Способы управления векторным преобразователем частоты вращения асинхронных электродвигателей, страница 2

Где U_1ном, f_1ном  -соответственно номинальные значения напряжения и частоты тока, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя.

Такое регулирование целесообразно до частоты, равной номинальной частоте. Увеличение напряжения при f>f _ном  недопустимо по условиям эксплуатации двигателей. В этих условиях  увеличение частоты тока не должно сопровождаться повышением напряжения (напряжение должно остаться  равным номинальному значению ). Кроме того, реализация такого алгоритма регулирования целесообразна в интересах энергообеспечения. Например, в условиях  отключения нагрузки (двигатель переходит в режим холостого хода ) целесообразно  уменьшать или, как минимум, оставить значение напряжения равным номинальному.

Механические характеристики асинхронного двигателя (зависимости момента двигателя  от его скорости вращения ) для рассмотренного случая приведены на рис.1,а. 

 Режимам пропорционального изменения  напряжения от частоты соответствуют характеристики при частоте тока (f₁ ), (f₁₁ <f₁ ), (f₁₂  < f₁₁), а режиму, когда увеличение частоты не сопровождается повышением напряжения – характеристика при ( f₁₄ > f₁ ). При этом, как следует  из рисунка, уменьшение перегрузочной способности двигателя имеет место для условий, когда увеличение частоты не сопровождается увеличением напряжения.

 

б

а

М

М

Рис.1. Механические характеристики электропривода с асинхронным двигателем при условиях постоянства момента сопротивления  (а) и вентиляторной нагрузки (б).

 Для случая использования  в качестве нагрузки центробежных вентиляторов и насосов, в которых момент сопротивления пропорционален квадрату частоты вращения ротора двигателя, напряжение  U_1,  подводимое к обмотке статора, необходимо изменять пропорционально квадрату  частоты переменного тока:

                                                        U₁ / f₁² = const.                                                                  (1.6)

Вид механических характеристик для этого случая показан на рис. 1.б.

 Таким образом, для реализации частотного регулирования необходимо одновременно изменять, как частоту питающего напряжения, так и значение напряжения. Такое регулирование позволяют обеспечить инверторы напряжения, построенные на полностью управляемых приборов типа IGBT транзисторов. Требование по преобразованию постоянного напряжения  в переменное напряжение,  регулируемое по амплитуде и частоте способен обеспечить инвертор с широтно - импульсной модуляцией (ШИМ).

 Изменение частоты питающего напряжения в таких инверторах осуществляется путем изменения времени переключения   (коммутации) IGBT транзисторов. Изменение амплитуды напряжения осуществляется путём изменения длительности (модуляции ) прямоугольных импульсов по синусоидальному закону на полупериоде основной гармоники  (частоты питания двигателя). Благодаря  высокой частоте модуляции снижаются требования  к фильтрации переменной составляющей импульсов на выходе инвертора, так как изменение тока на нагрузке носит плавный характер в соответствии с выбранным законом изменения частоты. Подобные инверторы позволяют регулировать скорость вращения ротора двигателя в широких пределах ( до 1000:1) при форме тока близкой к синусоидальной. Кроме того, в инверторах с  ШИМ отпадает необходимость в источнике регулируемого выпрямленного напряжения.

2. Функциональные возможности и основные параметры  преобразователя частоты вращения  электродвигателей серии ДF-5.