Aktuatori za pogone sa

asinhronim motorom

• Naponsko napajanje pri stalnoj

učestanosti (fazno upravljanje)

• Naponsko napajanje promenljive

učestanosti (naponski invertor)

• Strujno napajanje promenljive učestanosti

(strujni invertor)

Pincipijelna blok šema

uređaja za fazno upravljanje

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T9

T10

T7

T8

Upravljački

sistem

T1 – T10

L1

L2

L3

T1

T2

T3

M

F

Fazno upravljanje

• Uređaj omogućava kontinualnu promenu napona i beskontaktnu

promenu redosleda faza, pri stalnoj učestanosti, jednakoj

učestanosti izvora.

• Pri jednom redosledu faza uključuju se prekidači – tiristori T1 – T6, a

pri drugom T1, T2 i T7 – T10.

• Postoje različite varijante uređaja (sa i bez mogućnosti promene

faznog redosleda, tj. smera obrtanja motora, sa manjim brojem

tiristora, sa različitim mogućnostima merenja, nadzora, upravljanja i

zaštite, sa i bez kontaktora za premošćenje).

• Zbog malog opsega promene brzine primena ovih uređaja je

uglavnom ograničena na ograničenje polazne struje motora. Trebalo

bi imati u vidu da nisu sve karakteristike opterećenja u

elektromotornim pogonima pogodne za primenu ovih uređaja.

Talasni oblici struje motora napajanog iz

uređaja sa faznim upravljanjem

Nedostatak prikazanog načina naponskog upravljanja je prisustvo

viših harmonika napona, a time i struje, zbog čega se povećavaju

gubici, pojačava buka i pojavljuje se valoviti momenat. Opisane

smetnje ograničavaju opseg promene napona.

NAPONSKI INVERTOR

• Invertori omogućavaju istovremenu promenu napona i

učestanosti.

• Može se upravljati prostornim vektorom statorskog

napona, a posredno i vektorima struje, odnosno flukseva

• Ista topologija energetskog kola se može koristiti za

realizaciju jednostavnijeg “skalarnog” ili U/f upravljanja,

kao i za složene upravljačke strukture (vektorsko

upravljanje ili direktna kontrola momenta).

• U praksi se mogu videti invertori sa impulsno širinskom

modulacijom, ili impulsno amplitudnom modulacijom. Prva grupa (IŠM, PWM) su preuzeli primat u praksi, dok su invertori iz

druge grupe (IAM, PAM) pogodni za pogone sa veoma visokim

učestanostima.

udc

idc

S1 S2 S3Di1 Di2 Di3

Di4 Di5 Di6

M

ia

ic

C1

S4 S5 S6C2

R0

K0

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz naponskog invertora (1)

Za ispravljanje mrežnog napona koristi se diodni ispravljač (trofazni ili

monofazni kod manjih snaga). Otpornik R0 služi da ograniči struju punjenja

kondenzatora u jednosmernom međukolu. Kontaktor K0 premošćuje otpornik

nakon uspostavljanja punog napona na kondenzatorima-

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz naponskog invertora (2)

Za ispravljanje mrežnog napona koristi se polu-upravljivi tirsitorski most. Iako je

ova konfiguracija nešto skuplja i složenija, primenjuje se kod pretvarača većih

snaga.

udc

idc

S1 S2 S3Ti1 Ti2 Ti3

Di4 Di5 Di6

M

ia

ic

C1

S4 S5 S6C2

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz naponskog invertora (3)

Prikazana konfiguracija

omogućuje rad motora u režimu

rekuperativnog kočenja. Energija

kočenja se pretvara u toplotu u

otporniku Rk.

udc

idc

S1 S2 S3Ti1 Ti2 Ti3

Di4 Di5 Di6

M

ia

ic

C1

S4 S5 S6C2 S7

D7

Rk

Pri izboru (dimenzionisanju)

pogona i pretvarača potrebno je

obratiti pažnju na potrebe kočenja

(koliko često i sa kojim

vrednostima momenta)

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz naponskog invertora (4)

Četvorokvadrantni rad pogona sa rekuperacijom energije kočenja u napojnu

mrežu ostvaruje se prikazanom konfiguracijom pretvarača. Pored mogućnosti

rekuperacije, prikazana konfiguracija ima približno sinusni talasni oblik ulazne

struje ispravljača. Može se koristiti i za popravku faktora snage drugih

potrošača (uz rezervu pri dimenzionisanju).

udc

idc

S1 S2 S3

M

ia

ic

C1

S4 S5 S6C2

Si1 Si2 Si3

Si4 Si5 Si6

0 0.01 0.02 0.03 0.04-1

-0.5

0

0.5

1

Vreme [s]

