Устройство для пуска синхронной машины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (11) (5))4Н 02Р 6 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / с .

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3823266/24 — 07 (22) 10.12.84 (46) 15.10.86. Бюл. ¹ 38 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (72) И.Е.Овчинников, Ж.Д.Давидян и В.Н.Рябов (53) 62-83:621.313.392 (088.8) (56) Бернштейн А.Я. и др. Тиристор-. ные преобразователи частоты в электроприводе. М.: Энергия, 1980, с. 284, 289.

Авторское свидетельство СССР № 1131002, кл. Н 02 P 1/52, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является улучшение условий пуска и уменьшение продолжительности пуска. Устройство для пуска синхронной машины (СМ) 1 содержит непосредственный преобразователь 2 частоты, управляющие входы которого подключены к формирователям (Ф) 3, 4 отпирающих импульсов тиристоров непосредственного преобразователя частоты соответственно положительного и отрицательного направлений токов. Одни входы Ф 3, 4 через соответствующие элементы

И 11 — 1, 11-2 и распределитель (Р) !2 импульсов управления связаны с датчиком 6 положения ротора СМ I. Вторые входы Ф 3, 4 подключены к выходу блока 18 задания угла управления, подключеннного ко входу Р 12. Вторые входы элементов И 11-1, 11 2, через элемент,НЕ )О, преобразователь 9 разности токов в сигнал единичной амплитуды, узел 8 сравнения измеренного тока с заданным связаны с датчиком 7 тока фазы. P 12 содержит два канала управления. Один канал включает интегратор 13, компаратор

23, дифференцирующую цепочку (ДЦ) 21

Второй канал составлен из элемента НЕ 15, интегратора 14, компаратора 24 и ДЦ 22. Выходы ДЦ 21 и 22 подключены к разноименным входам

1 триггера 25 с прямым и инверсным выходами, подключенными к первым входам элементов И 11-1, 11-2 соответственно. Вторые входы компараторов 23, 24 соединены с выходами сумматоров (С) 17, 16 соответственно. На первый вход С 17 поступает сигнал с.интегратора 13, а на первый вход С 18 — сигнал с интегратора 14. Вторые входы С 17, 16 подключены к выходу блока 18. P 12 формирует импульсы напряжения на основном выходе триггера 25, соответствующие интервалам управления для полюса положительной полярности, сдвинутые в сторону опережения относитель1

264291 но соответствующих разрешенных интервалов на угол.с независимо от частоты вращения. Импульсы напряжения на инверсном выходе триггера соответствуют интервалам управления для полюса отрицательной полярности. Эти напряжения с выходов триггера являются разрешающими сигналами, соответствующими сдвинутым интервалам управления и переключающими Ф 3, 4. Датчик 7, узел 8, преобразователь 9 и элемент

НЕ 10 служат для формирования сигнала, запрещающего прохождение запускающих импульсов в Ф 3 в случае превышения пускового тока заданного значения. 1 ил, Изобретение относится к электротехнике, в частности к области регулируемого электропривода с синхронными электродвигателями и непосредственными преобразователями час-тоты, и может быть использовано для пуска мощных синхронных машин от сети 50 Гц.

Целью изобретения является улучшение условий пуска путем увеличения среднего вращающего момента в области синхронной частоты вращения и уменьшения продолжительности пуска.

На чертеже приведена электричес-. кая структурная схема устройства цля пуска синхронной машины, Устройство для пуска синхронной машины 1 содержит непосредственный преобразователь 2 частоты, формирователи отпирающих импульсов тиристоров преобразователя 3 и 4 соответственно положительного и отрицательного направления токов, возбудитель

5 постоянного тока, датчик 6 положения ротора, в цепи каждой фазы машины датчик 7 тока фазы, узел 8 сравнения измеренного тока с saданным током, преобразователь 9 разности токов в сигнал единичной амп-. литуды, элемент HE 10, два элемента V. 11-1, 11-2, а также распределитель .12 импульсов управления, содержа 11ий интеграторы 13 и 14„, элемент

l5

2

НЕ 15, два сумматора 16 и 17 напря.жений, блок 18 задания угла управления, четыре дифференцирующих цепочки 19 — 22, два компаратора 23 и 24 и триггер 25.

