Вентильный двигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска синхронных машин. Цель - повышение надежности путем исключения возможности выпадания синхронной машины из синхронизма. Вентильный двигатель содержит синхронную машину 1, подключенную к преобразователю, который состоит из зависимого инвертора 5 и выпрямителя 4. Обмотка возбуждения 3 синхронной машины подключена к возбудителю 2. Управляемый выпрямитель 4 снабжен системой импульсно-фазового управления 6, имеющей вход перевода управляемого выпрямителя 4 в инверторный режим. Для определения положения ротора периодически изменяют ток статора на определенную величину путем перевода управляемого выпрямителя 4 в инверторный режим. При этом имеет место изменение тока в обмотке возбуждения. Этот режим формируется по сигналам триггера 10. Изменение токов в цепях якоря обмотки возбуждения фиксируют узлы выборки-хранения 11 и 15. После окончания интервала изменения тока информация поступает в узел выборки-хранения 18, затем сравнивается с сигналом установки в компараторе 19. Определения углового положения ротора достигается путем сравнения с постоянной уставкой, поступающей от задатчика 20 уставки. В зависимости от уровня сигнала определяется достижение ротором заданного углового положения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 P 6/02, 1/50

GflMCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСЙОМУ СВИДЕТН ЪСТВУ сИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4484942/24-07 (22) 14.07,88 (46) 15.04.90. Бюл. Н 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) Р,Д.Абрамович, А,П.Сытин, С.М.Гинзбург и И.Д.Виницкий (53) 62-83:(621.313.13.014,2:

:621.312)-52 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 921006, кл. Н 02 P 1/50> 1978.

Абрамович P.Ä., Бояршинова А.Е., Сытин A.Ï. Система управления и регулирования тиристорного пускового устройства. Исследования, разработки,,испытания и опыт эксплуатации высоковольтных тиристорных преобразователей для энергетики, Сборник трудов НИИПТ.

Л.: Энергоатомиэдат, 1986, с.32-33, (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска синхронных машин. Цель - повышение надежности путем исключения возможности выпадания синхронной машины из синхрониэма. Вентильный дви, гатель содержит синхронную машину 1, подключенную к преобразователю, кото„SU„1557 3 А 1

2 рый состоит иэ зависимого инвертора

5 и выпрямителя 4 ° Обмотка возбуждения 3 синхронной машины подключена к возбудителю 2, Управляемый выпрямитель 4 снабжен системой импульснофазового управления 6, имеющей вход перевода управляемого выпрямителя 4 в инверторный режим. Для определения положения ротора периодически изменяют ток статора на определенную величину путем перевода управляемого вы.прямителя 4 в инверторный режим. При этом имеет место изменение тока в обмотке возбуждения. Этот режим формируется flo сигналам триггера 10. Изменение токов в цепях якоря обмотки возбуждения фиксирует узлы выборки- Е хранения 11 и 15. После окончания интервала изменения тока информация поступает в узеп выборки-хранения . С

18, затем сравнивается с сигналом уставки в компараторе 19. Определе- ф ние углового положения ротора достигается путем сравнения с постоянной уставкой, поступающей от задатчика

20 уставки. В зависимости от уровня сигнала определяется достижение рото- 4 ром заданного углового положения. ф 1

1 з.п. ф-лы, 2 ил. Cb

1557663

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного пуска синхронных машин и в вентильных синхронных элект5 родвигателях.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения возможности выпадения синхронной машины из синхронизма. 10

На Фиг. 1 представлена функциональная схема вентильного двигателя; на Фиг. 2 - временные диаграммы его работы, Вентильный двигатель (Фиг, 1) содержит синхронную машину 1, возбудитель 2, выход которого связан с обмоткой ротора 3 синхронной машины 1, и преобразователь частоты, выход которого связан с обмоткой статора син- 2р хронной машины 1, Преобразователь час тоты составлен из соединенных между собой управляемого выпрямителя 4 и зависимого инвертора 5. Управляемый выпрямитель 4 снабжен системой 6 им- 25 пульсно-фазового управления с регулятором тока на входе, снабженной входом 4 перевода управляемого выпрямителя в инверсный режим. Датчик 7 тока, включен на выходе управляемого выпрямителя 4, причем выход датчика тока 7 соединен с входом регулятора тока. Зависимый инвертор 5 снабжен системой 8 управления и блоком вычисления угла опережения отпирания вен35 тилей инвертора, Выход указанного бло. ка связан с входом системы 8 управления, Блок вычисления угла содержит генератор 9, выход которого соединен 40 с S-входом RS-триггера 10. Прямой выход триггера 10 соединен с входом перевода в инверторный режим системы

6 импульсно-Фазового управления выпрямителя 4, а также с входом разрешения хранения первого узла 11 выборки-.хранения, Аналоговый вход узла

11 соединен с выходом датчика 7 тока, выход узла 11 соединен с входом сложения первого сумматора 12, вход вычитания которого соединен с выходом датчика 7 тока. Выход первого сумматора 12 соединен с одним входом nepcot-o компаратора 13, второй вход которого соединен с выходом задатчика

14 уставки, Выход компаратора 13 сое-.

