Работа схемы.

Система реализует ЧТУ АМ-ой согласно которой осуществляется регулирование модуля аргумента вектора тока статора. В состав контура управления модулем входят регулятор скорости, момента, ФА и ФТС, ФЗ ФТ, ТРТ.

Постоянство _r задается сигналом поступающим с 3-х фазного регулятора на регулятор момента. Для определения пространственного положения вектора I_S используется датчик положения ротора или фазовращатель, а также система включающая 3 блока сумматор частот, ФЧС, ФЧВ.

Для повышения быстродействия системы используется высокочастотные опорные сигналы sin₀t, cos₀t. Преобразование координат, суммирование частот осуществляется на высоконесущей частоте в импульсном или частотном виде, а управление в аналоговом. Для этого в системе используется принцип векторного сложения, а также активный фильтр низких частот. Заданное положение вектора I_S, а именно его амплитуда и фаза формируется в блоке ФА и ФТС.

что позволяет в каждый момент времени осуществлять коррекцию угла между системами координат.

Функциональная схема системы «Трансвектор»

Условные обозначения.

УП_Т(Н) – устройство поворота тока (напряжения);

ПК – преобразователь координат, преобразует 3-х фазную систему в 2-фазную:

ПКТ – преобразователь координат тока;

ПКП - преобразователь координат потокосцепления;

ПКН - преобразователь координат напряжения;

РС – регулятор скорости; РП – регулятор потокосцепления;

РI_x, РI_y – регуляторы тока по осям 0Х, ОУ;

КИ – координатный индикатор или блок выпрямления угла между системами координат.

Работа схемы.

Система «Трансвектор» реализует векторное управление АМ во вращающейся системе координат, где два замкнутых контура регулирования составляющих тока, осуществляет регулирование электромагнитного момента и магнитного потока. Для определения угла между системами координат используется датчик Холла, ПКП и КИ на выходе которого формируются сигналы sin и cos. Эти сигналы используются для прямого и обратного управления координат, которое осуществляется с помощью УПН и УПТ. УПН и УПТ переводят координаты из неподвижной системы во вращающуюся. На выходе ПКН формируются три управляющих фазных значения, поступающих на ПЧ с ШИМ.

ПКН, ПКТ, ПКН осуществляют преобразование координат из трехфазной системы в двухфазную неподвижную и обратно.

КИ определяет модуль главного потокосцепления.

В инверторном режиме источник постоянной ЭДС E_М включен с противоположной полярностью относительно вентильной группы и отдает энергию в сеть.

Особенности инверторного режима работы ТП.

а) Особенность внешних характеристик.

Процесс коммутации имеет одну физическую природу в режиме выпрямления и и в инверторном режиме. Но в инверторном с ↑ тока, напряжение на якоре машины “М” ↑, расстояние от характеристики до оси абсцисс ↑.

б) Неустойчивость работы ТП при малых значениях угла и больших значениях тока .Эта неустойчивость проявляется в “опрокидывания” или “прорыва” инвертора, что может => к выходу преобразователя из строя.

При некоторых обстоятельствах E_d может мгновенно изменить свое направление на противоположное. Тогда в якорной цепи 2 источника энергии, что => к двойному КЗ в якорной цепи, в => быстрое нарастание тока и машина выходит из строя. Отключение ТП от сети не устраняет аварийного режима, т.к. ток под действием ЭДС E_М будет продолжать протекать через одну из фаз вторичной обмотки трансформатора и вентиль этой фазы. Для устранения аварии разрываем якорную цепь.

Из диаграммы напряжения: при ↓ угла управления  коммутация приближается к точке “1”. Условием нормальной работы инвертора: завершение коммутации тока, т.е. переход его с фазы “с” на фазу “а” раньше, чем наступит момент равенства ЭДС коммутируемых фаз в точке “1”. Если вследствие ↓ угла  , или ↑ угла  , вызванного ↑ тока I_d , коммутация на закончится до наступления момента “1”, дальше переход тока на фазу “а” прекратится, и, начавшийся процесс коммутации пойдет в обратном направлении, т.е. останется включенной фаза “с”. Из диаграммы, U на фазе “с” очень быстро становится положительным, ЭДС инвертора E_d меняет свою полярность на противоположную и происходит его “опрокидывание”. Условие: переключение должно закончится не дойдя до точки естественной коммутации, поэтому ≥ _min. _min  _max +  + 

где: _max - максимально возможное значение угла коммутации, определяемое максимально возможным током в любом режиме работы инвертора;

 - угол, определяемый временем восстановления запирающих свойств вентилей;

 - асимметрия управляющих импульсов, т.е. самопроизвольное их отклонение от заданной величины в силу ограниченных возможностей системы управления.

