Управление скоростью вентильного двигателя

 

В качестве управляющего воздействия для вентильных элек­тродвигателей, так же как и для двигателей постоянного тока, ис­пользуются изменение напряжения питания фаз. При этом варьируется не амплитуда напряжения, а применяются импульсные способы управле­ния, при которых коммутатор дополнительно выполняет функции силового регулирующего органа. Технически наиболее просто реа­лизуются широтно-импульсные способы управления, когда частота управляющих импульсов значительно превышает частоту коммута­ции фаз от ДПР. Широтно-импульсная модуляция позволяет полу­чить квазисинусоидальные токи (см. рис. 9) и вращающееся маг­нитное поле.

Наилучших результатов (повышение КПД и коэффициента использования) можно достичь при позиционной модуляции фазных напря­жений по синусоидальному закону /35/. Например, принцип позиционной моду­ляции использован в системе питания обмоток электродвигателя ДСДА-40-6.

Схема с последовательным соединением фаз представлена на рис. 10. Оче­видно, что при импульсном питании фаз поле статора вращается дискретно, т.е. вектор МДС занимает шесть положений за один оборот. Для снижения пульсаций вращающегося момента и улучшения плавности вращения ротора применяют и широтно-импульсную мо­дуляцию токов фаз. Такая схема широко используется в последнее время для ряда электроприводов, например, для электропривода ПРБ-1 и ПРБ-2 с электродвигателем типа ДСТ. 

 

Рис. 9 Широтно-импульсная модуляция тока в обмотке двигателя

 

Рис. 10 Схема с последовательным соединением фаз

 

Схема силовой части электропривода ЭПБ - 1 с электродвига­телем типа ДВУ представлена на рис.11.9.

Функциональная схема этого привода изображена на рис.4.

 

 

Ключи Кл.1 и Кл.2 выполняют две функции:

- обеспечивают режим коммутации тока тиристоров на малой частоте вращения ввиду невозможности самостоятельной коммутации (прерывания тока);

- обеспечивают поддержание в режиме широтно-импульсного модулирования (с частотой 1-2 кГц) заданной величины тока через обмотки электродвигателя, то есть участвуют в регули­ровании значения тока.

 

Рис 4

 

 Схема содержит два контура. Один включает датчик положения ротора (ДПР), устройство управления (УУ), формирующее сигналы подключения фаз статора, и блок ключей, осуществляющий данное подключение.

Второй контур – это обычный контур управления мостовым тиристорным выпрямителем, аналогичный тому, что мы имели в приводе постоянного тока с коллекторным двигателем.

Питание осуществляется от трехфазной сети и скорость регулируется напряжением на выходе тиристорного преобразователя. Реверсирование двигателя осуществляется за счет изменения алгоритма управления ключами.

Другая функциональная схема приведена на рис.5.

Рис 5

 

Она очень похожа на первую. Контур обратной связи по положению ротора полностью аналогичен предыдущему. Разница в том, что, во-первых, выпрямитель не управляемый, во-вторых, использован импульсный принцип управления, в частности, широтно-импульсная модуляция. Именно такая схема используется в приводе робота РМ-104.

 

 

На рисунке:

- ПУ - предварительный усилитель,

- М - модулятор,

- ГОН - генератор опорных напряжений,

- СКВТ - бесконтактный синусо-косинусный вращающийся трансформатор, являющийся датчиком положения ротора,

- ФЧВ - физочувствительный выпрямитель (демодулятор),

- УМ1, УМ2 - усилители мощности,

- СТГ - синхронный тахогенератор,

- ДУ - датчик угла,

- ОУ - объект управления,

- ВД - вентильный электродвигатель.

При размыкании транзисторами Кл.1 и Кл.2 цепи питания обмотки статора ток, протекавший по цепи двух фазных обмоток, замыкается через два диода трехфазного вентильного моста возврата энергии (МВЭ) и осуществляет возврат реактивной энергии источ­нику питания, Тиристорный коммутатор обесточивается шесть раз каждый период. Можно отключать только один ключ.

Диаграммы напряжений в элементах электропривода типа ДБМ представлены на рис. 11.11.

Разности напряжений U_фчв - U_осΩ поступают на усилители мощности УМ1 и УМ2, а затем на фазы обмотки статора. В тех слу­чаях, когда требуется большая мощность, схему питания (рис.11.10) усложняют, вводя вместо усилителей мощности широтно-импульсные модуляторы, управляющие транзисторами схемы с па­раллельным включением фаз к источнику постоянного тока, рис.11.5. При этом получается система управления питающим на­пряжением с синусоидальной модуляцией. Модулированные напря­жения фаз имеют вид, показанный на рис.11.7.