ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

В вентиляторных механизмах регулирование частоты вращения осуществляется в основном механическими средствами (задвижки, заслонки и направляющие аппараты). Однако, в связи с обострением проблем энергосбережения, наряду с применением плавного регулирования и устройств "мягкого" пуска, становится актуальной задача внедрения ступенчатого регулирования частоты вращения. Для этого предлагается воспользоваться силовой схемой непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) и применить в нем на основе современного микропроцессорного средства такие принципы управления, реализация которых позволяет заметно упростить схему управления преобразователем и одновременно расширить диапазон выходных частот напряжения. Предлагается осуществить на базе НПЧ программное формирование напряжения с различными ступенями фиксированных частот и отказаться при этом от таких функциональных узлов, как устройство раздельного управления, блок формирования многофазного задающего напряжения.

В результате реконструкции высвободились преобразователи постоянного тока, которые перепрофилировали с целью создания на их основе тиристорных пускателей и непосредственных преобразователей частоты. Разработаны алгоритмы управления вентилями трехмостового НПЧ, позволяющие получить ряд ступеней частот вращения асин­хронного двигателя (АД), например, 0,166; 0,25; 0,33; 0,5; 0,6; 0,75 n2 _н. Для реализации этих алгоритмов был создан экспериментальный опытно-промышленный образец НПЧ на базе промышленного тиристорного реверсивного агрегата АТР-1000. Его силовая схема выполнена на основе 3 реверсивных нулевых схем, при этом отсутствие нулевого провода позволяет получить на выходе преобразователя 6-пульсное напряжение. В основе принципа работы такого преобразователя лежит программное формирование заданных ступеней выходных частот. При разработке системы управления использова­лась современная концепция прямого цифрового управления силовыми элементами преобразователя частоты. Функциональная схема системы управления состоит из следующих основных узлов:

- блок фазосдвигающего устройства тиристорного агрегата;

- модуль компараторов;

- процессорный модуль;

- модуль оптопар;

- пульт управления;

- блок защиты.

Для защиты преобразователя от возможных коротких замыканий реализована "сеточная защита". В ее состав входят 2 трансформатора тока, установленных на вводе питающего напряжения и сам блок защиты.

Для реализации мягкого пуска двигателя необходимо последовательно выполнить несколько этапов:

1. Выбрать алгоритм для малой частоты вращения.

2. Установить минимальный угол управления, что соответствует максимальному напряжению питания двигателя.

3. Контролировать скорость двигателя увеличением угла управления (увеличивать напряжение питания).

4. При достижении первой ступени частоты вращения необходимо перейти на вторую и изменением угла управления продолжить разгон двигателя.

5. При достижении второй ступени частоты вращения необходимо перейти на следующую и так далее, до разгона двигателя до нужной скорости.

В результате исследований была установлена возможность применения таких преобразователей для реализации энергосберегающих режимов вентиляторных электроприводов на пониженных частотах вращения.

Исследования, проведенные на опытном образце 6-пульсного преобразователя на 18 тиристорах, подтвердили возможность реализации программного формирования различных ступеней частот выходного напряжения. При этом удалось получить ряд устойчивых частот выходного вращения АД в разомкнутой системе и полностью отказаться от контроля проводящего состояния вентилей при смене полярности напряжения, что позволило упростить систему управления преобразователем.

В качестве концепции рационального частотного управления выделяется управление по минимуму тока, что обеспечивает работу двигателя практически с минимальными потерями. Одновременно с этим управление по минимуму тока статора обеспечивает и высокий со s двигателя.

Предложенная методика может быть также использована для расчета параметров цепей задания тока и напряжения при настройке системы управления с целью минимизации тока двигателя в энергосберегающих режимах длительной работы вентиляторного электродвигателя при программном формировании напряжения на базе НПЧ-АД.