Новые функциональные возможности и "интеллектуальные" свойства электроприводов серии ЭПВ

Анатолий Виноградов, к. т. н.
Андрей Сибирцев
Валерий Чистосердов, к. т. н.
Илья Колодин
Дмитрий Монов

( скачать статью целиком в формате PDF)

В статье представлены новые варианты исполнения преобразователей серии ЭПВ, предназначенных для управления электродвигателями переменного тока. Рассмотрены режимы управления за счет энергии торможения, мягкого переключения двигателя между преобразователем частоты и сетью, функция защиты преобразователя по динамической тепловой модели IGBT_модуля.

Преобразователи и комплектные электроприводы серии ЭПВ представляют собой новое поколение многофункциональных, «интеллектуальных» устройств управления низко вольтными электродвигателями переменного тока, асинхронными и синхронными, мощностью от 1 до 400 кВт. Они предназначены для построения регулируемого привода механизмов и технологических комплексов с самыми различными требованиями к параметрам регулирования и условиям эксплуатации: от насосов и вентиляторов до высокоточных станков и следящих систем. Преобразователи разработаны научно-техническим центром электропривода «Вектор» Ивановского государственного энергетического университета и выпускаются ООО «ЭЛПРИ» Чебоксарского электроаппаратного завода. Четыре основных исполнения электроприводов серии ЭПВ включают:

1. асинхронный электропривод общепромышленного назначения с частотным управлением и век торной ориентацией переменных (Dω > 50; Fu = 0... 400 Гц) [1, 6];
2. высококачественный асинхронный электропривод с адаптивно-векторным управлением (Dω > 100 000; Fω > 100 Гц) [2, 7];
3. высококачественный синхронный электропривод с адаптивно-векторным управлением (Dω > 100 000; Fω > 100 Гц) [3, 8];
4. бездатчиковый асинхронный электропривод с адаптивно-векторным управлением и улучшенными динамическими характеристиками (Dω > 50; Fω > 30 Гц) [4, 9], где Dω — диапазон регулирования скорости; Fω — полоса пропускания контура скорости; Fu — диапазон изменения частоты выходного напряжения.
   

В дополнение к указанным исполнениям в 2006 году освоено производство следующих преобразовательных устройств:

• преобразователи с адаптивно-векторным управлением синхронным двигателем без датчика скорости/положения (Dω > 20; Fω > 30 Гц) [5, 10];
• преобразователи для управления высокоскоростными асинхронными электродвигателями (Dω >50; Fu = 0...3000 Гц);
• блок рекуперативный с векторным управлением [3, 11]. Реализует функцию двунаправленного обмена энергией между питающей сетью и нагрузкой с высокими энергетическими характеристиками и показателями электромагнитной совместимости. Характеризуется синусоидальным сетевым током и регулируемым коэффициентом мощности.

Все исполнения преобразователей реализованы на единой аппаратной платформе, как по силовой части, так и по управлению, и отличаются друг от друга программным обеспечением, а также про граммно-аппаратным набором интерфейсных функций и режимов работы.

Одной из современных тенденций развития преобразовательной техники для регулируемого электропривода является постоянное расширение ее функциональных возможностей, режимов работы и интеллектуальных свойств. Широко распрос траненными в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе можно считать такие режимы, как автоматическая настройка на параметры двигателя, режим энергосбережения, пуск на вращающийся двигатель с поиском частоты вращения, торможение постоянным током, автоматичес кое ограничение темпа торможения, управление по циклограмме в относительном и реальном времени. Ряд преобразователей оснащен интерфейсом с персональным компьютером, с различными типами датчиков угловых перемещений, поддерживают функции программирования пользователем, стандартные каналы связи и протоколы обмена с микропроцессорными устройствами. Введение новых объектно-ориентированных опций позволяет расширять область применения привода, снижать себестоимость проектов автоматизации промышленных установок и технологических комплексов, в частности, за счет переноса функций внешнего контроллера на программно-аппаратные средства преобразователя.

В дополнение к вышеуказанным функциональным возможностям преобразователи частоты (ПЧ) серии ЭПВ оснащены функциями «самопитания» (управления за счет энергии торможения), «синхрокоммутации» (мягкого переключения двигателя между ПЧ и питающей сетью), функцией защиты по динамической тепловой модели IGBT-модуля, а также могут комплектоваться программно-аппаратным модулем управления многодвигательной установкой.

Литература
1. Асинхронный электропривод общепромышленного назначения с прямым цифровым управлением и развитыми интеллектуальными свойствами/ Виноградов А. Б., Чистосердов В. Л., Сибирцев А. Н., Монов Д. А. // Изв. вузов. Электромеханика. 2001. № 3. С. 60–67.
2. Виноградов А. Б., Чистосердов В. Л., Сибирцев А. Н. Адаптивная система векторного управления асинхронным электроприводом // Электротехника. 2003. № 7. С. 7–17.
3. Новые серии многофункциональных векторных электроприводов переменного тока с универсальным микроконтроллерным ядром / Виноградов А. Б., Чистосердов В. Л., Сибирцев А. Н. и др. // Привод и управление. 2002. № 3. С. 5–10.
4. Виноградов А. Б., Сибирцев А. Н., Колодин И. Ю. Адаптивно-векторная система управления бездатчикового асинхронного электропривода серии ЭПВ // Силовая электроника. 2006. № 3. С. 50–55.
5. Виноградов А. Б., Сибирцев А. Н., Журавлев С. В. Бездатчиковый электропривод подъемно-транспортных механизмов // Силовая электроника. 2007. № 1. С. 46–52.
6. Электроприводы с преобразователями частоты серии ЭПВ (Исполнение 1). Техническое описание и инструкция по эксплуатации http://vectorgroup.ru/files/doc/Manual_Inverter_EPV_Version1.pdf, 2007.
7. Электроприводы с преобразователями час тоты серии ЭПВ (Исполнение 2). Техническое описание и инструкция по эксплуатации http://vectorgroup.ru/files/doc/Manual_Inverter_EPV_Version2.pdf, 2007.
8. Электроприводы с преобразователями час тоты серии ЭПВ (Исполнение 3). Техническое описание и инструкция по эксплуатации http://vectorgroup.ru/files/doc/Manual_Inverter_EPV_Version3.pdf, 2007.
9. Электроприводы с преобразователями час тоты серии ЭПВ (Исполнение 4). Техническое описание и инструкция по эксплуатации http://vectorgroup.ru/files/doc/Manual_Inverter_ EPV_Version4.pdf, 2007.
10. Электроприводы с преобразователями час тоты серии ЭПВ (Исполнение 5). Техни ческоеописание и инструкция по эксплу атации http://vectorgroup.ru/files/doc/Manual_Inverter_ EPV_Version5.pdf, 2007.
11. Рекуперативные блоки серии ЭПВ-Р. Техни ческое описание и инструкция по эксплуатации http://vectorgroup.ru/files/doc/Manual_Recuperator_EPV_R.pdf, 2007.
12. Виноградов А. Б., Сибирцев А. Н., Колодин И. Ю. Реализация защиты преобразователя частоты на основе динамической тепловой модели IGBT-модуля // Силовая электроника. 2006. № 2. С. 12–19.