Непосредственный преобразователь

2 частоты формирует импульсы тока, протекающие в якорных обмотках синхронной машины. Питание преобразователя осуществляется от трехфазной нерегулируемой сети 50 Гц. Импульсы тока синхронизированы с положением ротора посредством датчика 6 положения ротора, который запускает формирователи отпирающих импульсов тиристоров преобразователя 3 и 4 соответственно положительного и отрицательного направления токов в соответствии с положением ротора. Индуктор синхронной машины возбуждается отдельным возбудителем 5 постоянного тока., Назначение элементов

7 — 10 заключается в формировании запрещающего сигнала, который запрещает прохождение запускающих импульсов в формирователи.. Длительность запрещающего сигнала пропорциональна разности среднего значения пускового тока и заданного тока якоря, когда пусковой ток превосходит заданный ток.

Устройство для пуска синхронной машины работает следующим обравом.

1264291

На выходе датчика положения ротора вырабатываются прямоугольные импульсы единичной амплитуды и паузы, длительности которых равны длительностям разрешенных интервалов. Им- 5 пульс соответствует разрешенному интервалу для полюса положительной полярности (положительный разрешенный интервал). Пауза соответствует разрешенному интервалу для полюса отри- 10 цательной полярности (отрицательный разрешенный интервал). Эти прямоугольные импульсы дифференцируются узлом 19, где выделяется дифференцированный сигнал положительной поляр- 15 ности, соответствующий перецнему фронту сигнала датчика положения ротора, т.е. моменту начала разрешенного интервала. Далее сигнал датчика положения ротора интегрируется пер- 20 вым интегратором 13, на выходе кото-. рого вырабатывается напряжение, величина которого определяет относительное угловое положение ротора.

Линейно во растающий участок характе-25 ристики на протяжении импульса (положительного разрешенного интервала) характеризует текущее время в течение разрешенного интервала. По завершении импульса (положительного разрешенного интервала) напряжейие на выходе интегратора 13 остается постоянным на протяжении паузы — горизонтальный участок характеристики.

Ордината горизонтального участка характеризует запомненную длитель"

35 ность предыдущего разрешенного интервала. По завершении паузы в момент начала следующего положительного разрешенного интервала производит40 ся сброс интегрированного напряжения до нуля и далее процесс интегрирования повторяется.

Сброс производится дифференциро- . ванным сигналом положительной поляр45 ности, который от дифференцирующего узла 19 поступает на интегратор 13 в начале каждого следующего разрешенного интервала. Напряжение с выхода датчика 6 положения ротора по параллельной цепи инвертируется элемен- °

50 том НЕ 15, в результате чего паузэ обращается в сигнал единичной амплитуды, а сигнал в паузу. Это дает возможность интегрировать сигнал и определять относительное угловое положение ротора также на отрицательном разрешенном интервале. Этот сигнал дифференцируется дифференцирующим узлом 20, где выделяется дифференциро ванный сигнал положительной полярности, соответствующий переднему фронту отрицательного разрешенного интервала. Инвертированный сигнал с выхода элемента НЕ 15 интегрируется вторым интегратором 14, Аналогйчным образом производится запоминание длительности предыдущего разрешенного интервала и последующий сброс посредством дифференцирующего узла 20.

Разность ординат горизонтального участка (длительность предыдущего разрешенного интервала) и нарастающего линейного участка (текущее время движения ротора в течение разрешенного интервала) представляет собой относительное время, которое осталось пройти полюсу до окончания разрешенного интервала (при условии что длительность текущего разрешен- ного интервала равна длительности предыдущего разрешенного интервала).

Это время исчисляется в относительйых долях длительности разрешенного интервала — ординаты горизонтального участка, принятой за единицу, так как. масштаб времени интегральной характеристики зависит от скорости вращения ротора. Нарастающий линейный участок достигает ординаты горизонтального участка (пересекает горизонтальный участок) в конце текущего разрешенного интервала. Если текущую интегральную характеристику переместить параллельно оси абсцисс вверх на заданную величину, пропорциональную углу (времени) опережения Е, то ее линейный участок пересечет горизонтальный участок характеристики предыдущего интервала (от параллельного канала) раньше момента окончания раэрешенйого интервала на время

Таким образом, момент времени пе-. ресечения будет опережать конец текущего разрешенного интервала, или начало следующего разрешенного интервала на заданную величину . Причем этот временной сдвиг будет абсолютг ным, равным заданному времени независимо от частоты вращения. Зафиксированные таким образом моменты времен. ни в каждом разрешенном интервале представляют собой начала интервалов управления, которые сдвинуты в сторону опережения относительно разре5 1264 шенных интервалов на заданный угол с независимо от частоты вращения. Величина этого сдвига задается величиной перемещения характеристики вдоль оси ординат ° Вертикальное перемещение интегральной характеристики эквивалентно суммированию с ней постоянного управляющего напряжения ус-. тавки

Суммирование напряжения уставки Ц с интегральной характеристи3 кой выполняется в сумматорах 16 и 17.

