Квазичастотное регулирование угловой скорости асинхронного электропривода.

При исследованиях электропривода по системе НПЧ-АД в начале 80-х годов ХХ столетия обратили внимание на возможность осуществления отдельных режимов частотного регулирования электропривода с асинхронным двигателем при использовании силовой части ТПН.

Этим видом привода занимались Степания Н.Г. (МЭИ), Петров Л.П., Крылов Н.В., Боев В.С., Голев С.П., Певзнер Е.М., Толпин А.М., Масандилов, Рожанковский, Глазенко Г.А., Хрисанов В.И., Усольцев А.А. В Восточноукраинском национальном университете на кафедре электромеханики этой системой занимался Габараев Э.Р. под руководством Торбы С.В.

При квазичастотном регулировании возможно снижение выходной частоты в кратное целому числу число раз. То есть, возможно, получение следующих частот:

50/2 = 25 Гц, 50/4 = 12,5 Гц, 50/5 = 10 Гц, 50/7 = 7,14 Гц, 50/11 = 4,54 Гц.

При целых числах кратных 3, то есть 3, 6, 9, 12 ,15 необходимо использовать реверсивную схему ТПН, что удорожает электропривод.

В простейшем случае для получения субгармонических составляющих в выходном напряжении ТПН проводят симметричную модуляцию напряжения фаз сети, при которой знак несущего (фазного) напряжения должен совпадать со знаком модулирующего сигнала, что позволяет использовать прямоугольное модулирующее напряжение. Рассмотрите для наглядности диаграмму формирования напряжения частотой 25 Гц.

Второй способ формирования модулирующего напряжения для квазичастотного регулирования получил название способа "существенных частот". Обмотки статора асинхронного двигателя на время mt_П подключаются к сети, а на время nt_П отключаются от неё, где t_П - временной интервал между соседними управляющими импульсами ТПН, а m и n - целые числа.

Недостатками этих способов является ограниченное количество достижимых частот вращения, поэтому большой интерес вызвал предложенный Н.В. Крыловым способ "плавного регулирования существенных частот". Этот способ заключается в том, что вначале ТПН включают на m₁ и отключают на n₁ временных интервалов q₁ раз, после чего ТПН включают на m₂ и отключают на n₂ временных интервалов q₂ раз. И далее процесс повторяется. Несмотря на дискретность способа установившиеся частоты вращения расположены столь близко, что в названии способа оказался термин плавное.

Для улучшения энергетических характеристик при КЧУ Глазенко Т.А., Усольцев А.А. и Хрисанов В.И. предложили координированный способ управления, отличающийся от обычных КЧУ тем, что тиристоры всех трех фаз включаются одновременно в момент совпадения полярности фазных и модулирующих напряжений. Применение этого способа позволяет снизить статорный ток на 10...30 % по сравнению с обычными симметричными КЧУ.

В разомкнутых системах управления при КЧУ возникают значительные знакопеременные колебания момента асинхронного двигателя. При замыкании систем управления по фазовому углу нагрузки и среднему значению момента двигателя происходит снижение этих колебаний.

Ограниченные возможности простейших способов КЧУ и недостаточно высокие энергетические характеристики привода с фазовым управлением при глубоком регулировании скорости привели к созданию схем комбинированного частотно-фазового управления КЧФУ, при которых для достижения промежуточных частот вращения между ступенями КЧУ используется фазовый способ управления значением напряжения.