Electronică de putere și reglare automată

Capitolul 1. ELECTRONICA DE PUTERE ÎN SISTEMELE DE REGLARE AUTOMATA

1.1. Circuite electronice de putere folosite în sisteme de reglare automata; controlul circuitelor electronice de putere

1.2. Regimul de comutatie în comparatie cu regimul liniar de functionare a dispozitivelor electronice

1.3. Comutatia fortata (“hard”) în comparatie cu comutatia rezonanta (“soft”)

1.1. Circuite electronice de putere folosite în sisteme de reglare automata: controlul circuitelor electronice de putere

În diferite aplicatii industriale, precum masinile unelte controlate cu calculator, robotii industriali, industria otelului, industria alimentara, uzine chimice etc., se folosesc pe scara larga sisteme de reglare automata, pentru a creste productivitatea si calitatea produselor si pentru a economisi energie. Echipamente asemanatoare, folosite în aplicatiile de zi cu zi (casnice, transport, etc.) devin din ce în ce mai sofisticate odata cu aplicarea tehnicilor de control “inteligente”.

Actionarile electrice, ca parte importanta a echipamentelor industriale, sunt tot mai mult bazate pe convertoare electronice de putere moderne si pe regulatoare inteligente pentru a controla o deplasare sau o viteza. Folosirea microprocesorului ca si „creier” al regulatorului a marit flexibilitatea si complexitatea actionarilor electrice. Pentru a realiza robustetea si inteligenta sistemelor de reglare automate, sistemele soft bazate pe procesoare digitale de semnal PDS (DSP, Digital Signal Processor) sunt folosite pe scara tot mai larga.

Din exemplele precedente rezulta:

- o strânsa legatura între echipamentele electronice de putere (medie sau mare) si circuitele de control (care lucreaza la puteri mici);

- nevoia de a dezvolta regulatoare si sisteme de control capabile sa îndeplineasca conditiile moderne, tot mai dure.

Partea principala a oricarui sistem de control electronic, electro-hidraulic sau electro-pneumatic consta în echipamentul electronic de putere. Din acest punct de vedere, specialistul în Ingineria Reglarii Automate trebuie sa înteleaga principiul de functionare al acestor echipamente si sa cunoasca modelul matematic adecvat. Pentru a proiecta un regulator performant si modern inclus în bucla de reglare a vitezei unui motor de inductie, alimentat de un invertor static, modelul invertorului joaca un rol important. Întrucât în sistemele de control moderne semnalele sunt de natura electrica, fiecare semnal al buclei de reglare trebuie sa aiba un anumit nivel de putere. Circuitele electronice de putere sunt esentiale pentru ridicarea nivelului de putere al semnalelor.

Exista numeroase alte aplicatii în care echipamentele electronice sunt ele însele controlate automat, constiuind procesul de reglat, o notiune tipica de Teoria Reglarii Automate. Acesta este cazul surselor de alimentare stabilizate de curent continuu sau a surselor de alimentare de rezerva (UPS, Uninterruptible Power Supply). Pe când într-o actionare electrica uzuala: pompa, masina de ambalat, laminorul, etc. sunt considerate elemente principale (“procese”), iar grupul motoare electrice–convertoare electronice sunt elemente auxiliare („elemente de executie”), circuitele electronice de putere ale unui surse stabilizate constituie elementele principale ("procesele”).

Pentru a detalia aceste probleme, în cele ce urmeaza vor fi prezentate o serie de exemple.

Figura 1.1.1. Bucla închisa pentru controlul vitezei laminorului

În primul exemplu, pentru a controla grosimea unei placi de otel este nevoie sa controlam viteza cilindrului laminorului, antrenat, de exemplu, de catre un motor de curent continuu, figura 1.1.1.