Произведена краткая оценка текущего состояния асинхронного электропривода, отмечены тенденции и перспективы развития
The brief estimation of the current condition of the asynchronous electric drive is made, the tendencies and prospects of development are marked
Значительная часть электроэнергии потребляется асинхронными двигателями [1]. Следовательно, одним из направлений энергосбережения является внедрение регулируемого асинхронного электропривода (ЭП), обладающего известными преимуществами.
Системы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такого ЭП является двигатель, имеющий высокую стоимость и требующий обеспечения условий работы. Применение в качестве исполнительных устройств двигателей переменного тока открыло возможность увеличения мощности и улучшения перегрузочной способности ЭП, недостижимых при использовании двигателей постоянного тока вследствие ограничений по условиям коммутации. Отсутствие коллектора, кроме того, значительно расширяет область применения ЭП и обеспечивает экономию меди [3].
Управление координатами ЭП переменного тока гораздо сложнее, чем постоянного, так как асинхронные двигатели являются нелинейными многомерными объектами, характеризующиеся нелинейными зависимостями и перекрёстными связями между регулируемыми параметрами [3].
При невысоких требованиях к диапазону регулирования частоты вращения двигателя и стабильности поддержания заданных параметров, целесообразно реализовывать скалярное управление. Разновидностей таких систем много. Применяются они в случае использования инверторов напряжения, в том числе с ШИМ, обеспечивают диапазон регулирования не хуже (10-20):1 и приемлемы для большинства применений ЭП [2].
Для быстродействующих приводов с широким диапазоном регулирования, требуются векторное управление. Доля таких приводов постоянно растёт и на сегодняшний день составляет 5% от общего числа [2].
Системы векторного управления характеризуются объёмом вычислительных операций. До не давнего времени такие системы реализовывались на аналоговой элементной базе и обладали недостатками, связанными с температурной зависимостью параметров компонентов и низкой надёжностью. Этих недостатков лишены цифровые системы, кроме того, программно легко модернизировать алгоритм управления.
Ряд фирм выпустили на рынок новые микроконтроллеры для управления двигателями на базе процессоров для обработки сигналов. Встроенная периферия и высокая производительность центрального процессора (более 20 млн.оп./сек.) обеспечивает самые современные алгоритмы управления инверторами [2] и позволяет существенно снизить стоимость и повысить надёжность системы.
Стремление предельно удешевить привод приводит к постепенному отказу от датчиков механических перемещений и переходу к системам бездатчикового управления, где для оценки координат привода используются специальные цифровые наблюдатели. Это возможно только при высокой производительности центрального процессора, когда система дифференциальных уравнений, описывающих поведение привода, может быть решена в реальном времени [2].
Очевидно, что развитие энергосберегающих систем напрямую связано с дальнейшей разработкой и внедрением частотно-управляемого асинхронного ЭП, эффективность которого, в свою очередь, определяется совершенствованием алгоритмов управления и элементной базы.
1. Попович Н.Г., Пересада С.М., Ковбаса С.Н., Король С.В.
Энергетически эффективные алгоритмы управления асинхронными двигателями
электромеханических систем. Украина, Киев. Национальный технический университет
Украины “КПИ”.
2. Козаченко В. Основные тенденции развития
встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам. //
ChipNews. №1 1999г.
3. Слежановский О.В. Промышленный объектно-ориентированный
электропривод. // Электротехника. – 2001. -№1. С. 2-6.