Электропривод – просто, как «раз, два, три». Часть 1. 1. Электродвигатели постоянного тока. Промышленностью выпускается большое количество типов двигателей различной конструкции и мощности, отличающихся по принципам функционирования и областям применения. Широко распространены асинхронные, коллекторные, вентильные, шаговые и другие типы двигателей, работающие или на переменном, или на постоянном токе. Успехи микроэлектроники в последние 1. Крупнейшими зарубежными фирмами развивается специализированная элементная база для реализации приводных задач.
Управление вентильными двигатели без помощи датчиков часто используется, если пусковой момент сильно не варьируется или если контроль . Принцип работы и управление шаговым двигателем с и без Также для контроля работы устройства используется драйвер шагового двигателя. Принцип работы синхронного двигателя · Вентильный. Драйвером применительно к вентильному двигателю могут называть как микросхему силовой части (L6234), так и микросхему управления (такую как MC33033), сборку (управление+силовая часть), а также цельную плату..
Решается эта задача и отечественными предприятиями. Все статьи цикла: Электропривод просто как «раз, два, три». Часть 1. 1. Электродвигатели постоянного тока - коллекторные и вентильные. Электроривод - просто как «раз, два, три». Часть 1. 2. Электродвигатели постоянного тока коллекторные и вентильные. Электропривод – просто, как «раз, два, три» Часть 2.
Асинхронный электропривод. Электропривод — просто, как «раз, два, три» Часть 2. Асинхронный привод. Продолжение. Электропривод – просто, как «раз, два, три». Часть 3. Модули управления вентильными электродвигателями без датчиков положения ротора.
Полный набор полупроводниковых модулей для решения любой приводной задачи освоен фирмой «Электрум АВ». Этот набор включает полностью законченные приводы модульной конструкции для вентильных, коллекторных, шаговых и асинхронных двигателей, отличающиеся предельно малыми габаритами и высокой объемной плотностью мощности.
На рис. 1 представлен модуль управления вентильным двигателем мощностью 3 к. Вт. Модуль является высоко интегрированной гибридной схемой, включающей монолитную цифро- аналоговую схему управления, схему электронного тахометра, встроенный источник питания, а также мощные выходные ключи на полевых транзисторах, включенные по схеме трехфазного инвертора. Модуль позволяет управлять трехфазным двигателем постоянного тока с датчиками положения ротора, обеспечивая регулирование и стабилизацию скорости вращения двигателя, торможение двигателя, измерение и ограничение уровня тока, потребляемого обмотками двигателя от внешнего источника, выдачу сигнала «/ошибка» в критических режимах. Помимо функционально законченных модулей освоен и поставляется набор модулей, позволяющий создать привод любой мощности для любого типа двигателя. Эта статья посвящена реализации приводов коллекторных и вентильных двигателей на базе элементной базы, выпускающейся компанией «Электрум АВ». К сожалению, объем статьи не позволяет в этом же материале остановиться на системах асинхронного и шагового привода. Этому будут посвящены последующие статьи.
Рис. 1. Модуль управления трехфазным вентильным двигателем с датчиками Холла. В общем случае приводную систему любого типа можно представить в виде трех основных узлов: — выпрямитель, преобразующий переменное напряжение сети в постоянное напряжение с уровнем, необходимым для работы того или иного двигателя; — коммутатор тока в обмотках двигателя, который выполняется на силовых элементах различных типов (биполярных, полевых — MOSFET- и IGBT- транзисторах, тиристорах или симисто- рах) в зависимости от типа и мощности двигателя и решаемой задачи управления, причем эти элементы могут коммутировать каждую обмотку отдельно или быть включенными по схеме Н- моста или трехфазного инвертора; — система управления, определяющая режим коммутации силовых ключей, а следовательно, и обмоток двигателя, контроль параметров и режимов работы всей преобразовательной системы в целом, защиту двигателя и самого преобразователя от аварий. Для всех трех составляющих привода фирмой «Электрум АВ» предлагаются элементы, позволяющие создать необходимую приводную систему в короткие сроки с высокой технической и, самое главное, экономической эффективностью.
Остановимся на каждой группе приборов подробнее. Выпрямительный узел. Для реализации выпрямительного узла предлагаются монолитные модули одно- и трехфазных выпрямительных устройств, неуправляемых и управляемых, в том числе и с оптоэлектронной развязкой. Эти модули позволяют получить постоянное выпрямленное напряжение с рабочим током до 7. А при реализации на дискретных модулях М1- М4, МО1- МО3 и до 2. А при использовании выпрямительных мостов М5 (рис.
. Вентильные электродвигатели - это синхронные двигатели, основанные на принципе частотного регулирования с .
Рис. 2. Тиристорно- диодные модули Рис. Однофазные тиристорно- диодные мосты Рис. Трехфазные тиристорно- диодные мосты. Коммутаторы тока.
BLDC - безколлекторный двигатель постоянного тока (он-же вентильный двигатель). У него ротор-магнит вращается внутри статора с обмотками. . электроприводов являются вентильные двигатели (ВД) с возбуждением от постоянных. Схема определения положения ротора двигателя с постоянными. Силовой модуль IRAM содержит трех-фазный инвертор и драйвер .
. Тема двигателей из HDD и правда как-то размыта, так что. для управления движком пользовал полумостовые драйвера от IR. это справедливо для любых вентильных безколекторных двигателей постоянного . 1 представлен модуль управления вентильным двигателем мощностью 3 кВт. Драйвер позволяет контролировать значение напряжения насыщения . Имеем двигатель трехфазного вентильного типа - синхронный двигатель с тремя датчиками Холла, для определения положения ротора. Первоначальная задача - получить простой драйвер (контроллер участвует..
