Современная электроника №5/2026

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 42 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2026 Статья посвящена системам управления электроприводов, которые в настоящее время являются основным средством приведения в движение рабочих машин и других технических устройств. Излагаются основные сведения об электроприводах и их системах управления, предназначенных для управления преобразователем электрической энергии и электродвигателем – главными составными частями электропривода. Рассматриваются различные варианты структуры и конструкции систем управления электроприводов. Приводится описание универсального микроконтроллерного блока управления БУПЧ, который является основой систем управления преобразователями частоты для электроприводов большой и сверхбольшой мощности концерна «Русэлпром». Максим Сергеев, к. т. н. (smumail@yandex.ru) Введение В первой части статьи указаны основные сведения об электроприво­ дах (ЭП) и их системах управления (СУ ЭП). Главными составными частями ЭП являются преобразователь электри­ ческой энергии (силовое преобразова­ тельное устройство – СПУ) и электро­ двигатель (ЭД). ЭД переменного тока подразделяются в основном на асин­ хронные (АД) и синхронные (СД). В ЭП переменного тока СПУ называ­ ется преобразователем частоты (ПЧ), в качестве которого наиболее широ­ кое применение получили ПЧ с про­ межуточным звеном постоянного тока на основе двух полупроводни­ ковых преобразователей: управляе­ мых (АВН) или неуправляемых выпря­ мителей напряжения и автономных инверторов напряжения (АИН). СПУ вместе с его СУ можно рассматривать как регулируемый источник питания (ИП), который питает ЭД или другую нагрузку. Современные СУ ЭП постро­ ены либо на базе высокопроизводи­ тельных микроконтроллеров (МК) с RISCархитектурой или специализи­ рованных (для управления ЭП) цифро­ вых сигнальных контроллеров (ЦСК), либо на базе программируемых логи­ ческих микросхем (ПЛИС) или специа­ лизированных для этого применения микросхем (СИС). Отмечено, что современные СУ ЭП имеют в основном распределённоцен­ трализованную структуру и состоят из локальных СУ (ЛСУ), центральной СУ (ЦСУ) и программируемого логическо­ го контроллера (ПЛК). Менее распро­ странёнными являются СУ ЭП с цен­ трализованной структурой, когда высокоинтегрированный блок управ­ ления ЭП (ВБУ ЭП), в состав которого входят ЛСУ, ЦСУ и ПЛК, выполняет все функции СУ ЭП. Для управления техно­ логическим процессом, рабочей маши­ ной как его частью и, соответствен­ но, ЭП применяется СУ более высокого уровня (СУ ВУ), которая называется СУ электроприводом (или электроприво­ дами, если она управляет нескольки­ ми ЭП). Рассмотрены различные варианты структуры СУ ЭП, отличающиеся эле­ ментной базой, схемотехникой и кон­ струкцией. Конструкция современных систем управления электроприводов переменного тока В современных ЭП переменного тока конструкция ПЧ и СУ, которые ими управляют, имеет очень важное значение благодаря основным тенден­ циям в преобразовательной и микро­ процессорной технике: повышению степени интеграции и функциональ­ ности и снижению массогабаритных характеристик, которые привели к тому, что совершенствованию кон­ струкции стало уделяться повышен­ ное внимание инженеров. ПЧ для ЭП различных мощно­ стей имеют разную конструкцию. ПЧ малой мощности имеют компакт­ ное или встроенное исполнение. ПЧ средней мощности состоят из одно­ го шкафа. ПЧ большой и сверхболь­ шой мощности состоят из нескольких шкафов (секций) – например, сило­ вой секции (или секций, в которых расположены транзисторные преоб­ разователи), секции фильтра, секции управления и др. В ЭП малой мощности СУ выполня­ ются либо на отдельной плате, либо объединяются на одной плате вместе с силовой частью, в результате чего получается одноплатный ПЧ, причём СУ может располагаться непосред­ ственно на плате ПЧ или подключать­ ся к ней как мезонинная плата 2 . Преи­ муществами такого подхода являются снижение массогабаритных характе­ ристик и стоимости ПЧ, а недостатка­ ми – большая техническая сложность и высокая трудоёмкость разработки, так как на одной плате, имеющей ограниченные габаритные размеры, нужно расположить силовые и инфор­ мационные электронные компоненты, а также обеспечить их хорошую элек­ тромагнитную совместимость. В ЭП средней, большой и сверхболь­ шой мощности СУ могут быть одно­ платными или состоять из несколь­ ких плат, расположенных в одном корпусе (блоке управления), при­ чём электрическое соединение меж­ ду этими платами осуществляется без проводов (платы расположены на минимальном расстоянии и име­ ют разъёмное соединение друг с другом), а корпус обычно является металлическим 1 . Такой подход кро­ Примечание: 1 СУ, имеющие не сосредо- точенную (в виде блока), а распределён- ную конструкцию, в которых платы электрически соединяются друг с дру- гом с помощью проводов (кабелей), осо- бенно если они находятся на большом расстоянии друг от друга (более 25 см), желательно не применять в качестве СУ ЭП, так как они имеют низкие поме- хозащищённость и надёжность.