Разработка функциональной схемы

Функциональная схема необходима для того, чтобы выяснить, какие функциональные блоки необходимы для реализации управления автоматизированного электропривода.

Применяем систему подчиненного регулирования, которая представляет собой последовательно включенные контуры регулирования, число которых должно быть равно числу регулируемых величин. На вход каждого регулятора подается сигнал с предыдущего звена, соответствующей задаваемому уровню регулируемой величины и сигнал с выхода отвечающему обработанному уровню. Каждый предыдущий каскад является задающим органом для последующего. Контур регулирования строится так, чтобы иметь только ождну составляющую постоянную времени.

Для представления электродвигателя как объекта управления необходимо определить выходные координаты, управляющее воздействие, возмущение и входные параметры. Выходными координатами могут быть: частота вращения вала двигателя; момент на валу электродвигателя; угол поворота вала электродвигателя. Управляющие координаты: ток в цепи статора и напряжение в цепи статора. Возмущающие воздействия: отклонение момента нагрузки; изменение момента инерции перемещающихся механических частей.

В системах с жесткой отрицательной обратной связью (рис.12) одновременно создается воздействие на напряжение и частоту. Связь между регуляторами частоты и напряжения УВ происходит с помощью функционального преобразователя, обеспечивающего требуемое соотношение между напряжением и частотой на статоре двигателя. На функциональной схеме показан внутренний контур стабилизации напряжения.

Такая система обладает ограниченным диапазоном регулирования до 7:1 при Мс = const из-за уменьшения перегрузочной способности двигателя при низких частотах.

Из питающей сети (1) (рис.13) переменное напряжение промышленной частоты (~U, =f) поступает на вход выпрямителя (2).

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя устанавливается фильтр (3).

И уже постоянное (= U) (сглаженное) напряжение подается на вход управляемого импульсного инвертора тока (4).

Электронные ключи инвертора по сигналам системы управления (8) открываются и запираются таким образом, что формируемые при этом различные по длительности импульсы тока складываются в результирующую кривую синусоидальной формы с необходимой частотой.

Для сглаживания пульсаций, на выходе инвертора может устанавливаться дополнительный высокочастотный фильтр (5).

Затем напряжение подается на обмотки электродвигателя (М), который является приводом механизма технологической системы (6).

Подлежащий регулированию параметр технологической системы измеряется датчиком (7), управляющий сигнал от которого подается в систему управления частотно-регулируемого электропривода (8). Либо внешняя система управления (9) собирает информацию о многих параметрах, характеризующих работу технологической системы обрабатывает ее и подает результирующий сигнал в систему управления приводом.

В зависимости от величины, иногда скорости изменения этого сигнала, программных установок, микропроцессорная система управления частотно-регулируемого электропривода формирует и подает управляющие импульсы на электронные ключи выпрямителя и инвертора.

Для самоконтроля и защиты система управления собирает и обрабатывает сигналы о наличии или величине ряда параметров, характеризующих работу собственных подсистем. Контролируются токи и напряжения на входе, выходе из преобразователя и в магистрали постоянного тока. Измеряется температура элементов и регулируется производительность системы охлаждения преобразователя. Контролируется состояние отдельных элементов вплоть до отдельного ключа. При наличии специального датчика в корпусе электродвигателя измеряется, а при отсутствии датчика рассчитывается по электрическим характеристикам потребляемой двигателем энергии температура двигателя.

При неизменном токе статора механические характеристики двигателя обладают постоянной перегрузочной способностью при всех частотах как в двигательном, так и в генераторном режимах, а момент его и магнитный поток однозначно связаны с абсолютным скольжением и не зависят от частоты.

Однако при управлении с неизменным током статора машина приобретает неблагоприятные свойства, заключающиеся в том, что с увеличением нагрузки (скольжения) резко падет магнитный поток. Поэтому систем должна быть замкнута таким образом, чтобы с увеличением нагрузки по определенному закону увеличивался и ток статора так, чтобы поток машины поддерживался постоянным.