Коммутация токов в обмотках двигателя осуществляется полупроводниковыми ключами на биполярных, полевых транзисторах или IGBT. Фирмой «Электрум АВ» производятся и поставляются стандартные MOSFET- и IGBT- модули до 5. А, 1. 20. 0 В. Выпускаются модули с различной структурой: одиночный транзистор, полумост, верхний и нижний чопер. Эти модули выполнены на высокоэффективных кристаллах, обеспечивающих малые потери как в активном, так и ключевом режиме, расширенную область безопасной работы, высокие частоты коммутации (до 1. Гц). По своей конструкции эти модули идентичны стандартным приборам, предлагаемым сегодня на рынке, поэтому в этом материале подробно на них мы останавливаться не будем. Помимо этих модулей «Электрум АВ» предлагает трехфазные тиристорные модули для привода — как со встроенными оптронными развязками, так и без них (рис. Рис. 5. Тиристорно- тиристорные модули со встречно- параллельными тиристорами с оптронной развязкой.
Система управления. Важным элементом системы управления являются драйверы, надежно и безотказно управляющие работой силовых ключей коммутатора. В драйверах используются высокие рабочие частоты, что позволяет обеспечить форму преобразованного напряжения, подаваемого на двигатель, близкую к идеальной. Драйвер позволяет контролировать значение напряжения насыщения на IGBT или падение напряжения на MOSFET, плавно выключая транзистор при превышении опасного порога, блокирует на заданное время схему защиты при активном состоянии транзистора в моменты переключения. За счет большой мощности встроенных изолированных DC/DC- преобразователей драйвер определяет предельно короткое время включения и выключения управляемых транзисторов, что обеспечивает минимизацию динамических потерь в преобразователе. Драйвер формирует необходимое «мертвое» время между переключениями транзисторов верхнего и нижнего плеча инвертора или H- моста. Такие драйверы выпускаются и в виде отдельных монолитных модулей.
Таблица 1. Модули драйвера мощных транзисторов с полевым управлением. Примечания: МД — модуль драйвера, выполненный в герметичном пластмассовом корпусе; ДР — модуль МД, установленный на печатную плату, на которой размещены необходимые настроечные элементы и разъемы для подключения управляемых транзисторов и сигналов управления Модуль драйвера мощных транзисторов с полевым управлением (MOSFET и IGBT) Драйвер мощных транзисторов с полевым управлением предназначен для управления транзисторами MOSFET или IGBT и является усилителем- формирователем сигналов управления затворами транзисторов с частотой до 1. Гц. Драйвер содержит гальванически развязанный DC/DC- преобразователь, формирующий необходимые уровни отпирающих и запирающих напряжений на затворах транзисторов, а также гальванически развязанный выход, индицирующий аварийное состояние силового ключа. Драйвер обеспечивает следующие функции контроля и защиты транзисторов: Контроль напряжения насыщения на коллекторе управляемого транзистора. Плавное «аварийное» выключение управляемого транзистора. Характер спада экспоненциальный, время спада регулируется только в ДР1. П- А от 0 до 1. 7 мкс (для прочих — 1.
Регулировка времени отключения контроля напряжения насыщения на силовом транзисторе при активном управляющем сигнале.«Аварийный» уровень напряжения насыщения может быть снижен подключением добавочных диодов или стабилитронов. Регулировка времени включения и выключения управляемых транзисторов. Контроль уровня питающих напряжений (встроенный компаратор с порогом 1. В) и запирание транзисторов при недостаточном уровне питания. Формирование «мертвого» времени для 2- ка- нальных типов драйвера.
Блокировка управления на время аварии. Драйверы с питанием 1. В и 5 В различаются алгоритмом обработки сигнала аварии. Рис. 6. Габариты и структурная схема модуля драйвера МД2 (точка на корпусе — условное обозначение первого вывода)При поступлении сигнала аварии происходит плавное выключение управляемого транзистора и блокировка работы драйвера.
Разблокирование драйвера на 5 В происходит при поступлении нулевого уровня на вход драйвера. Для выхода из заблокированного состояния драйвера на 1. В необходимо выполнение двух условий: окончание времени блокировки, задаваемого внутренним таймером, и поступление нулевого уровня на вход драйвера. Время блокировки, задаваемое внутренним таймером, может регулироваться только в ДР1.
П- А от 1 до 3. 00 мс (для прочих — 1. Модули драйвера МД2. МД2. 50, МД2. 80, МД2. П, МД2. 50. П, МД2. П — универсальные модули управления, предназначенные для переключения IGBT и мощных полевых транзисторов (рис.
Таблица 2. Назначение выводов модуля драйвера МД2. Все типы МД2 имеют взаимно совместимые контакты и отличаются только уровнем максимального импульсного тока. Типы МД с более высокими мощностями (МД2. МД2. 80, МД2. 50. П, МД2. 80. П) хорошо подходят для большинства модулей или нескольких параллельно соединенных транзисторов, используемых на высоких частотах.
Модули драйвера ряда МД2 представляют собой полное решение проблем управления и защиты для IGBT и мощных полевых транзисторов. Фактически никакие дополнительные компоненты не требуются ни во входной, ни в выходной части. Изменение выходного напряжения драйвера от +1. В в зависимости от управляющего сигнала позволяет надежно управлять IGBT- модулями любой мощности и от любого производителя.
Благодаря большой устойчивости к помехам, достигнутой использованием отрицательного управляющего напряжения, несколько полевых или IGBT- модулей могут соединяться параллельно, без риска появления паразитного действия переключений и колебаний. Рис. 7. Схемы включения драйверов.
Модули драйвера МД2. МД2. 50, МД2. 80, МД2. П, МД2. 50. П, МД2.