Энергосберегающий промышленный регулируемый асинхронный электропривод нового поколения на основе двухзвенно-непосредственного преобразователя частоты (ДНПЧ)
Специалистами предприятия осуществлена инновационная разработка энергосберегающего промышленного широкорегулиремого асинхронного электропривода переменного тока нового поколения.
Для реализации комплекса новых свойств электропривода в его силовой части применена и доведена до стадии промышленного использования новейшая топология транзисторного двухзвенного непосредственного преобразователя частоты (ДНПЧ) с микропроцессорной системой управления (МПСУ). В отличие от традиционных двухзвенных преобразователей аналогичного назначения, в схеме нового преобразователя отсутствует громоздкий силовой сглаживающий фильтр в промежуточном звене постоянного тока, что дает существенное улучшение его весогабаритных показателей.
Для управления ДНПЧ разработана двухэтапная координатная стратегия управления преобразователем частоты в системе электропривода, в рамках которой разработан и запатентован алгоритм широтно-импульсного управления силовыми ключами (ШИМ), адаптированный к новой топологии силовой схемы преобразователя.
ЦЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
Анализ свойств ДНПЧ с ШИМ позволил сформулировать следующие цели управления преобразователем частоты в системе частотно-регулируемого электропривода:
- формирование заданных значений полезной составляющей выходного напряжения при максимальном использовании потенциальных возможностей ДНПЧ как высококачественного источника питания двигателя переменного тока;
- стабилизация коэффициента передачи ДНПЧ как элемента САР электропривода;
- регулирование реактивной мощности на входе ДНПЧ как элемента системы электроснабжения;
- обеспечение электромагнитной совместимости ДНПЧ с нагрузкой и сетью.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
Разработана векторная система автоматического двухзонного управления электроприводом, которая обеспечивает нормированные показатели качества статических характеристик и электромеханических переходных процессов электропривода в режимах частотного пуска, рекуперативного торможения и бездатчикового регулирования скорости в сочетании с улучшенными показателями качества электропривода как потребителя электроэнергии.
ПРИМЕНЕНИЕ
Опытно-промышленные образцы электропривода нового поколения с асинхронными коротко-замкнутыми электродвигателями мощностью 110кВт успешно эксплуатируются на предприятии корпорации «ВСМПО-АВИСМА», г. Верхняя Салда, в качестве главного привода продольно-строгального станка 7А256.
Надежная работа ДНПЧ на протяжении 2-х лет подтвердила возможность эффективного использования новой топологии преобразователей в системах электроприводов переменного тока с высоким качеством потребления и электромеханического преобразования электрической энергии. Обладая нормированными электромеханическими свойствами, присущими системам подчиненного регулирования, разработанный электропривод с ДНПЧ характеризуется улучшенной энергетической и электромагнитной совместимостью с питающей сетью, обеспечивая синусоидальность входных и выходных токов, двухсторонний энергосберегающий обмен активной мощностью в пуско-тормозных режимах, а также регулирование потребляемой реактивной мощности.
Рекомендуемые области применения новой разработки − высокодинамичные электроприводы механизмов с напряженными пуско-тормозными режимами работы при повышенных требованиях к качеству потребления и управляемого электромеханического преобразования энергии.