В наст. время основным вариантом регулирования ЭП становится ЭП переменного тока. Его широк. Применения в промыш. стало возможным в связи с развитием как силовой полупроводниковой техники, так и микропроцессорной, с помощью которых можно реализовать весьма сложные процессы управ-я дв-лем. Наиболее распростр. Приводом явл-ся привод на основе системы ПЧ – АД.
Основной разновидностью этих ЭП явл-ся ПЧ – АД с АИН (с автономным инвертором напряжения)
 |
Схема силовой части АИН
В простейшем случае АИН имеет неуправляемый инвертор.
Инвертор образован в IJBT транзисторах в обратно шунтирующими диодами. При активно-индуктивной нагрузке наличие обратных диодов позволяет обеспечить обмен реактив. мощностью м/у двигателем и инвертором напряжения.
Формирование выходного напряжения и частоты может осущ-ся 2 способами:
1) Метод амплитудной модуляции, при котором амплитуда выходного напряжения и …, а частота изменения частоты переключения коммутирующих ключей.
2) При ШИМ выход. напряжение формируется изменением скважности работы ключей, в течение периода работы ключей и периодичности той скважности.
Рассмотрим АИН с амплитудной модуляцией:
В звене пост. тока предусмотрен управл. выпрямитель с системой управления и системой управления ключа инвертора, которая создает частоту.
Каждый ключ инвертора открыт в течение ½ периода выход. f, а каждый послед.смещен на 1/6 периода их работы на диаграмме 4.2
Диаграмма 4.2 - диаграммы выходных напряжений при АИМ (а) и ШИМ (б)
В результате работы ключей по такой диаграмме на обмотках фаз статора формируется ступенчат. кривые смещ. относит. друг от друга на 120 эл. градусов.
Регулирование амплитуды выход. напряж. осуществляется с помощью Ud, а регулирование f (частоты) - изменением длительности работы ключей.
При ШИМ изменение скважности импульсов на частоте модуляции происходит таким образом, что среднее значение за период модуляции воспроизводит синусоиду.
Если изменять период изменения скважности, то менять одновременно частоту выходного напряж.
Основным недостатком таких АИН явл-ся:
Значит. амплитуда переменной составляющей выходного напряжения.
Повышенное содержание высших гармоник обуславливает перенапряжение на статоре, что ведет к увеличению изоляции.
Высокая крутизна фронтов прямоуг. импульсов и большая протяж. кабеля (более 50м) меджу ПЧ и АД, вызывает высокие волновые процессы как в след. узкие … перенапряж., что обуславливает применения доп. фильтров.
Для АИН в которых требуется более высокий уровень амплитуды напряж, необходимо принять меры для сниж. амплитуды премен. составляющей. С этой целью разработаны трехточечные АИН, в которых применяются двойной комплект ключей и искусственная нулевая точка. Для того чтобы снизить емкость фильтов – конденсоторов и снизить амплитуду переменой соств. в звене ПТ применяют эквивалент. 12- пульсную схемы выпрямлению.
В трехточечных инверторах в зависимости от той, каким должны быть напряж. конкретный фазе, ключи подключают эту обмотку либо к нулевой шине, либо к половине звена пост. тока, либо полному напряж. Это позволяет заметно в несколько раз снизить амплитуду перемен. сост. выходного напряж. инвертора.
В установках больной мощности инвертора емкости составляют 1000 мкФ, и поэтому тр-ры звена пост. тока нельзя включать при незаряженных предварит. конденсаторов. Для мощных тр-тров еще предусматривается цепи подмагничивания обмоток тр-ра для исключения ударного тока при включении тр-ра. Т.к. конденсаторы большые, отключение АИН не означает что конденсаторы разряжены. Значител. емкость конденсаторов обуславливает установку параллельного им доп. резисторов, обычно фирмы изготовители оговаривают min время после которого обслуж. персонал может заниматься АИН после отключения.
Тормозной режим для при питании от АИН
В простейшем случае АИН с неупр. выпрям. для того чтобы перевести дв-ля в режим тормож. необходимо:
В генераторном режиме ЭДЯ ротора АД становиться больше и вступает в работу обратные диоды через которые АД подзаряжает фильтр. конденсатор, напряж. на котором начинает увеличиваться. чтобы этого не было в цепи пост. тока подключается тормоной резистор, ток через который руглуируется транзистором VT7 управляемого по принципу широтно-импульсной модуляции.
Для того чтобы обеспечить рекуперацию энергии в сеть, можно предусмотреть вариант реверсивного управляемого выпрямителя в цепи пост. тока и как только начинается режим торможения, вступает в работу другая вентильная группа работающая в инверт. режиме, что обеспечивает возврат энергии в сеть. Для возврата в четь предусмотрен автотрансформатор (схема 6.17)
Наиболее эффективна возможность рекуперации энергии в сеть с помощью блоков активных выпрямителей, у которых вместо диодов применяется IJBT – трансформаторы, управляющиеся по ШИМ. Эти блоки обладают способностью двунаправленной энергопередачи.
В связи с тем, что транзисторы в актив. выпрямит. работают по принципу ШИМ, между сетью и выпрямит. применяется синусоидальный выпрямитель.
В ЭП в которых режимы торможения необходимы, но случаются не часто можно применять тормозные резисторы. В механизмах, где часто требуются пуско-тормозные режимы необходимо применять блоки AFE или инвертор-выпрямитель.