55 динен с R-входом триггера 10.

Прямой выход триггера 1О соединен с входом разрешения хранения второго узла 15 выборки-хранения, аналоговый вход которого соединен с выходом датчика 16 тока обмотки 3 возбуждения, Выход узла 15 выборки-хранения. соединен с входом сложения второго сумматора 17, вход вычитания которого также соединен с выходом датчика 16 тока. Выход сумматора 17 соединен с аналоговым входом третьего узла 18 выборки-хранения, вход разрешения которого соединен с инверсным выходом триггера 10 ° Выход третьего узла 18 выборки-хранения соединен с одним входом второго компаратора 19, другой вход которого соединен с выходом эадатчика 20 уставки, Выход компаратора

19 соединен с входом системы 8 управления инвертора. Генератор 9 может быть выполнен синхронизируемым, тогда вход синхронизации генератора 9 соеди няется с дополнительным выходом системы 8 управления инвертора 5, Вентильный двигатель работает следующим образом.

При пуске синхронной машины 1 от преобразователя частоты, состоящего из управляемого выпрямителя 4 с системой 6 импульсно"фазового управления и зависимого инвертора 5 с системой

8 управления, отпирание пары вентилей зависимого инвертора 5 вызывает проте. кание тока по двум фазам обмотки статора. Величина тока определяется регулятором тока системы импульсно-фазового управления выпрямителя 6. Величина вращающего электромагнитного момента И (фиг. 2, кривая A) пропорциональна величине тока и синусу угла между векторами тона Id статора и тока I ротора. Длительность интервала протекания тока I p определяется временем, необходимым для поворота ротора на l/6 оборота, когда происходит включение очередной пары вентилей зависимого инвертора.

Определение этого момента производится по величине угла q между изображающими векторами токов статора и ротора. Указанный угол определяется, в свою очередь, по величине изменения тока I в обмотке ротора, получаемый при изменении тока Т ы статора на определенную величину.

Такое определение возможно, так как изменение тока ротора при быстром изменении модуля изображающего вектора тока Ig (фиг. 2, кривая В) статора пропорциональна косинусу угла тания которого поступает текущее значение тока ротора от датчика 16 тока ротора (фиг. 2, кривая Г), На выходе сумматора 17 формируется сигнал, пропорциональный разности зафиксирован» ного узлом 15 выборки-хранения тока ротора и текуц|его значения тока ротора. Выходной сигнал сумматора 17 поступает на вход узла 18 выборки-хранения, управляемого инверсным сигналом с выхода триггера 10 ° Таким образом, на интервале относительно быстрого изменения тока статора, соответствующем единичному состоянию выхода триггера 10, происходит отслеживание гекущих значений токов статора и ротора узлами ll и 15 выборки-хранения, а по окончании этого интервала — запоминание узлом 18 выборки-хранения измеренной- величины изменения тока ротора. l3 этот же момент происходит стробирование компаратора 19, т.е. сравнение выходного напряжения выборки-хранения 18 представляющего угол между изображающими векторами токов статора и ротора с постоянной уставкой U (фиг. 2, кривая Д), подаваемой на второй вход от задатчика 20 уставки. Если в момент стробирования выходное напряжение узла 18 выборкихранения окажется ниже напряжения уставки, то требуемое значение угла еще ,не достигнуто. Если же выходное напряжение окажется выше напряжения уставки, то требуемое значение угла превышено и .необходимо включать очередную группу вентилей зависимого инвертора 5. Очевидно, что определение зна чения угла следует производить возможно чаще. Возможно также производить сравнение и в течение интервала относительно быстрого изменения тока статора. Тогда необходимость в узле

18 выборки-хранения .отпадает.

Узел 18 выборки-хранения по сути является экстраполятором нулевого порядка. Однако возможно определение угла путем экстраполяции по нескольким (например, двум) зафиксированным ранее значениям изменения тока ротора. Для этого необходимо использовать экстраполятор более высокого порядка (например, первого).

Таким образом, при работе вентильного двигателя на каждом интервале поворота ротора на 1/6 оборота периодически производят определение текущего углового положения изображающих

5, 1557663 между векторами токов статора и рото- ра. Изменение >не тока статора может .быть получено путем кратковременного перевода управляемого выпрямителя 4 в инверторный режим.

Для этого на каждом интервале поворота ротора на 1/6 оборота генератор 9 формирует серию тактовых импульсов, следующих с частотой достаточно высокой, чтобы на каждом интервале поворота ротора уместилось не менее двух импульсов генератора 9.