На одни входы этих сумматоров подаются интегрированные напряжения соот" ветственно положительного и отрицательного разрешенных интервалов (соответственно с выходов интеграторов

13 и 14), а на другие входы — напря:жение U< с выхода блока 18 задания угла управления. Изменением напряжения U можно регулировать величину сдвига интервалов управления. Величина сдвига интервалов управления зависит от заданного угла управления тиристоров М 25

В данном устройстве пуска интервал управления сдвигается в сторону опережения относительно разрешенного интервала на угол = oc . Сдвиг осуществляется автоматически системой управления при задании угла управления независимо от частоты вращения ротора. Угол управления с6 регулирует длительность и амплитуду импульсов, следовательно средний момент и темп пус@а. Угол управления с6 и темп пуска задаются блоком 18 за" дания угла управления. При этом с выхода блока 18 на формирователи отпирающих импульсов тиристоров преобразователя 3 и 4 подается соответ40 ствующее управляющее напряжение, пропорциональное углу управления М, Одновременно с этим с другого выхода блока 18 на сумматоры 16 и 17 подается управляющее напряжение, пропорцио45 нальное углу сдвига интервала управления, т.е. пропорциональное тому же углу управления U> = k = kg.

I, В первом компараторе 23 напряже50 ние с выхода сумматора 17 сравнивается с запомненным уровнем напряжения положительного разрешенного интервала с выхода интегратора 13.

Соответственно во втором компарато55 ре 24 напряжение с выхода сумматора

l 6 сравнивается с запомненным уровнем напряжения отрицательного разре291 шенного интервала с выхода интегратора 14. Когда напряжение с выхода сумматора превышает напряжение интегральной характеристики параллельного канала, на выходе соответствующего компаратора 23 или 24 возникает сигнал единичной амплитуды. Далее эти прямоугольные сигналы дифференцируются соответственно дифференцирующими цепочками 21 и 22, где выделяются дифференцированные сигналы положительной полярности, соответствующие передним фронтам сигналов. Этими дифференцированными сигналами переключается триггер 25. Импульсы напряжения на основном выходе триггера соответствуют интервалам управления для полюса положительной полярности, которые сдвинуты в сторону опережения относительно соответствующих разрешенных интервалов на угол с независимо от частоты вращения. Импульсы напряжения на инверсном выходе триггера соответствуют интервалам управления для полюса отрицательной полярности. Эти напряжения с выходов триггера являются разрешающими сигналами, которые соответствуют сдвинутым интервалам управления и которыми переключаются каналы формирования отпирающих .импульсов тиристоров положительного (элементы,11-),3) или отрицательного (элементы 11-2,4) направления тока. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для пуска синхронной машины, содержащее непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией, подключенный к сети переменного тока, выход которого соединен с якорной обмоткой синхронной машины через датчики тока фазы а управляющие входы тиристоров каждой фазы соединены с соответствующими выходами формирователей отпираю щих импульсов, первые входы котбрых соединены с выходами элементов И, а вторые входы — с выходом блока задания угла управления, датчик положения ротора синхронной машины, выходы которого пофазно связаны с соответствующими входами распределителя импульсов управления, выходы которого соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены с выходом преобразователя разнос1 2о4291

Составитель М.Сон

Техред В. Кадар

Корректор М,Самборская

Редактор К.Волощук

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Зак аз 5571 /55

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул.Проектная,4 тч токов в сигнал единичной амплитуды, вход которого подключен к выходу датчика така фазы через узел сравнения, опорный вход которого подключен к блоку задания тока якоря, о т- 5 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения условий пуска путем увеличения среднего вращающего момента в области синхронной частоты вращения и уменьшения продолжительности пуска, распределитель импульсов управления в каждой фазе выполнен двухканальным с инвертирующим и неинвертирующим входами,в него введены два интегратора, входы "Сброс" t5 которых соединены с основными входами через дифференцирующие цепи, два сумматора, два компаратора и триггер, раздельные. входы которого соединены соответственно с выхОдами пер вого и второго компараторов через дифференцирующие цепи, одни входы компараторов соединены с выходами первого и второго интеграторов, причем другие входы первого и второго компараторов соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, первые входы которых соединены перекрестно с. выходами второго и первого интеграторов, а вторые их входы соединены с выходом блока saдания угла управления, при этом каждая фаза непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией выполнена в виде встречно параллельно включенных тиристоров.