Задать вопрос:





Статьи

Статьи>> ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ И КОМПЛЕКТНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СЕРИИ ЭПВ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ И КОМПЛЕКТНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СЕРИИ ЭПВ

Представлены новые совместные работы 000 "ЭЛПРИ" (г. Чебоксары) и НИЛ "Вектор" Ивановского государственного энергетического университета в области частотного и адаптивно-векторного управления электроприводом переменного тока.

Преобразователи и комплектные электроприводы серии ЭПВ (см. рисунок) представляют собой новое поколение многофункциональных, "интеллектуальных" устройств управления низковольтными (до 440 В) электродвигателями переменного тока, асинхронными и синхронными, мощностью от 1 до 400 кВт, предназначенных для регулируемого привода механизмов и технологических процессов с самыми различными требованиями к параметрам регулирования и условиям эксплуатации: от насосов и вентиляторов до высокоточных станков и следящих систем.

Системы управления всех преобразователей серии выполнены на основе универсального микроконтроллерного ядра, образованного двумя 16-и разрядными микроконтроллерами. В сравнении с предыдущей разработкой НИЛ "Вектор" [1], выпускаемой ООО "ЭЛПРИ" с 1999 г. под маркой АПЧ, электроприводы новой серии отличаютсясущественно более широкой областью использования, включающей объекты, требующие применения быстродействующего широкодиапазонного электропривода переменного тока, электропривода с высоким качеством двухстороннего обмена энергией с питающей сетью, а также высококачественного бездатчикового электропривода;

улучшенными показателями регулирования скорости (быстродействием, диапазоном);

улучшенными массо-габаритными и энергетическими характеристиками; более высокими показателями надежности, достигнутыми за счет повышения степени интеграции и показателей надежности отдельных компонентов;

широким набором входных и выходных сигналов;

существенно расширенными функциями интерфейса и повышением производительности интерфейсных каналов;

введением развитых функций программирования пользователем для решения разнообразных технологических задач;

введением новых и повышением качества уже существующих режимов работы, функциональных возможностей и интеллектуальных свойств;

наличием удешевленного бескорпусного исполнения для встраивания в шкафы управления.

Среди новых режимов и возможностей [2] отметим следующие: режим адаптации к изменению активных сопротивлений двигателя, обеспечивающий инвариантность характеристик привода к температурным изменениям сопротивлений статора и ротора; автоматическая настройка электропривода на заданные динамические характеристики (время регулирования, полоса пропускания контура скорости, вид переходного процесса). Возможность последующей точной подстройки в ручном режиме с помощью тестовых входных сигналов и настроечных рекомендаций;

расширение числа параметров привода, определяемых в результате процедуры автонастройки и повышение ее точности. В результате выполнения автонастройки асинхронного электропривода определяются активные сопротивления статора и ротора, индуктивности рассеяния и взаимная, момент инерции, по которым производится расчет базовых значений всех параметров и коэффициентов системы управления электроприводом при заданных показателях качества регулирования;расширение числа параметров привода, определяемых в результате процедуры автонастройки и повышение ее точности. В результате выполнения автонастройки асинхронного электропривода определяются активные сопротивления статора и ротора, индуктивности рассеяния и взаимная, момент инерции, по которым производится расчет базовых значений всех параметров и коэффициентов системы управления электроприводом при заданных показателях качества регулирования;

программно реализованная структура системы управления позволяет работать в замкнутом контуре регулирования скорости или момента. Минимальный полный цикл расчета контура скорости 100 мкс, контура момента — 50 мкс;

алгоритм автоматической фазировки датчика скорости/положения исключает необходимость переключений при согласовании выходных сигналов с направлением вращения;

Использование описания процессов в пространстве состояний позволяет: учитывать и количественно оценивать степень влияния каждого из управляемых экономических процессов на изменение исследуемого параметра; адекватно описывать колебания, происходящие в системе, вызванные структурными особенностями протекающего процесса, т.е. описывать структурную сложность системы; определять свойство адаптивности, т.е. определять возможность системы к поглощению возмущений без резко выраженных последствий в динамике функционирования.

