Microsoft Word Кожеуров222. doc

часть напряжения, создающая магнитный поток, не обеспечивает необходимую 
перегрузочную способность. Поэтому в диапазоне малых частот следует отходить от 
закона управления 
= const и повышать напряжение для поддержания постоянства 
потока. Пользователь формирует зависимость 
, 
аппроксимируя ее несколькими 
отрезками прямых. Этот метод позволяет компенсировать падение перегрузочной спо-
собности. Метод 
компенсации является приблизительным, не учитывает особенностей 
конкретного механизма и опирается в основном на опыт наладчика. Кроме того, при его 
использовании иногда имеет место перекомпенсация, приводящая к большим броскам 
тока при пуске двигателя. 

---

166
Как известно, различие между угловой скоростью вала двигателя и угловой частотой 
питающего напряжения определяется скольжением. Иногда требуется обеспечить работу 
механизма с заданной вручную скоростью. В этом случае, как правило, имеется 
возможность задать только частоту питающего напряжения, а угловая скорость двигателя 
будет определяться его нагрузкой. При номинальной частоте питающего напряжения 
скольжение составляет около 3 %, и им можно пренебречь. При снижении частоты 
питающего напряжения значение скольжения растет обратно пропорционально этой 
частоте и пренебрегать им уже нельзя, поэтому в преобразователях со скалярным 
управлением используется компенсация скольжения, которая основана на увеличении 
частоты питающего напряжения по сравнению с заданной. Наиболее простой и 
распространенный метод такой компенсации базируется на линейной аппроксимации 
рабочего участка механической характеристики АД и оценке момента нагрузки по 
измеренным значениям токов. 
Для создания высококачественных асинхронных приводов используется векторное 
управление. В отличие от скалярного управления в нем используется векторное 
представление регулируемых величин, т. е. в системе управления помимо абсолютных 
значений токов и потокосцеплений используется их угловое положение в выбранной 
системе координат. В подавляющем большинстве современных высококачественных 
асинхронных электроприводов используется принцип ориентации поля, при котором 
регулирование происходит в системе координат, жестко связанной с одной из векторных 
величин. Как правило, в качестве базового вектора используется потокосцепление 
ротора, с которым совмещается одна из осей вращающейся системы координат. Запись 
величин в этой системе координат позволяет разделить каналы управления потоком и 
моментом, причем значения этих величин определяются независимо двумя 
составляющими тока статора, соответствующими проекциям вектора тока на оси 
вращающейся системы координат. Переход к новой системе координат позволяет прове-
сти аналогию с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением. Система 
управления в этом случае является классической системой подчиненного регулирования, 
в которой контуры токовых составляющих являются внутренними по отношению к 
контурам регулирования потока и момента. 
В середине 1980-х гг., когда предполагалось, что векторное управление станет 
стандартом в создании систем управления, появились новые исследования, которые не 
использовали идею преобразования координат и аналогии с двигателем постоянного 
тока. В отличие от векторного способа управления, при котором поток и момент 
управляются воздействием на две токовые составляющие, в новом способе эти величины 
регулируются непосредственно, в то время как токи и напряжения — косвенно. Основная 
идея заключается в отказе от привычного широтно-импульсного модулятора и выборе 
такого состояния инвертора, которое вызывает изменение потока и момента в нужную 
сторону. Этот метод получил название прямого управления моментом и потоком, или 
прямое управление моментом. В данном способе управления используются принципы 
релейного (гистерезисного) управления. 
Несмотря на существенные отличия в используемых принципах управления 
большинство преобразователей частоты имеют общие принципиальные решения в 
построении силовой части. Рассмотрим особенности наиболее распространенного типа ПЧ 
с промежуточным звеном постоянного тока и инвертором напряжения на полностью 
управляемых силовых полупроводниковых элементах (GTO-тиристорах, транзисторах 
типов IGBT, MOSFET, МСТ и др.). В настоящее время тиристорные преобразователи ча-
стоты используются в электроприводах большой мощности (от сотен киловатт до 
нескольких мегаватт), а для массового электропривода (от нескольких ватт до сотен 
киловатт) используются транзисторные ППЧ, преимущественно на транзисторах типа 
IGBT. 

