Электропривод на современных этапах своего развития представляет собой единое целое устройство — система управления, силовой преобразователь, и двигатель. Производство эффективных, экономичных, надежных, а также высокопроизводительных систем электропривода является одной из важнейших задач совершенствования электропривода[1].

     Теоретические исследования, статических и динамических характеристик регулируемого электропривода имеют очень ограниченную область достоверных результатов. С целью определения достоверности результатов теоретических исследований, как правило используют сопоставление и анализ результатов полученных теоретически и экспериментально на лабораторном стенде. Для экспериментальных исследований статических и динамических характеристик регулируемого электропривода разработан лабораторный стенд, обеспечивающий управление и регистрацию статических и динамических характеристик. Наиболее полную картину даёт метод сравнения результатов полученных теоретически и экспериментально для аналогичных возмущающих и управляющих воздействий.

     Использование математических моделей позволяет подробно исследовать взаимосвязи изучаемого объекта или элемента, в достаточно широких пределах изменения переменных величин. Использование теоретических моделей связано с введением определённых допущений, ограничений. Структурная схема разработанного стенда приведена на рисунке 1. Диоды VD1-VD6 включены по схеме неуправляемого выпрямителя, конденсатор С1 в силовой цепи питания играет роль емкостного сглаживающего фильтра. Конденсатор подключен через контакты реле К1 и резистор с отрицательной шиной питания. Контакты реле К1 управляются блоком задержки включения конденсатора (ЗВК). ЗВК необходим, для предотвращения бросков токов заряда С1. ЗВК держит контакты К1 разомкнутыми, до того момента времени, пока конденсатор С1 не зарядится через резистор R1, после окончания зарядки С1, ЗВК замыкает контакты К1.

     При помощи транзистора VT1, соединённого с широтно-импульсным преобразователем (ШИМ 1) осуществляется ограничение напряжения на конденсаторе С1 в режиме динамического торможения, путём рассеивания сгенерированной энергии двигателя на нагрузочном резисторе RT.

     На IGBT транзисторах VT2 — VT5, включенных по мостовой схеме осуществляется управление двигательным и тормозным режимами двигателя Д.

     Управление электроприводом в двигательном режиме осуществляется системой автоматического регулирования (САРДР) на вход которой подаются задающие воздействия (ЗВ) и сигналы отрицательной обратной связи (СООС) с датчиков тока BI1, BI2, датчиков напряжения BU1, BU2, а также энкодера BR. Резисторы R5,R6,R9,R10 ограничивают токи включения и отключения транзисторов силового моста VT2-VT5. DA1 — DA4 — драйвера, форсирующие включение и отключение силовых транзисторов. Драйвера имеют встроенные оптроны, реализующие гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления. Входной управляющий сигнал драйверов поджигает встроенные светодиоды опторазвязки. Светодиоды со стороны анодов соединены с плюсовым выводом питания +5 вольт, катоды введены в широтно-импульсный модулятор ШИМ2.

     Система управления мостом несимметричная — верхние транзисторы VT2, VT4 в двигательном режиме находятся в противоположных состояниях: один выключен, другой включен. При смене направления вращения двигателя транзисторы изменяют своё состояние на противоположное. Мост работает диагоналями: если включен транзистор VT2, на транзистор VT5 подаётся сигнал ШИМ, два других транзистора моста в запертом состоянии. И наоборот: при смене направления вращения двигателя, при открытом транзисторе VT4 на транзистор VT3 подаётся сигнал ШИМ, два других транзистора моста в запертом состоянии.

     В генераторном режиме двигателя постоянного тока Д, вследствие периодического коммутирования цепи якоря одним из нижних ключей VT3 или VT5 (в зависимости от направления вращения двигателя), осуществляется накопление электромагнитной энергии в индуктивности якоря с последующим её разрядом на конденсатор С1, что приводит к постоянному его дозаряду. Система ограничения напряжения конденсатора (СОНК), формирует сигнал управления IGBT транзистором VT1, при помощи широтно-импульсного преобразователя ШИМ1. Эта система ограничивает напряжение, величина которого определяется сигналом задания (UЗ). Датчик BV1 служит для контроля величины напряжения на конденсаторе [2].

     В результате проведенной работы:

     — Разработан и собран лабораторный стенд для получения экспериментальных данных о генераторных режимах работы крановых электроприводов постоянного тока с импульсным преобразователем;

     — реализована физическая модель кранового электропривода постоянного тока с импульсным преобразователем на базе универсального лабораторного стенда;

     — разработаны структурная, функциональная и принципиальные схемы широтно-импульсного преобразователя для управления двигателем пистонного тока;

     — составлены алгоритмы программного обеспечения микроконтроллеров системы управления четырёхквадрантного регулируемого электропривода постоянного тока;

     — на основе составленных алгоритмов разработано программное обеспечение для двух микроконтроллеров стенда, а также для компьютера, управляющего электроприводом.

     1. Певзнер Е.М., Яуре А.Г. Крановый электропривод: Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 344с.: ил.

     2. Каверин В.В. К определению граничных значений области прерывистых токов регулируемого электропривода // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012.—URL: http://online-electric.ru/articles.php?id=5 (Дата обращения: 12.01.2013)