наличие двух встроенных коммуникационных портов (RS-232/485 и CAN) при поддержке стандартных протоколов связи (MODBUS и CAN-Ореп) позволяет встраивать электроприводы в локальные информационно-управляющие сети, АСУ ТП и другие сложные системы, не требуя при этом затрат времени на освоение специфичных средств коммуникаций;

Преобразователи и комплектные электроприводы серии ЭПВ

четыре независимых набора параметров могут активизироваться аппаратно или программно для различных применений и при изменениях внешних условий работы объекта управления;

программируемая частота модуляции (220 кГц) позволяет для любых применений находить оптимальное соотношение между шумами, вибрациями двигателя и дополнительными потерями в системе "преобразователь — двигатель";

широкий набор аналоговых и цифровых входов/выходов с возможностью их перепрограммирования и наращивания путем подключения дополнительных модулей;

пульт ручного управления выполняется встроенным в корпус преобразователя или съемным (для установки на дверце шкафа или пульта оператора);

различные исполнения интерфейсной платы обеспечивают подключение датчиков скорости/положения с различными типами сигналов: импульсных, синусно-косинусных, резольверов

В качестве дополнительных опций могут подключаться: режим адаптации к изменению параметров механической части привода, обеспечивающий инвариантность характеристик привода к изменению момента инерции и момента нагрузки;

компенсация динамических неидеальностей силовых ключей преобразователей энергии (задержек включения и выключения), обеспечивающаяминимизацию влияния этих эффектов на характеристики электропривода, в особенности на малых скоростях и при высоких частотах модуляции;

режим повышенного энергосбережения, обеспечивающий минимизацию потребляемой приводом энергии при случайном характере изменения нагрузки;

режим торможения постоянным током, обеспечивающий фиксацию вала на нулевой скорости и эффективное торможение без отвода энергии в звено постоянного напряжения;

режим "самоподхвата" привода на заранее неизвестной скорости, реализующий автоматический поиск уровня скорости и плавное вхождение в работу при включении привода с вращающимся валом двигателя. Режим актуален, в частности, в электроприводах с большими моментами инерции при повторном включении в работу после кратковременного пропадания напряжения питания;

режим программирования и настройки электропривода с помощью персонального компьютера; режим позиционирования вала; возможность обновления программного обеспечения преобразователей самим пользователем без демонтажа оборудования;

программные макросы, предназначенные для встраивания электропривода в специфические технологические процессы (управление многонасосной станцией, станции управления лифтами, управление механизмами с упругой механикой, управление натяжением намоточных механизмов, многосвязный, многодвигательный электропривод с согласованием по скорости, моменту или угловому положению и другие применения по спецификации заказчика);

режим предельной перегрузочной способности привода, позволяющий существенно повысить перегрузочную способность преобразователя по току в пределах того же типоразмера.

Серия ЭПВ включает в себя:

бездатчиковый асинхронны!! электропривод мощностью 3400 кВт, предназначенный для механизмов с диапазоном регулирования скорости до 50:1, не предъявляющих повышенных требований к быстродействию и точности регулирования скорости (насосы, вентиляторы, подъемно-транспортные средства и другие общепромышленные механизмы);

преобразователи частоты мощностью 155 кВт с адаптивно-векторным управлением для высокоэффективных широкодиапазонных асинхронных и синхронных электроприводов, предназначенных для механизмов с повышенными требованиями к статическим и динамическим характер!4сти-кам (приводы главного движения и подач металлорежущих станков с диапазоном регулирования скорости от 1000 до 100000 и полосой пропускания контура скорости до 100 Гц и более);

