индуктивностей зависит от угла ( поворота ротора и от пространственного

сдвига обмоток, т.е. является функцией скорости (и времени). Именно поэтому

невозможно получить cos ? = 1.

Синтез алгоритмов и систем векторного управления АД базируется на

анализе двухфазной d – q модели АД (d и q – ортогональная система координат

ротора).

[pic]

Рисунок 9 – Схема векторного управления

Схема векторного управления состоит из трех основных функциональных

частей:

БРП – блок регуляторов переменных;

БВП – блок вычисления переменных;

БЗП – блок задания переменных;

На вход БРП поступают задающие сигналы скорости и потока, и сигналы

обратной связи (с выхода БВП) – ориентированные по полю значения

составляющих тока статора, потокосцепления ротора, и скорости. БРП содержит

набор регуляторов потока, момента, тока, на выходе которых формируются

также ориентированные по полю сигналы задания составляющих тока статора.

БЗП осуществляет фазовые и координатные преобразования задающих d – q

переменных в систему трехфазных сигналов управления ШИМ АИН. Блок БВП

вычисляет текущие значения амплитудных и фазовых параметров d – q

переменных АД, осуществляя фазовые и координатные преобразования реальных

трёхфазных сигналов токов и напряжений АД, поступающих с выходов

соответствующих датчиков.

Координатные преобразования, осуществляемые блоком БВП, заключаются в

переходе от реальных координат трёхфазной системы статора АД с осями d,q

(преобразование 3 > 2). Блок БЗП осуществляет обратные координатные

преобразования (2 > 3), от d-q к a,b,c.

Фазовые преобразования в этих блоках обеспечивают привязку фазовых

параметров переменных в двух системах координат.

На надежность, стоимость и качество характеристик ЭП влияют число

измеряемых параметров и точность измерений. Для векторного управления АД

надо измерять хотя бы две из четырех, доступных к измерению переменных:

1. Токи статора АД;

2. Напряжения на зажимах АД;

3. Угловая скорость ротора АД;

4. Угловое положение ротора АД;

Векторное управление позволяет практически в любой момент времени, при

любом положении ротора относительно статора, при любой угловой скорости и

нагрузке на машину, получить максимальный cos ? АД. Это, в свою очередь,

ощутимо повышает К.П.Д и момент эл. машины, который, в данном случае,

практически не зависит от угловой скорости двигателя.

1.5 Достоинства и недостатки АИН

1.5.1 Достоинства структуры ЭП на основе АИН:

а) Практически неограниченный диапазон регулирования частоты и

скорости;

б) Некритичность к мощности (в пределах допустимой) и количеству

подключенных АД

в) Возможность работать в режиме холостого хода при отключении АД.

г) Высокое, близкое к “1” значение коэффициента мощности сети

(cos ?) во всех режимах работы;

д) Синусоидальность выходного тока, плавное, без скачков, вращение

АД на скоростях, близких к нулевым;

ж) Высокие динамические показатели ЭП, обусловленные высоким

быстродействием ШИМ управления;

1.5.2 Недостатки структуры ЭП на основе АИН:

а) Достаточно высокий уровень радиопомех, могущих вызвать сбои

ЭВМ и контроллеров (силовые кабели необходимо прокладывать в

заземленных трубах).

б) Неэкономичность прокладки длинных питающих кабельных линий

между АИН и двигателем ввиду значительных токов ВЧ – утечки

на ноль (падает момент);

в) Необходимость установки специальных фильтров как на входе,

так и на выходе инвертора. Применение обычных фильтров

недопустимо.

г) Недопустимость применения любой коммутирующей аппаратуры на

выходе АИН.

д) Неустранимый ток высокочастотной утечки на ноль.

