Способ управления машиной двойного питания

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повьшение быстродействия и надежности путем полного обесточивания обмоток машины двойного питания при коммутациях в статоре. Указанная цель достигается тем, что при осуществлении способа управления машиной двойного питания подключение обмоток статора к сети и -регулирование напряжения на обмотках ротора машины двойного питания осуществляют в момент достижения частотой вращения ротора значения, равного половине синхронной частоты вращения в момент обесточивания всех обмоток ротора. Для этого перед размыканием обмоток статора машины двойного питания 1 выключателем 2 блокировкой с триггеров 23, 24, 25 устройства раздельного управления 9)по моментам перехода токов ротора через нуль, определяемых схемами совпадени я 12,13,14, запрещают подачу импульсов управления на тиристоры преобразователя частоты 5 до обесточивания всех фаз ротора. 2 ил. (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сс

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4138250/24-07 (22) 27. 10.86 (46) 23.05.88. Бюл. 11 19 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В. Орлик, В.Я. Денисов и И.П. Чудинов (53) 621.313.3.072.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 411597, кл. Н 02 P 7/46.

Авторское свидетельство СССР

У 838994, кл, Н 02 P 7/42. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности путем полного обесточивания обмоток машины двойного питания при коммутациях в статоре. Указанная цель

ÄÄSUÄÄ 1398062 А 1 достигается тем, что при осуществлении способа управления машиной двойного питания подключение обмоток статора к сети и регулирование напряжения на обмотках ротора машины двойного питания осуществляют в момент достижения частотой вращения ротора значения, равного половине синхронной частоты вращения в момент обесточивания всех обмоток ротора. Для этого перед размыканием обмоток статора машины двойного питания 1 выключателем

2 блокировкой с триггеров 23, 24, 25 устройства раздельного управления 9)по моментам перехода токов ротора через нуль, определяемых схемами совпадения

12,13,14, запрещают подачу импульсов 6 управления на тиристоры преобразователя частоты 5 до обесточивания всех фаз ротора. 2 ил.

1398062

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому электроприводу переменного тока, построенному на основе машины двойного питания, статор которои через вы5 ключатель подключается к питающей сети, а ротор — к вентильному преобразователю частоты.

Целью изобретения является повыше- 1у ние быстродействия и надежности путем полного обесточивания обмоток ! машины двойного питания при коммутациях в статоре.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства электропривода переменного тока, реализующего способ управления машиной двойного питания; на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая работу электропривода. 20

Электропривод переменного тока содержит машину двойного питания, выполненную на базе асинхронного электродвигателя 1 (фиг. 1) с фазным ротором, выключатель 2, выполненный с управляемым трехфазным короткозамыкателем и блок-контактом, датчик 3 положения ротора и датчик 4 частоты вращения, установленные на валу указанного асинхронного электродвигателя 1, преобразователь 5 частоты, подключенный выходами к обмоткам ротора асинхронного электродвигателя 1, систему 6 управления преобразователем частоты, регулятор 7 частоты вращения, датчик 8 токов фаз ротора, трех- 35 фазный блок 9 раздельного управления, систему 10 блокировки импульсов управления, выполненную с пороговым элементом 11, двухвходовыми схемами 1220 совпадения, четырехвходовыми схе- 40 мами 21 и 22 совпадения, триггерами

23-26 и схемами 27 и 28 задержки.

Статорные обмотки асинхронного двигателя 1 предназначены для подключения к питающей сети через выключа- 45 тель 2, управляющие входы преобразователя 5 частоты подключены к выходу системы 6 управления и к первой группе выходов трехфазного блока 9 раздельного управления. 50

Выходы системы 6 управления соединены с входами регулятора 7 частоты вращения, с выходом датчика 3 положения и с инверсным выходом схемы 20 совпадения, входы которой .соединены с 55 блок-контактом выключателя 2. Вход регулятора 7 частоты вращения подключен к выходу датчика 4 частоты вращения.

Входы трехфазного блока 9 раздельного управления подключены к выходам датчика 8 токов фаз ротора и к инверсным выходам триггеров 25-23.