векторный асинхронный и синхронный электропривод без датчика на валу двигателя, обеспечивающий высокие динамические характеристики в диапазоне регулирования скорости 100:1. Предназначены для механизмов, предъявляющих повышенные требования к динамике, у которых вследствие технологических особенностей установка датчика на вал двигателя не предусматривается (экст-рудеры, дробилки и другие механизмы химической и горнорудной промышленности, тяговые электроприводы транспортных средств);

рекуперативный выпрямитель мощностью 1555 кВт с векторной системой управления, предназначенный для применения в преобразователях со звеном постоянного напряжения, реализующих функцию свободного двунаправленного обмена энергией между питающей сетью и нагрузкой с высокими энергетическими характеристиками и показателями электромагнитной совместимости. Характеризуется синусоидальным сетевым током и регулируемым коэффициентом мощности, который может устанавливаться равным единице, а также "опережающим" или "отстающим". Область применения — электропривод механизмов, значительное время работающих в тормозных режимах: подъемно-транспортные механизмы (краны, лифты и т.д.), станки, работающие в режимах частых циклов разгон/торможение, механизмы с большими моментами инерции.

В технической документации электроприводов серии ЭПВ приводятся и гарантируются такие важные для их применения характеристики, как диапазон регулирования и полоса пропускания частот контура скорости. Электроприводы комплектуются асинхронными и синхронными двигателями российских производителей, положительно зарекомендовавших себя на внутреннем и внешнем рынке.

Являясь чисто российской разработкой, преобразователи серии ЭПВ надежно работают в условиях существенных отклонений параметров качества питающего напряжения (форма, колебания, перекосы, импульсные помехи и прочее), не требуя при этом обязательной установки дополнительных дорогостоящих фильтров. Однако там где эти фильтры действительно необходимы по условиям электромагнитной совместимости оборудования, например при большой длине соединительного кабеля между преобразователем и двигателем, электроприводы комплектуются фильтрами, специально разработанными НИЛ "Вектор" совместно с ООО "ЭЛПРИ" для работы с преобразователями серий ЭПВ и АПЧ. Подбор фильтров осуществляется в зависимости от частоты модуляции, типа, длины и способа укладки кабеля при проектировании конкретных объектов.

В целом технические характеристики преобразователей и комплектных электроприводов серииЭПВ не уступают, а по ряду параметров — превосходят характеристики аналогов. При этом по стоимости преобразователи серии ЭПВ являются одним из самых недорогих предложений на российском рынке. Их стоимость в среднем на 15 — 50% ниже стоимости их аналогов соответствующего технического уровня исполнения.

Промышленное производство электроприводов и систем управления на их основе осуществляется на ООО "ЭЛПРИ" — дочернем предприятии Чебоксарского электроаппаратного завода. Существенное отличие технологического процесса производства преобразователей ЭПВ и АПЧ, по сравнению с другими выпускаемыми в России преобразователями, — стендовая проверка под нагрузкой при повышенной температуре каждого из выпускаемых преобразователей, обеспечиваемая большим парком нагрузочных агрегатов.

Высокие технические характеристики наряду с широкомасштабной технической поддержкой внедрения и эксплуатации (вплоть до изменения программного обеспечения для адаптации к специфическим уникальным требованиям) и эффективной системой обеспечения качества обеспечивают успешное внедрение преобразователей серии ЭПВ в самых различных применениях.

Список литературы

  1. Виноградов А.Б., Чистосердов В.Л., Сибирцев А.Н.Асинхронный электропривод общепромышленного назначения с прямым цифровым управлением и развитыми интеллектуальными свойствами Изв. вузов. Электромеханика. 2001. № 3.
  2. Виноградов А.Б., Чистосердов В.Л., Сибирцев А.Н. Новые серии многофункциональных векторных электроприводов переменного тока с универсальным микроконтроллерным ядром. Привод и управление. 2002. № 3.

А.Б. Виноградов, А.Н. Сибирцев, В.А. Матисон, В. Б. Степанов, Т. Г. Михайлова
Справочник. Инженерный журнал. №12, 2004, с. 3-6

Статьи партнеров