Электрический привод: Регулирование координат в разомкнутых системах

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД
К.т.н., доцент Чернышев Александр Юрьевич
Презентация лекций
Модуль 5. Регулирование координат и формирование характеристик
электропривода в разомкнутых системах преобразователь - двигатель
Томск 2010
U1, f1
M1

U ов.сд

G
LM 1
M
LG
LM
U ов.г
 
U ов.д
 
Схема силовых цепей системы генератор-двигатель
ω
II
0
I
I
Ф г  const
Ф д  var
Ф г  var
Ф д  const
- Ф г  const
II
Ф д  var
Семейство электромеханических характеристик
системы генератор-двигатель
Электроприводы с полупроводниковыми
преобразователями
Ia
Iк
E
I к.кз  к
Rн
I а.кз 
Eк
Rн
I a.уд
U кэ
а
I ко
U кэ Eп U кэ
U пр
б
Вольтамперные характеристики (а) транзисторов
и (б) тиристоров, работающих в ключевом режиме
Eп U a
Система тиристорный преобразователь-двигатель


TV 1
TV 1
M
LM
VS1...VS 3
а
L

VS1
VS 4

VS 3
VS 6

VS 5
б

L1
VS 2
L2
LM
M
L
Схемы электроприводов с тиристорными преобразователями:
а – трехфазный нулевой нереверсивный преобразователь;
б – трехфазный нулевой реверсивный преобразователь
U
α1
UA
UB
UС
UA
γ
t
Диаграммы напряжений на выходе нулевого
тиристорного преобразователя в выпрямительном режиме
U
α2
UA
UB
UС
UA
t
β
Диаграммы напряжений на выходе нереверсивного нулевого
тиристорного преобразователя при его работе в инверторном режиме
ω
α0
I
0
I
π
α
2
Ic
IV
α
Электромеханические характеристики
нереверсивного электропривода, выполненного
по схеме тиристорный преобразователь-двигатель
α 2 max  165
ω
α1 min  15
0
α 2 min  15
I
α1 max  165
Электромеханические характеристики реверсивного
электропривода тиристорный преобразователь-двигатель
с совместным согласованным управлением группами тиристоров


L1...L3
VS1...VS 6
L1...L3
VS1...VS 6



L4
а


M



LM 

VS 7...VS12
L4
б

M

LM 
Схемы электроприводов с тиристорными преобразователями:
а – трехфазный мостовой нереверсивный преобразователь;
б – трехфазный мостовой реверсивный преобразователь
α 2 max
ω
α1 min
0
α 2 min
α1  π
I
2
α1 max
Электромеханические характеристики
реверсивного электропривода с мостовым выпрямителем
и раздельным управлением группами тиристоров
Электроприводы постоянного тока
с транзисторными преобразователями
VT 1


Uп


VD 2

С
VT 2
VD1
М
LM

Rдт

Схемы электропривода постоянного тока
с транзисторным преобразователем
U
T
U
U ср
Uп
tи
I дв
T
tи tп
Uп
tп
t
I дв
t
Диаграммы напряжений и токов двигателя
при широтно-импульсной модуляции
U ср
t
t
ω
ω0
γ 1
0
Ic
I
γ0
Электромеханические характеристики
нереверсивного электропривода, выполненного по схеме
транзисторный широтно-импульсный преобразователь-двигатель
Асинхронный электропривод с фазовым
регулированием угловой скорости
 U1
VS 2
VS 4
VS 6
Uу
VS1
VS 3
VS 5
СИФУ
M
Схема силовых цепей
нереверсивного тиристорного регулятора напряжения
 U1
VS1
VS 7
VS 3
VS 9
VS 5
СИФУ
VS 2
VS 8
VS 4
VS10
VS 6
M
Схема силовых цепей реверсивного тиристорного
регулятора напряжения
Uу
s
sн0
sр2
ω
M c  f (ω)
д а
б
в
sк
sр1
U11
U1н
U12
1
Mн
M
Механические характеристики асинхронного двигателя
при регулировании напряжения статора и вентиляторном моменте нагрузки
ω 0 (1  s k )
рад с ω
kβc (ω)
k β ( ω)
100
ω р1 kβ (ω)  kβc (ω)
50
β
0
 1,0
 0,5
0
0,5
Зависимости жесткости асинхронного двигателя
и вентилятора
k βcот скорости
о. е.
kβ
Системы частотного регулирования угловой скорости
короткозамкнутого асинхронного двигателя

 U1
VS1...VS 6





 

L1


VS 7...VS12




 
L2

L3
L4



VS13...VS18



 
L5
L6
M
Система непосредственный преобразователь частоты –
асинхронный двигатель

U1
α  60
A
B
C
A
B
C
t
U упр
U упр
U опор
t
Выходное однофазное напряжение
непосредственного преобразователя частоты
T
U уA
U уB
U уC
t
1
T
3
1
T
3
t
t
Трехфазная система управляющих напряжений прямоугольной формы
VS1 VS 3 VS 5
VS 7
VS 9 VS11
L0










C1
C2

UA
VS 4 VS 6 VS 2
VS10 VS12 VS 8
СУВ
СУИ
РТ
M1
()
ФП
C3
U з.с
Схема силовых цепей трехфазного мостового инвертора тока
I A 1 2 2  3 3  4 4  5 5  6 6  1 1 2 2  3 3  4
t
IB
t
IC
t
Диаграммы токов для каждой из фаз инвертора
VS1 VS 3 VS 5
VS 7
VS 9 VS11
L0
C1 
C5 



VD1
VD3



VD 6
 C3

VD5


VD 4
C6 
C4 
M1
VD 2

 C2

UA
VS 4 VS 6 VS 2
VS10 VS12 VS 8
СУВ
СУИ
РТ
()
ФП
U з.с
Схема силовых цепей автономного инвертора тока
с отсекающими диодами
Автономные инверторы напряжения
VD 7 VD 9 VD11

VS 1
L7
VS 3
C1
VS 5
C3
L1
VD1
C5
L3
VD 3
VD 5
C 6 L 6 VD 2
C2
L5
C0

VD 4

VD 8 VD10 VD12
C 4 L 4 VD 6
L8
VS 4
VS 6
VS 2
Схема асинхронного электропривода
с автономным инвертором напряжения
L2 M
Uу
U оп
Uу
t
U ин
t
Принцип синусоидальной
широтно-импульсной модуляции
VD1
VD3
VT 3
VT 5
VD 4
VD 6
VT 6
VT 2
VD5
R1
С0
VT 1
VT 7

В1
VT 4
M1
VD 2
Асинхронный электропривод с автономным инвертором
напряжения, выполненным на IGBT-транзисторах
IA
IA
а
б
Осциллограммы токов статора асинхронного двигателя
при низкой (а) и высокой (б) несущей частоте опорного
напряжения ШИМ модулятора