Вторая группа выходов трехфазного блока 9 раздельного управления подключена к одним из выходов схем 1214 совпадения, другие входы которых. соединены с инверсным выходом схемы

17 совпадения, входы которой соединены с инверсными выходами схемы 15 совпадения, выполненной с инверсными входами и, схемы 16 совпадения, выполненной с прямыми входами, входы которых соединены перекрестно с выходами соответственно схемы 20 совпадения и порогового элемента 11, выходы которого соединены соответственно с выходом датчика 4 частоты вращения. Один вход соответственно триггеров 23,24 и 25 соединен с выходом схем совпадения соответственно 12, 13 и 14, а другой вход — с инверсным выходом схемы 19 совпадения, инверсные входы которой соединены с выходами соответственно схемы 28 задержки, вход которой соединен с выходом схемы 20 совпадения и схемы

28 задержки, вход которой соединен с выходом схемы 18 совпадения, входы которой соединены с выходом схемы 20 совпадения. Прямой -вход схемы 21 совпадения и инверсный вход схемы 22 совпадения соединены с выходом схемы

20 совпадения, другие входы схем 21 и 22 совпадения соединены соответственно с прямыми выходами соответственно триггеров 23, 24 и 25; инверсные выходы схем 21 и 22 совпадения соединены с установочными входами триггера 26, прямой выход которого соединен с управляющей катушкой выключателя 2.

Сущность способа управления машиной двойного питания заключается в том, что все коммутации в статорных цепях осуществляются при их полном обеспечивании за счет снятия управляющих импульсов преобразователя частоты.

После окончания коммутаций вновь подают управляющие импульсы на преобразователь частоты. Синхронизация частоты напряжения на выходе преобразователя частоты с частотой ЭДС ротора в момент включения обмоток статора на сеть достигается тем, что датчики частоты вращения и углового положения непрерывно следят за фактической частотой вращения и угловым положением ротора.

1398062

Электропривод, реализующий способ управления машиной двойного питания работает следующим образом.

В момент времени, когда трехфазный блок 9 раздельного управления начина5 ет формировать выдержку времени на восстановление вентилей преобразователя 5 частоты (это соответствует нулю тока этой фазы), а импульсы управ- 10 ления всех вентилей данной фазы.запрещены, осуществляется блокировка указанного блока 9 с помощью вспомогательного элемента памяти (триггера

23, 24 и 25) до аналогичного момента перехода тока через ноль в других фазах двигателя с помощью аналогичных устройств раздельного управления других фаз преобразователя частоты. При этом триггеры 23, 24 и 25, опрокидыва- 20 ются и блокируют блок 9 раздельного, управления при условии достижения дви.гателем установленной скорости 0 5 (ном — номинальное значение скорости) как при подходе этой скорости снизу 25 (и (п „„), так и сверху (и > + нем )

Диаграмма на фиг. 2 иллюстрируетуказанные процессы (здесь указанные обозначения для сигналов соответствуют обозначениям блоков на фиг.1).

Управление триггерами 23, 24 и 25 осуществляется по раздельным входам сигналами блока 9 раздельного управления через схемы 12, 13 и 14 совпадения .при условии возникновения определенной комбинации логических сигналов от блок-контакта выключателя 2 и порогового элемента 11, контролирующего частоту вращения. Так как при подходе к пороговой частоте

40 вращения 0,5 о снизу, когда частота вращения достигает и превышает установленный порог возникает такая комбинация: блок-KQHTBKT, еще замкнут и на выходе схемы 20 — высокий потенциал, на выходе порогового элемента

11 также высокий потенциал. При подходе к частоте вращения 0,5а„ „ сверху и достижении этого порога, когда и a и „,, возникает комбинация: блокконтакт еще разомкнут и на выходе схе- мы 20 нулевой потенциал, а на выходе порогового устройства 11 также нулевой потенциал. Обе указанные комбинации выявляются с помощью логических схем 15, 16 и 17, реализующих вместе логическую операцию "Равнозначность".

В момент появления такой комбинации сигналов, которая является но сути командои на подготовку к переключению выключателя 2, высоким потенциалом с выхода схемы 17 открываются ключи на схемах 12, 13 и 14 совпадения, и по ближайшим моментам перехода тока фаз двигателя через нуль последовательно блокируются силовые комплекты фаз преобразователя 5 частоты. Момент совпадения отсутствия токов во всех фазах двигателя выявляется с помощью схем 21 и 22 совпадения по совпадению единичных сигналов на выходах триггеров 23, 24 и 25. Дополнительно схемы

21 и 22 совпадения по четвертому выхо» ду управляются прямьич и инвесрными значениями сигнала подключения блокконтакта с выхода инвертора 20, так что суммарный сигнал триггеров 23, 24 и 25 может пройти только через одну из схем 21 и 22. Сигналом с выхода последних по раздельным входам цереключается триггер 26, состояние выходного сигнала которого определяет положение выключателя 2.