---

167
Упрощенная силовая схема ППЧ с типовыми внешними подключениями 
представлена на рис. 5.1 (исходная структура системы ППЧ—АД без внешних соединений 
приведена на рис. 2.8). Собственно преобразователь частоты состоит из выпрямителя 
(неуправляемого на диодах, управляемого на тиристорах или активного на транзисторах), 
фильтра звена постоянного тока, состоящего из батареи конденсаторов и в некоторых 
случаях встроенного или внешнего дросселя постоянного тока, и инвертора напряжения. 
Для реализации тормозных режимов в ППЧ без рекуперации энергии используется 
встроенный или внешний тормозной модуль и внешний тормозной резистор, на котором 
выделяется в виде тепла энергия торможения. 
Подключение ППЧ к сети осуществляется через автоматический выключатель и/или 
контактор и быстродействующие предохранители (встроенные или внешние). 
Входной (сетевой) дроссель повышает защиту ППЧ от перенапряжений, и его 
применение считается необходимым, если трансформатор источника питания имеет 
мощность, более чем в 100 раз превышающую мощность ППЧ [49]. Кроме того, ППЧ, 
являясь источником 5,7,11 и 13-й гармоник, может влиять через сеть на другие 
потребители энергии. В этом случае использование входного дросселя также считается 
оправданным. 
Так как частота переключений транзисторов в инверторе напряжения составляет 
15...20 кГц, то ППЧ является и источником высокочастотных помех. Для уменьшения 
электромагнитных помех используют входной фильтр, являющийся в некоторых ППЧ 
встроенным. Особенно это актуально при использовании ППЧ в бытовой сфере (лифты, 
подкачивающие насосы, системы вентиляции и кондиционирования зданий и т.д.). 
Высокий уровень высокочастотных помех может генерироваться выходным кабелем 
ППЧ, поэтому кабель между ППЧ и двигателем, как правило, экранированный с 
обязательным заземлением на концах. Дополнительно может использоваться выходной 
фильтр. Входной и выходной фильтры устанавливаются на минимально возможном 
расстоянии от ППЧ, или, если это невозможно, они соединяются с ППЧ экранированным 
кабелем, заземленным на обоих концах. 
Кроме того, уменьшить влияние помех позволяет раздельная прокладка силовых, 
информационных кабелей и кабелей от разных ППЧ (рекомендуемое минимальное 
расстояние между кабелями 250... 300 мм), а также прокладка их в металлических трубах 

---

168
и коробах, использование экранированных информационных кабелей, правильное 
заземление всех элементов электропривода и т.д. 
Широтно-импульсная модуляция выходного напряжения ППЧ, кроме того, имеет 
следующие негативные последствия: 
•возникновение пиковых перенапряжений в кабеле и на обмотках двигателя, 
которые в 2 — 3 раза превышают напряжение в звене постоянного тока; 
•генерацию емкостных зарядных токов в кабеле двигателя; 
•создание дополнительного шума двигателем. 
Эти отрицательные явления могут быть ослаблены использованием выходных 
фильтров, однако они накладывают ограничения на длину кабелей (заводы-изготовители 
обычно указывают максимально допустимую длину кабелей между ППЧ и двигателем), 
класс и диэлектрическую проницаемость изоляции двигателя. 
Для уменьшения шума двигателя, вызванного магнитострикционным эффектом, от 
высокочастотных составляющих тока двигателя используют выходной фильтр либо 
увеличивают частоту коммутации ШИМ, а иногда применяют и то, и другое. 
Тормозные режимы работы электропривода обеспечиваются двумя основными 
способами: 
•в ППЧ с неуправляемым выпрямителем — сбросом энергии торможения на 
тормозном резисторе; 
•в ППЧ с активным выпрямителем — возвратом энергии торможения в сеть. 
Очевидно, что второй способ торможения более экономичен и перспективен, но 
требует использования более дорогого преобразователя. 
Все ППЧ дополнительно могут иметь встроенный пропорциональный интегрально-
дифференциальный 
регулятор 
(ПИД-регулятор) 
для 
формирования 
контура 
регулирования технологического параметра, аналоговые и частотные входы и выходы, 
дискретные и релейные входы и выходы для управления вспомогательным 
оборудованием, стандартные каналы связи для интеграции в систему автоматизации и 
обмена данными с персональным компьютером. Как правило, имеется встроенный или 
съемный пульт управления с дисплеем и клавиатурой для наладки, оперативных 
изменений настроек, сигнализации и диагностики. 
На современном рынке преобразовательной техники успешно работают десятки 
отечественных и иностранных производителей более подробную информацию об 
особенностях тех или иных моделей преобразователей частоты можно получить в 
каталогах и инструкциях по их наладке и эксплуатации.