Modulis

ani i m

odulis

uci sig

nal

0 0.01 0.02 0.03 0.04-1

-0.5

0

0.5

1

Vreme [s]

Modulis

ani i m

odulis

uci sig

nal

0 0.01 0.02 0.03 0.04

-1

-0.5

0

0.5

1

Vreme [s]

Sirin

sko m

odulis

an s

ignal

0 0.01 0.02 0.03 0.04

-1

-0.5

0

0.5

1

Vreme [s]

Sirin

sko m

odulis

an s

ignal

Talasni oblici - impulsno širinska modulacija: Sinusni modulisani i trougaoni modulišući talas

Talasni oblici napona u različitim

vremenskim razmerama

Napon između faze i

zvezde namotaja motora

Struja

Vrem.pod. 5mS

Kanal 1

Kanal 2

Kanal 1: 2V x 200 Faze R/T Kanal 2: 5V x 100 Faza S/GND

Napon na motoru

Kanal 1

Kanal 2

Vrem.pod. 50S

GND je srednja tačka jednosmernog međukola invertora

Regulacija struje sa naponskim invertorom Histerezisni regulatori

M

, ,a b ci i i

ai

*ai

1 4,S S

bi

*bi

ci

*ci

2 5,S S

3 6,S S

Prednosti:

•Jednostavna realizacija u analognoj tehnici.

•Brza regulacija struje.

•Podešavanje željenog odstupanja ostvarene

struje od zadate vrednosti.

Nedostaci:

•Promenljiva učestanost

komutacije invertora.

Regulacija struje sa naponskim invertorom Linearni regulatori u stacionarnom

koordinatnom sistemu

*abcu

M

, ,a b c

,

,

, ,a b ci i i,i i

i

*i Reg.α

, ,a b c

*u

i

*i Reg.β

*u

IŠM

(P

WM

) 1S

6S

Prednosti:

•Jednostavna realizacija i u analognoj

tehnici.

•Ne koristi se obrtna transformacija koja

zavisi od ugla koordinatnog sistema.

Nedostaci:

•Ograničeni propusni opseg dovodi

do faznog kašnjenja struja u

odnosu na zadate vrednosti

(sinusne veličine).

Regulacija struje sa naponskim invertorom Linearni regulatori u sinhrono rotirajućem

koordinatnom sistemu

*abcu

M

, ,a b c

, ,q d

,

, ,a b ci i i,i i

qi

*qi Reg.q

rs

,q d

, ,a b c

*qu

di

*di Reg.d

*du

IŠM

(P

WM

) 1S

6S

Prednosti:

•Prilagođena digitalnim sistemima upravljanja,

zbog čega je (sada) jednostavna realizacija.

•Regulacija bez statičke greške – jednosmerne

veličine id, iq.

Nedostaci:

•Zavisi od ugla koordinatnog

sistema.

STRUJNI INVERTOR

• Primena kod pogona velike snage (nema ograničenja

napona i struje)

• Koriste se poluprovodničke komponente koje su veoma

dugo raspoložive i imaju nisku cenu.

• Rekuperativno kočenje se postiže bez dodatne opreme,

promenom polariteta napona u jednosmernom međukolu

(struja ne menja smer).

• Pored skalarnog upravljanja - promenom struje i

učestanosti, moguće je realizovati i složene upravljačke

strukture (vektorsko upravljanje ili direktna kontrola

momenta).

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz strujnog invertora sa sekvencijalnom

komutacijom

udc

idc

T1 T3 T5

D1 D3 D5

D2 D4 D6C6

C4C2

C1 C4

C5

T2 T4 T6

Ti1 Ti3 Ti5

Ti4 Ti6 Ti2

M

ia

ic

L

Ispravljačem se podešava vrednost struje, a invertorom se podešava

učestanost. Talasni oblik izlazne struje je pravougaoni, sa stalnom

maksimalnom vrednošću idc.

Komutacioni

kondenzatori

su C1 – C6.

Diode D1 – D6

učestvuju u

komutacionom

procesu.

Talasni oblik fazne struje i napona motora

napajanog iz strujnog invertora sa sekvencijalnom

komutacijom

Principijelna šema pogona sa asinhronim motorom

napajanim iz strujnog invertora sa GTO tiristorima

GTO (Gate Turn Off) tiristori

imaju mogućnost isključenja.

udc

idc

T1 T3 T5

T2 T4 T6

Ti1 Ti3 Ti5

Ti4 Ti6 Ti2

M

ia

ic

L

C1 C2 C3