Принципы построения систем частотного управления. Законы частотного управления. Абсолютное скольжение. Схема замещения асинхронного двигателя при частотном управлении, страница 8

Рассмотрим работу контуров тока. Для определенности возьмем контур регулирования тока в фазе А. Характеристика «вход-выход» регулятора показана на рис. 3.21, а. Допустим, что формируется положительная полуволна тока . При этом  в активном состоянии находятся транзисторы VT1, VT2, VT6, причем VT2 и VT6 открыты постоянно в течение , а VT1 периодически находится то в открытом, то в закрытом состояниях, обеспечивая ШИМ.

Рис. 3.19. Функциональная схема электропривода

с частотно-токовым управлением

Рис. 3.20. Функциональная схема контуров регулирования тока

Рассмотрение начнем с момента, когда ошибка регулирования  равна нулю (точки  и  на рис. 3.21). Так как выходное напряжение регулятора положительно, транзистор VT1 открывается и фаза   A подключается к положительной шине выпрямителя. Обычно напряжение  на выходе выпрямителя существенно выше номинальной ЭДС двигателя. Поэтому ток в обмотке фазы начинает быстро нарастать. Темп изменения  существенно выше темпа изменения , ошибка регулирования становится отрицательной. Когда рассогласование  превысит половину ширины петли гистерезиса  (точки  и ), регулятор переходит в новое состояние (точка 3), транзистор VT1 закрывается и открывается транзистор VT4, фаза А подключается к отрицательной шине. Ток  начинает уменьшаться. Ошибка регулирования вначале достигает нуля (точки          и ), а затем становится положительной.

Когда ошибка  достигнет значения  (точки  и ), регулятор вернется в первоначальное состояние (точки  и ), транзистор VT4 закрывается и открывается VT1. Ток фазы А начинает интенсивно возрастать. При этом регулятор перейдет последовательно из состояния 6 в состояния 1 и 2, а далее – в состояние 3. Транзистор VT1 закрывается и открывается VT4. Далее регулятор продолжает циклически переходить из состояния 3 в состояния 4, 5, 6, 1, 2, 3 и т. д. В результате работы системы регулирования ток  постоянно находится в «коридоре», ограниченном значениями  и . С учетом инерционности контура регулирования, определяемой индуктивностью обмоток статора, переходный процесс изменения тока  будет более «сглаженным» по сравнению с примером, приведенным на рис. 3.21, б.

При рассматриваемом способе регулирования текущее значение тока статора постоянно удерживается в заданном «коридоре». Если ширина «коридора», зависящего от ширины петли гистерезиса регулятора, невелика, то текущее значение тока с высокой точностью «следует»  за изменением задания .

Следовательно, инвертор напряжения, охваченный отрицательной обратной связью по току, при релейно-гистерезисном регуляторе тока превращается в источник тока. В первом  приближении контур тока можно считать безынерционным.

Рис. 3.21. Принцип действия регуляторов тока:

а – характеристика вход – выход регулятора;

б – изменение тока статора

Рис. 3.22. Функциональная схема системы

векторного частотно-токового управления

Рис. 3.23. Функциональная схема электропривода

с векторным частотно-токовым управлением

В приведенном анализе работы контура тока не учитывался процесс ШИМ. С учетом широтно-импульсной модуляции характер изменения тока несколько изменяется. Это проявляется в том, что под действием высокочастотного опорного напряжения  переключения регуляторов могут происходить не только при достижении границ, ограниченных значениями   и , но и внутри области, ограниченной этими границами. При этом дополнительно повышается точность регулирования тока.

Принцип частотно-токового управления может использоваться также при построении систем векторного управления. Структурные схемы соответствующих систем приведены на рис. 3.22 и рис. 3.23. При этом схема на рис. 3.22 соответствует схеме, показанной на рис. 3.10, а схема                  на рис. 3.23 – схеме на рис. 3.14.

3.6. Системы с прямым управлением моментом

Из выражения (1.39) следует, что для формирования электромагнитного момента можно воздействовать на векторы потокосцеплений статора и ротора двигателя.

Если взаимное расположение векторов  и  соответствует      рис. 3.24, то

Рис. 3.24. Расположение векторов потокосцепления