1.6 Обоснование выбора основных составляющих комплексного стенда

1.6.1 Основой стенда №6 является частотный преобразователь “Omron

3G3EV”. При выборе данного устройства мы руководствовались, прежде всего,

самым широким набором сервисных функций из всех фирм, предлагающих

автономные инверторы напряжения. Кроме того, серия 3G3EV рассчитана на

работу с двигателями мощностью от 100 Вт до 1,5 кВт, поэтому стоимость

входящих в нее инверторов относительно невысока.

Наше внимание привлек инвертор, относящийся к верхнему пределу линейки

мощностей данной серии, так как в колледже на момент выбора инвертора уже

имелась очень наглядная нагрузка – центробежная воздуходувка. Мощность её

двигателя составляла 1,5 кВт, что как раз соответствовало номинальной

нагрузке на инвертор. Применение воздуходувки интересно и со стороны

будущего совершенствования стенда – для построения замкнутой системы

управления необходимо лишь добавить термопару вместе с нагревательным

элементом, поместив их в воздушном потоке (контроллер “Ремиконт Р - 122”

уже установлен на стенде №7).

Автономные инверторы напряжения фирмы “Omron” позволяют осуществлять

дистанционное управление через дискретные и аналоговые входы, что широко

используется на современном производстве. Частотный электропривод наиболее

эффективно работает в системе “инвертор - контроллер”, что объясняется

широкими возможностями управления (задание частоты вращения двигателя как в

аналоговом, так и в цифровом виде), возможностью удаленного контроля за

режимом работы (ход/останов).

1.6.2 Основой стенда №7 является программируемый регулирующий

контроллер “Ремиконт Р - 122”, состоящий из двух полукомплектов, которые

дублируют друг друга. В целях снижения эксплуатационных расходов работает

только один комплект, остальные модули выключены из работы, но установлены

в корзине на случай отказа первого полукомплекта.

При выборе программируемого контроллера “Ремиконт” мы

руководствовались невысокой стоимостью данного устройства, эксплуатационной

надежностью, подтвержденной производственными условиями, и широкой

распространенностью устройств подобного класса на металлургическом

комбинате. Последнее обстоятельство позволяет утверждать, что практически

любые технические проблемы, возникшие с данным устройством, будут быстро и

квалифицированно решены ведущими специалистами, вызванными по договору с

ОАО “Северсталь”. В дальнейшем, при наличии выделяемых средств на

модернизацию существующей лаборатории электропривода, можно будет

произвести замену регулирующего контроллера “Ремиконт” на более совершенную

модель – “Ломиконт”, логический программируемый контроллер.

Пока же, на стадии становления лаборатории и учебного процесса на её

основе, технических возможностей существующей модели будет вполне

достаточно.

1.7 Основные узлы установки

Комплексный лабораторный стенд по изучению частотного электропривода

на базе автономного инвертора напряжения фирмы “Omron” состоит из двух

лабораторных стендов: №6 и №7. Стенд №6 представлен частотным

преобразователем “Omron 3G3EV” и асинхронным электродвигателем, работающим

на центробежную воздуходувку. Стенд №7 – это программируемый регулирующий

контроллер “Ремиконт Р - 122”, соединенный со стендом №6 посредством

гибкого многожильного кабеля.

1.8 Комплексное взаимодействие стендов

Стенд №6 и №7 были задуманы таким образом, чтобы использовать их как

один комплексный стенд. Стенд №7 реализует обработку сигналов обратной

связи (в проекте), осуществляет управление стендом №6 (запуск, останов,

регулировка частоты вращения, выбор его направления). Для реализации

замкнутой системы регулирования к стенду №7 могут подключаться различные

датчики, но наиболее перспективной, на мой взгляд, является система

“термопара – нагревательный элемент”, находящиеся в регулируемом воздушном

потоке. Эта система позволит не только осуществлять поддержание заданной

температуры, но и осуществлять “аварийное” отключение нагревательного

элемента, при его перегреве. Стенд №7 может также обрабатывать сигналы и со

всех остальных стендов лаборатории электропривода, что позволит

осуществлять демонстрацию всех возможностей систем привода, существующих в

колледже. Планируется также завязать, по возможности, все лаборатории, где

есть программируемые контроллеры, в сеть. Такая система позволит учащимся

на своём опыте ощутить реальное взаимодействие ПК в составе имитаций

различных технологических процессов.

