуска определяется заданными значениями максимального скольжения, тока и момента, развиваемого двигателем, а также статическим моментом и не зависит от UЗС.
Торможение двигателя осуществляется отключением напряжения UЗС. При этом торможение происходит с отдачей энергии в сеть. В этом случае открывается стабилитрон V13, но уже при другом знаке сигнала скольжения по сравнению с пуском, и на входе РЧ сигнал скольжения теперь вычитается из сигнала угловой скорости, частота на выходе ЛИТ уменьшается, и двигатель переходит в генераторный режим (скольжение стало отрицательным).
По мере снижения угловой скорости снижается частота, происходит частотное торможение, как и пуск, при неизменных значениях тока, момента двигателя и скольжения.
При реверсировании двигателя (изменение полярности UЗС) сначала осуществляется торможение до полной остановки с последующим бесконтактным переключением чередования фаз на выходе АИТ, осуществляемым посредством системы управления инвертором, после чего двигатель разгоняется в обратную сторону.
Стабилитроны V16, установленные в цепи обратной связи регулятора тока, ограничивают максимальный уровень сигнала управления выпрямителем U?, т. е. максимальные значения ЭДС в выпрямительном и инверторном режимах его работы.