Современные замкнутые системы управления ЭП реализуются, как правило, на основе полупроводниковых элементов и устройств, отличающихся широкими функциональными возможностями управления, автоматизации, надёжностью в эксплуатации и высоким КПД. Силовая часть замкнутых ЭП реализуется на основе того или иного преобразователя – выпрямителя, инвертора, преобразователя частоты, регулятора напряжения. В этих преобразователях используются диоды, тиристоры, транзисторы и различные модули (интегрированные устройства) на их основе [3, 4]. Диоды (неуправляемые вентили) применяются в схемах неуправляемых выпрямителей и выпускаются на токи до нескольких килоампер и напряжения до нескольких киловольт. Выпускаются также и диодные модули, представляющие собой соединённые в одном корпусе по определённой схеме два и более диода. Тиристоры (управляемые диоды) используются во всех видах преобразователей. Применение находят также диодные тиристоры (динисторы), включаемые импульсом прямого напряжения; симметричные тиристоры (симмисторы), эквивалентные двум тиристорам, включенным параллельно-встречно; оптотиристоры, управляемые световым потоком; быстродействующие высокочастотные тиристоры и др. Наряду с этими неполноуправляемыми тиристорами, которые закрываются после снятия управляющего сигнала только при изменении полярности напряжения на аноде, в преобразователях находят применение и полностью управляемые (запираемые) тиристоры, обозначаемые в технической литературе как GTD. Выключение (закрытие) таких тиристоров производится подачей на их управляющий электрод импульса отрицательного тока управления. Мощные тиристоры рассчитаны на рабочие токи до нескольких килоампер и напряжения до нескольких киловольт. Выпускаются также тиристорные и тиристорно-диодные модули в различном исполнении, которые могут содержать дополнительные встроенные элементы, обеспечивающие управление и защиту силовых элементов. Такие модули иногда называют «интеллектуальными силовыми модулями». Транзисторы являются полностью управляемыми приборами. Наибольшее применение в силовых транзисторных преобразователях получили биполярные транзисторы с изолированным затвором (типа IGBT), сочетающие в себе положительные свойства биполярного (низкие потери мощности во включенном состоянии) и полевого (высокие входные сопротивления) транзисторов.
Силовые транзисторы выпускаются в виде модулей, соответствующих типовым схемам различных преобразователей. Современное их исполнение предусматривает и наличие дополнительных элементов, осуществляющих функции управления, защиты, диагностики и связи с другими элементами схем. Для выработки законов управления двигателем, который реализуется силовым преобразователем, замкнутые схемы ЭП содержат определённый набор управляющих элементов: задающие (программные) устройства, определяющие уровень и характер изменения регулируемой координаты; датчики регулируемых координат и технологических параметров, дающие информацию о ходе технологического процесса и работе самого ЭП; регуляторы и функциональные преобразователи, вырабатывающие управляющее воздействие на основе сигналов задающих устройств и датчиков координат и параметров; согласующие элементы, позволяющие соединять в единую схему все указанные элементы за счёт согласования их входных и выходных сигналов по роду тока, уровням и виду сигналов и др. Техническая реализация управляющих устройств в современном электроприводе весьма разнообразна. По характеру преобразования сигналов устройства управления подразделяются на аналоговые и дискретные [4]. Аналоговые элементы и устройства характеризуются наличием функциональной (линейной или нелинейной) зависимости между входным и выходным сигналами, при этом выходной сигнал может принимать любое значение. Примером силовых аналоговых устройств могут служить управляемые выпрямители и преобразователи частоты. Дискретные элементы и устройства могут иметь только нулевой или максимальный выходной сигнал, который появляется или исчезает при достижении входным сигналом определённого значения. Примерами дискретных элементов могут служить реле и бесконтактные логические элементы. На основе дискретных элементов создаются цифровые схемы управления ЭП. Все рассмотренные выше силовые и управляющие устройства находят применение в автоматизированных электроприводах. Прогрессивным явлением в создании технических средств управления стала разработка унифицированной блочной системы регулирования (УБСР). Система УБСР может быть аналоговой, выполняемой на обычных элементах электроники (УБСР-А) и интегральных микросхемах (УБСР-АИ), и дискретной (цифровой), состоящей из обычных элементов (УБСР-Д) и микросхем (УБСР-ДИ). Интегральными называются микросхемы, элементы которых: транзисторы, диоды, резисторы и другие – неразрывно соединены электрически, конструктивно и технологически. Количество элементов в современных ИС может достигать нескольких тысяч и более на одном полупроводниковом кристалле, а сами ИС могут содержать один такой кристалл или более. Важной характеристикой схем управления ЭП является наличие или отсутствие в них возможности изменения (перенастройки) алгоритма функционирования. По этому признаку они подразделяются на схемы с жестким (неизменным) алгоритмом и схемы с изменяемым (программируемым) алгоритмом. В схемах с жёстким алгоритмом преобразование сигналов осуществляется в соответствии со схемой соединения и характеристиками элементов. Для изменения алгоритма функционирования такой схемы необходима замена (перемонтаж) соответствующих элементов. Схемы с программируемым алгоритмом позволяют менять управление за счёт изменения программы, управляющей работой аппаратной части этих устройств. Реализация таких устройств осуществляется с использованием средств компьютерной (микропроцессорной) техники управления.
