1.2. Устройство ВИД
Как было отмечено ранее, ВИД
представляет собой электрическую машину, функционально
объединенную с системой автоматического управления. Рассмотрим
основные элементы, входящие в состав ВИД. На рис. 1.1 изображена
функциональная схема трехфазного ВИД, однако принцип ее
построения остается неизменным для двигателей с любым числом
фаз.
Основной элемент ВИД – собственно
сам электромеханический преобразователь – индукторный
двигатель (ИД). Магнитная система ИД состоит из
сердечников статора и ротора, имеющих явно выраженные зубцы. Для
уменьшения потерь от вихревых токов сердечники шихтуют. На
роторе отсутствуют обмотки, постоянные магниты и какие бы то ни
было системы возбуждения. Такой ротор называют пассивным. На
зубцах статора размещены сосредоточенные катушки обмотки. В
двухполюсном двигателе пара катушек, расположенная на
диаметрально противоположных зубцах статора, образует фазу. В
магнитном отношении катушки фазы могут быть соединены встречно
или согласно, а в электрическом – параллельно или
последовательно.
В качестве электронного
преобразователя, осуществляющего коммутацию катушек ВИД, обычно
используется автономный инвертор напряжения, выполненный по
несимметричной мостовой схеме (см. рис. 1.1). Такой инвертор
отличается универсальностью и надежностью, он позволяет
реализовать в двигателе практически любой режим коммутации фаз.
В настоящее время в России на импортной элементной базе налажено
серийное производство электронных преобразователей,
предназначенных специально для управления ВИД. Такой
преобразователь представляет собой готовый коммутатор
фаз, состоящий из набора компактных интегральных модулей,
число которых равно числу фаз двигателя. Отдельный модуль,
выполненный по схеме несимметричного моста, помимо силовой части
содержит встроенные схемы управления (драйверы) и схемы защиты,
а также датчики, позволяющие контролировать значения тока и
напряжения в плечах моста.
Питание ВИД может осуществляться от источника постоянного тока или от выпрямителя. На входе инвертора устанавливается емкость С, выполняющая функции фильтра и одновременно источника реактивной мощности.
Рис. 1.1. Функциональная схема ВИД
Система автоматического управления ВИД имеет обратную связь поположению ротора, которая реализована с помощью датчика положения ротора (ДПР). ДПР должен точно и четко отслеживать перемещение ротора для того, чтобы коммутатор своевременно переключал фазы двигателя. Поэтому правильный выбор числа импульсов, генерируемых датчиком за один оборот ротора, имеет важное значение. Это число зависит от числа фаз и числа полюсов ВИД. Минимальное число импульсов ограничено тем, что оно должно быть достаточным для правильного определения положения ротора и моментов коммутации фаз. Максимальное число импульсов ограничено производительностью микропроцессорной системы управления, которая должна обработать сигналы от ДПР при максимальной частоте вращения ротора в реальном масштабе времени.
Общее управление функционированием
ВИД осуществляет микропроцессор – устройство,
выполненное по микроэлектронной технологии в виде сверхбольшой
интегральной схемы, в состав которой входит
арифметико-логическое устройство, осуществляющее вычислительные
и вспомогательные операции, и устройство управления.
Микропроцессор, предназначенный специально для использования в
управляющих устройствах, системах передачи данных, а также для
управления технологическими процессами, называется микроконтроллером
(МК). Микропроцессор отличается от МК большей универсальностью.
В соответствии с функциональной
схемой, приведенной на рис. 1.1, сигналы от ДПР передаются в МК
через устройство преобразования и согласования, которое служит
для приведения сигналов к виду и уровню, необходимому для
нормальной работы МК.
В МК стекаются данные от ДПР и
датчиков тока и напряжения коммутатора. Основная задача МК –
собрать все данные и в зависимости от них выработать оптимальный
алгоритм коммутации обмоток ВИД согласно программе, заложенной в
МК разработчиком системы микропроцессорного управления.
Следует отметить, что работа ВИД
возможна и с механическим коммутатором (например, коллекторного
типа или на герконах) без полупроводникового преобразователя и
МК. Но именно применение МК позволяет осуществить оптимальное
управление двигателем и значительно повысить его
технико-энергетические показатели.
1.4
Основные
параметры и характеристики
1.6
Краткий
обзор методов проектирования
