Замкнутые системы управления электроприводами

► Для управления технологическими процессами и установками в большинстве случаев необходим привод, с помощью которого можно регулировать в широком диапазоне частоту вращения с хорошими энергетическими показателями.

Такая регулировка возможна при использовании замкнутых систем управления с обратными связями по основным параметрам двигателя: частоте вращения, напряжению, току, моменту.

Наиболее широкое применение получили замкнутые системы электропривода с двигателями постоянного тока независимого возбуждения, управляемыми от электромашинных или вентильных (тиристорных) преобразователей переменного тока в регулируемый постоянный.

В качестве преобразователей переменного напряжения в регулируемое постоянное получили применение тиристорные преобразователи (см. гл. 8).

На рис. 239 приведена замкнутая схема управления двигателем постоянного тока с тиристорным преобразователем. Якорь двигателя М, частоту вращения которого необходимо регулировать, подключается непосредственно к выходным зажимам трехфазного однополупериодного выпрямителя, выполненного на тиристорах VI —V3, включенных во вторичную цепь трансформатора Т. Формирование импульсов управления тиристорами VI — V3 и регулирование их фазового сдвига относительно точки естественного отпирания обеспечивается системой импульснофазового управления (СИФУ), на вход которой подается напряжение управления U_y и сигнал обратной связи по частоте вращения U_oc(n), снимаемый с тахогенератора ТГ.

Выпрямленное напряжение тиристорного преобразователя содержит постоянную и переменную составляющие; последняя оказывает неблагоприятное влияние на процесс нагрева и коммутацию двигателя. Для уменьшения переменной составляющей в цепь якоря вводят сглаживающий реактор L. ► Тиристорные преобразователи работают в двух режимах: выпрямительном, когда угол включения α<π/2, выходное напряжение положительно и совпадает по знаку с током преобразователя, а мощность передается от сети переменного тока в нагрузку, которой является двигатель М, и инверторном, когда α≥π/2, выходное напряжение отрицательно и направлено встречно току преобразователя, а мощность передается от нагрузки в сеть переменного тока. Выпрямительный режим тиристорного преобразователя соответствует режиму вращения двигателя. При инверторном режиме происходит торможение двигателя, изменение скорости с высокой на низшую.

Особенностью тиристорных преобразователей является односторонняя проводимость. При изменении знака выходного напряжения тиристорного преобразователя в инверторном режиме ток изменить направление не может. Это свойство тиристорных преобразователей создает определенные трудности при построении схемы реверсивных приводов.

Для построения схем реверсивного привода используются нереверсивные или специальные реверсивные тиристорные преобразователи (ТП), состоящие из двух нереверсивных. Реверс двигателя осуществляется путем изменения направления тока в обмотке возбуждения (рис. 240, а) при неизменном направлении тока якоря или путем изменения направления тока якоря с помощью контактного реверсора (рис. 240, б) при неизменном направлении тока в обмотке возбуждения. Эти схемы имеют низкое быстродействие при реверсе. Более высокое быстродействие достигается в схемах тиристорных преобразователей с комплектами (рис. 240, в), режим работы которых изменяется путем согласованного регулирования угла α.

Тиристорные преобразователи имеют относительно высокое эквивалентное внутреннее сопротивление, которое ограничивает диапазон регулирования частоты вращения двигателя. Для увеличения диапазона регулирования привода в системе ТП—Д применяют обратные связи по частоте вращения и току. При отрицательной обратной связи по частоте вращения и увеличении коэффициента усиления системы за счет введения операционных усилителей в цепь управления тиристорных преобразователей удается получить большой диапазон регулирования частоты вращения.