После перехода триггера 26 в новое состояние, сигналом с его выхода переключается выключатель 2 и состояние блок-контакта изменяется. Сигнал с выхода схемы 20 изменяется на противоположный. Теперь, после переключения выключателя 2, сигнал с выхода схемы 17 становится нулевым и закрывает скемы 12, 13 и 14, а коротким импульсом, формируемым схемами 23 и

28 задержки и схемами 18 и 19 совпадения спустя небольшой промежуток времени, триггеры 23, 24 и 25 возвращаются в исходное состояние, при котором единичными сигналами с их инверсных выходов разрешается дальнейшая работа блока 9 раздельного

I управления, а по сигналам последнихвключение преобразователя 5 частоты.

Сигналом с выхода схемы 20 (т.е. в зависимости от положения блок-контакта) изменяется режим работы системы

6 управления либо на управление двигателем 1 в режиме с короткозамкнутым ротором, либо на управление двигателем 1 в режиме двойного питания.

При переключении обмотки статора на частоте вращения п 0,5 .и „ частота тока ротора (и преобразователя частоты) равна половине номинальной частоты (0,5 и „,„) двигателя. Переход тока в фазе ротора через ноль происходит дважды за период Т частоты тока

1398062

Таким образом, благодаря полному обесточиванию обмоток двигателя при коммутациях в статорной цепи, а также 4 рассмотренному порядку снятия импульсов управления с преобразователя частоты, способ управления машиной двойротора. ротора, также блокировка импульсов . управления вентильными комплектами преобразователя частоты происходит по сигналам блока раздельного управления дважды за период. В трехфаэной системе задержка при переключении статорной цепи на питающую сеть (и обратно) после возникновения сигнала на выходе порогового элемента 11 определяется последовательными и ближайшими моментами перехода тока через ноль в.трех фазах ротора и составит в суьме не более 3 Т/3 при соединении фаэ ротора в треугольник (так как нужно ждать обесточивание всех трех фаэ последовательно) и 2 Т/3 — при соединении в звезду без нуля (так как обесточивание двух фаз приводит к обесточиванию и третьей). При частоте сети 50 Гц это составляет 0,02 и 0,013 с соответственно. К этой выдержке добавйтся время срабатывания контактора, которое также составит несколько сотых секунды, что существенно меньше времени, необходимого в известном решении на ряд операций, а именно: уменьшение активного тока ротора до нуля, изменение частоты преобразователя до частоты вращения ротора и последующего затем размыкания обмоток статора без подключения их к сети, синхронизации ЭДС статора с частотой сети путем регулирования частоты и фазы тока преобразователя частоты и подключения статорной цепи к сети. ного питания обеспечивает более высокую надежность и повышение быстродействия электропривода.

Формула изобретения

Способ управления машиной двойного питания, при котором статорные обмотки закорачивают, подводят от раздельных силовых комплектов преобразователя частоты напряжения к обмоткам ротора, увеличивают выходную частоту преобразователя частоты и контролируют возрастающую частоту вращения ротора, фиксируют момент достижения указанной частотой вращения эначения,равного половине синхронной частоты вра. щения, размыкают обмотки статора и подключают их к питающей сети и одновременно подают на обмотки ротора регулируемого напряжения от преобразователя частоты в соответствии с требуемым режимом работы машины двойного питания, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности путем полного обесточивания обмоток машины двойного питания при коммутациях в статоре, при достижении частоты вращения ротора значения, равного половине синхронной частоты вращения, контролируют токи в обмотках ротора, производят поочередное отключение силовых комплектов преобразователя частоты от соответствующих обмоток ротора при пе35 реходе соответствующего тока ротора через ноль, а укаэанное размыкание обмоток статора, подключение их к пиО тающей сети и регулирования напряжения на обмотках ротора производят в момент обесточивания всех обмоток

1398062

056

Фиг.2

Составитель А, Жилин

Редактор А. Ворович Техред М,Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 2276/55 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4