Если же предотвратить “опрокидывание” инвертора не удалось, необходимо использовать быстродействующие средства защиты.

-повышенные пульсацииU и тока нагрузки.

- схема загружает только одну из фаз трехфазной питающей сети.

- схема создает асимметрию в загрузке “внутри” питающей фазы: работающая фаза загружается только в одну из полуволн питающего U.

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления (мостовая)-

частота пульсаций выпрямленногоU на нагрузке в 2 р. ↑, чем в однополупериодной схеме. Загружается только одна из фаз трехфазной сети питающего напряжения, что также создает асимметрию напряжения. Однако “внутри” рабочей фазы асимметрии нет.

Трехфазная нулевая схема выпрямления (Рис. 1)

Рис.1 Рис.2

Частота пульсаций U на нагрузке в схеме в три раза выше частоты сети. Имеет место снижение пульсаций тока нагрузки. В схеме обеспечивается равномерная загрузка фаз, но остается асимметрия “внутри” каждой фазы. Это приводит к неудовлетворительному режиму работы питающего T, который в данной схеме обязателен (только при его наличии есть возможность подключить нагрузку к нулевой точке звезды на вторичной стороне).

Трехфазная мостовая схема выпрямления (Рис. 2)

Широкое распространение на практике для преобразователей небольшой мощности, средней и большой мощности (до 12000 квт в серии АТ). Характеризуется: а) Повышенной (шестикратной по отношению к частоте сети) частотой пульсаций напряжения и тока нагрузки. Чем выше частота пульсаций, тем легче она может быть сглажена.

б) Возможностью подключения питающего напряжения как непосредственно от сети, так и через согласующий Т.

в) Минимальной мощностью согласующего Т-ра.

г) Симметрией как в загрузке отдельных фаз, так и “внутри” каждой фазы.

д) Наилучшим использованием вентилей по напряжению.

Различают режимы пуска до номинальной ск-ти в несколько ступеней или до промежуточных скоростей, торможения и реверса (изменения направления вращения).

АД с фазным ротором позволяет осущ-ть не только пуско-тормозные режимы, но и реализовать эффективное параметрич. рег-ие ск-ти дв-ля по цепи ротора. Применение РКСУ в этом случае позволяет достаточно просто осущ-ть многоступенчатые пуск, торможение и реверс и, тем самым, эффективнее использовать возм-ти разомкнутого упр-ия производств. установками. Многоступенчатые пуско-тормозные режимы АД с фазным ротором реализуют, как правило, в ф-ции времени, иногда – в ф-ции электромагнитного момента, тока статора или ротора.

Параметрич. рег-ие ск-ти АД с фазным ротором основано на введении добавочных сопр-ний в фазы ротора. Такой способ рег-ия имеет существ. недостаток – большие потери энергии, выделяемой в виде тепла при протекании тока в роторной цепи.

Для реализации пуско-тормозных режимов исп-тся пром. панели упр-ия: ПУ-6520.

Пуск АД производится в 3 ступени: вначале контактором KM6 отключается ступень противовключения (закорачиваются резисторы R1) и пуск происходит по искусственной хар-ке 1. Затем с выдержками времени T₁ и T₂ происходит последовательное срабатывание контакторов KM7, KM8. Пуск происходит по искусственной хар-ке 2, затем по естественной хар-ке 3 до точки А установившегося состояния. Выдержки времени формируются с помощью реле ускорения и могут вручную подстраиваться на стадии наладки СУ ЭП. Применение семипозиционного командоконтроллера позволяет осуществлять разгон не только до номинальной скорости АД, но и до 2-х промежуточных скоростей.

Динамическое торможение реализуется также в функции времени в 3 ступени (см. хар-ки 5, 6 и 7) при подключении контактором KM4 2-х фаз статора к цепи пост. тока.

Реверс АД производится торможением двигателя в режиме противовключения (см. хар-ку 9) при полностью введенных сопротивлениях в цепи ротора. При скорости АД, близкой к нулевому значению ступень противовключения отключается (закорачиваются резисторы R1) и происходит пуск Д в обратном направлении (см. хар-ки 9, 10 и 11).

В крановых электроприводах подъема применяют более сложные принципы и панели РКСУ, такие как ТСД-60. При этом для получения жестких механических характеристик АД в зоне малых скоростей подъема реализуют тиристорное широтно-импульсное регулирование.