Специальная часть

2.1 Функциональные возможности стендов

Лабораторные стенды №6 и №7 предназначены для проведения лабораторных

работ, связанных с изучением систем современного привода.

Каждый из стендов, исходя из их технических и функциональных возможностей,

способен как принимать аналоговые и дискретные сигналы, так и выдавать их.

Комплексное взаимодействие стендов построено на взаимном обмене аналоговыми

и дискретными сигналами, в зависимости от цели проводимой лабораторной

работы. Современное производство базируется на подобном взаимодействии, что

определяет важное значение в лаборатории привода этих стендов.

Лабораторный стенд №6 построен на базе автономного инвертора

напряжения фирмы “OMRON”. Данное устройство является лучшим в своём классе.

АИН позволяет управлять асинхронным электродвигателем частотным методом,

причем задание на частоту подается как с аналогового, так и с дискретного

входа. АИН обладает рядом защит, обеспечивающих высокую защищенность как

самого инвертора, так и подключенного к нему двигателя.

К числу этих защит относятся: защита от перенапряжения во входной цепи,

защита от обрыва одной из выходных фаз, защита от перегрева радиатора

выходных транзисторов, защита от перегрузки по току, защита от сбоя в

электронной части. Защитной реакцией инвертора является остановка с

дисплейной индикацией кода ошибки. Коды ошибок и пути их устранения

приведены в инструкции по эксплуатации.

Лабораторный стенд №7 построен на базе регулирующего контроллера

“Ремиконт Р-122”, состоящего из двух полукомплектов, которые дублируют друг

друга. Контроллер позволяет осуществлять дистанционное управление

различными устройствами через дискретные и аналоговые входы. Для расширения

функциональных возможностей этот контроллер может быть не только расширен

до логического программируемого, но и может быть завязан в сеть с другими

контроллерами. В рамках данной лаборатории, кроме стенда №6 он может

управлять другими стендами, например, стендами с тиристорным приводом.

2.2 Описания лабораторных работ

2.2.1 Лабораторная работа №1: “Ознакомление с функциональными

возможностями пульта оператора АИН “Omron 3G3EV”

Цель работы: изучить пульт оператора АИН “Omron 3G3EV”, ознакомиться с

наименованиями и функциями клавиш пульта оператора,

установить заданные параметры инвертора в различных

режимах.

Оборудование: стенд №6

Данная лабораторная работа предназначена для отработки и закрепления

навыков работы с пультом оператора АИН “Omron” в различных режимах.

В начале лабораторной работы учащиеся закрепляют расположение

функциональных клавиш и их назначение. Далее следует изменение параметров

настройки инвертора в режиме останова. После этого происходит запуск

стенда. В ходе работы АИН учащиеся изменяют те параметры, которые можно

изменять во время его функционирования, наблюдая при этом реакцию

установки.

Методические указания для проведения этой лабораторной работы

содержатся в приложении А.

2.2.2 Лабораторная работа №2 “Ознакомление с функциональными

возможностями программируемого контроллера “Ремиконт Р-122””

Цель работы: Изучить пульт управления ПК “Ремиконт Р-122”, научиться

производить подготовку его к работе, изучить его

функциональные возможности.

Оборудование: стенд №7.

Целью данной работы является закрепление теоретических знаний по

запуску, конфигурированию и программированию ПК.

2.2.3 Лабораторная работа №3: “Исследование внешнего управления

инвертором “Omron 3G3EV”

Цель работы: изучить порядок перехода от управления инвертором со

встроенного пульта к внешнему управлению.

Проанализировать схему управления, разобраться в схемной

реализации этого перехода. Реализовать на практике

дистанционное задание выходной частоты инвертора по

аналоговому входу.

Оборудование: стенд №6, стенд №7.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6