ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Областью применения регулируемого электропривода с матричным преобразователем и обычным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором являются приводы подъемно-транспортных средств, крановые установки различных типов, приводы главного движения металлорежущих и деревообрабатывающих станков, приводы механизмов горнорудной, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности, гусеничные и автомобильные краны, драги и др.

Предназначен для существенного улучшения технологической совместимости регулируемого электропривода и механизма с экономией электроэнергии как устройств с однократным преобразованием энергии, обеспечивающим прямую однонаправленную связь между двигателем производственного механизма и питающей сетью.

Одной из наиболее перспективных схем силового преобразователя матричного типа является техфазно-трехфазная схема, содержащая матрицу (ЗгЗ) из девяти полностью управляемых ключей двустороннего действия (см. рис.1). Силовые ключи, выполненные на основе быстродействующих 1gВТ и диодов управляются от индивидуальных драйверов, выполняющих комплексную защиту и диагностику состояния силовой схемы преобразователя.

Преобразователь подключается к питающей сети и двигателю непосредственно, без согласующих трансформаторов, реакторов и устройств плавного пуска.

Применение современной элементной базы позволило повысить массо-габаритные показатели преобразователя по сравнению с существующими, аналогичными по мощности и функциональным возможностям двухзвенными преобразователями на 20 - 30%.

Для электропривода с матричным преобразователем разработан способ управления, защищенный патентом, отличающийся от традиционных не только качеством выходной энергии, но и повышением энергетических и динамических характеристик электропривода в целом, а также удобством реализации данного способа микропроцессорной системой управления.

Основными критериями при разработке алгоритма управления взяты минимизация количества переключении за период модуляции в преобразователе при ограничении отклонения мгновенного значения фазного тока двигателя, минимизация пульсации электромагнитного момента и потерь в преобразователе и двигателе. Тем самым уже на стадии синтеза алгоритма управления учитывается его влияние на объект управления.

Основная идея реализованного способа управления состоит в формировании вектора напряжения на нагрузке преобразователя за счет использования трех векторов мгновенных напряжений, наиболее близких на момент переключения к требуемому среднему выходному напряжению, при этом выбирается оптимальная очередность непосредственного подключения фаз двигателя к фазам сети переменного тока. Дискретные состояния вектора напряжения статора двигателя последовательно изменяются таким образом, чтобы число необходимых коммутаций было минимальным, а частота быстрой составляющей в "трубке тока" при этом - максимальной. В пределах каждого такта формирования высокочастотные гармоники тока имеют взаимно противоположные направления вращения и компенсируют друг друга.

Система управления выполнена на базе однокристального микроконтроллера серии МСЗ-51. Обладает высокой степенью структурной гибкости к набору внутренних и внешних регулируемых переменных, объему выполняемых сервисных функций. Расширение и реконфигурация системы осуществляется введением отдельных программных модулей для реализации законов управления и алгоритмов самонастройки.

Повышение конкурентоспособности разработанных электроприводов нового поколения связано с переходом на новую модульную элементную базу (силовые модули 1gВТ, модули драйверов силовых ключей, модули источников питания, микроконтроллеров с расширенной периферией) и переходом от аппаратного к программному конструированию цифровых систем управления.

Рис.1. Схема силового преобразователя