В исходном состоянии, до прихода о«ередного импульса генератора 9, триггер 10 сброшен в нулевое состояние, поэтому узлы 11, 15 выборки-хранения тока статора и тока ротора находятся в режиме выборки (слежения за текущим значением тока). 20

Очередной тактовый импульс генератора 9 устанавливает по входу S триггер 10 в единичное состояние (начальный импульс серии может быть синхронизирован или не синхронизирован с 25 началом очередного интервала поворота ротора). Выходной сигнал триггера

10 поступает на вход. системы 6 импульсно-фазового управле.:-;ия выпрямителя 4, переводя выпрямитель в ин- зО верторный режим. При э"ом выпрямленный ток и, следовательно, ток статора I< начинают уменьшаться, т.е. происходит относительно быстрое изменение тока (Фиг. 2, кривая В). Одновременно узлы 11 и 15 выборки-хранения переходят в режим хранения значений токов статора и ротора, имевшихся в момент срабатывания триггера 10. Выходной сигнал узла 11 выбор- 40 ки-хранения поступает на вход сложения сумматора 12, на вход вычитания которого поступает текущее значение тока статора от датчика 7 выпрямлен-. ного тока. На выходе сумматора 12 фор-4> мируется сигнал, пропорциональный разности зафиксированного узлом 11 выборки-хранения тока статора и текущего значения тока статора. Когда текущее значение тока уменьшается на некоторую Фиксированную величину, определяемую уставкой срабатывания компаратора 13, поступающей от задатчика 14 уставки, компаратор 13 форми« рует сигнал, сбрасывающий триггер 10 по входу R вновь в нулевое состояние.

Аналогично выходной сигнал узла 15 выборки-хранения поступает на вход сложения сумматора 17, на вход вычи1557663

BeKropoB токов статора и ротора,. по которому производят определение момента включения очередной группы вентилей зависимого инвертора 5. Более точное определение этого момента по

5 сравнению с параметрическим заданием момента переключения позволяет исключить колебания угла, ведущие к выпадению синхронной машины из синхрониз- 1О ма, и тем самым повысить надежность.

Формула изобретения

1. Вентильный двигатель, содержащий синхронную машину, возбудитель, выход которого связан с обмоткой ротора синхронной машины, и преобразователь частоты, выход которого связан с обмоткой статора синхронной машины, 2О выполненный в виде соединенных между собой управляемого выпрямителя и зависимого инвертора, система импульсно-фазового управления с регулятором тока на входе и снабженная входом 25 перевода управляемого выпрямителя в инверторный режим, выход системы импульсно-фазового управления подключен к управляющему входу выпрямителя, датчик тока, включенный на выходе управляемого выпрямителя, выходом соединенный с входом регулятора тока, а зависимый инвертор снабжен системой управления и блоком вычисления ,угла опережения, выход которого связан с входом системы управления, выходом подключенной к управляющему входу зависимого инвертора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключе- 4р ния возможности выпадения синхронной

I машины из синхронизма, в него введен датчик тока, включенйый в цепь обмотки ротора, а блок вычисления угла опережения составлен из трех 4 узлов выборки-хранения, двух сумматоров, двух компараторов, двух задатчиков уставки, выход каждого из которых соединен с входом уставки сооТветствующего компаратора, RS-триггера и генератора, причем выход генератора соединен с S-входом триггера, прямой выход триггера соединен с входом перевода в инверторный режим системы импульсно-фазового управления выпрямителя и с входом разрешения хранения первого узла выборки-хранения, аналоговый вход которого соединен с выходом датчика тока управляемого выпрямителя, выход первого узла выборкихранения соединен с входом сложения первого сумматора, вход вычитания которого соединен с выходом датчика тока управляемого выпрямителя, выход первого сумматора соединен с входом первого компаратора, выходом подключенного к R-входу триггера, прямой выход триггера соединен с входом разрешения хранения второго узла выборки-хранения, аналоговый вход которого. соединен с выходом датчика тока обмотки ротора, выход второго узла выборки-хранения соединен с входом сложения второго сумматора, вход вычитания. которого соединен с выходом датчика тока обмотки ротора, выход второго сумматора соединен с аналоговым входом третьего узла выборки-хранения, вход разрешения хранения которого подключен к инверсному выходу триггера, выход третьего узла выборки-хранения соединен с.входом второго компаратора, выход которого является выходом блока вычисления угла опережения.

2. Двигатель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что генератор выполнен синхронизируемым, а система управления инвертора снабжена дополнительным выходом, связанным с входом синхронизации генератора, 155?663

Составитель B.Tàðàñîa

Техред М.Дидык. Корректор О.Кравцова

Редактор О.Спесивых

Заказ 723 Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101