Всесоюзный научно-исслецовательский институт электроэнергетики и Всесоюзный научно-иссле институт электромашиностроения, f 71 ) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННОЙ

СИНХРОННОЙ МАШИНОЙ

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам управления асинхронизированной синхронной машиной, первичная обмотка которой поцключена к сети переменного тока, а вто ричная получает питание от регулируемого преобразователя частоты.

Оно может быть использсвано в электроэнергетике цля управления турбо- и гицрогенераторами процольно-поперечного возбужцения, а также в цругих отраслях промышленности, гце используются поцобные электрические машины.

Известно устройство цля управления асинхронизированной синхронной машиной, соцержащее преобразователь- частоты, соециненный со вторичной цепью асинхронизированной синхронной машины, первичные обмотки которой поцключены к сети, цатчик тока и напряжения сети, цатчик углового положения, ротора, каналы регулирования частоты вращения и реактивной мощности 1.11 .

Нецостатком этого устройства является невозможность регулирования распрецеления токов по фазам вторичной обмотки при работе на синхронной частоте вращения.

Наиболее близким к прецлагаемому является устройство цля управления асинхС ° ронизированной синхронной машиной, кото рое соцержит цатчнк тока и напряжения первичной цепи, цатчик фазных токов вторичной цепи, цатчик углового положения ротора, зацатчик частоты скольжения, формирователь гармонических функций час то ты ск ольжения, формирователь гармонических функций зацания по углу, формирователь рассогласования по углу, регулятор частоты вращения, регулятор реактивной мощности, преобразователь коорцинат и управляемый преобразователь частоты, включенный во вторичную цепь асинхронизированной синхронной машины, первичная цепь которой соецинена с сетью переменного тока 1 2 .

В известном устройстве первый вхоц

< ормирователя рассогласования по углу сое3 9041 дйнен с формирователем гармонических .

g нкцнй частоты скольжения, который подключен своими вхоцами к датчихам углового положения ротора, тока и напряжения первичной цепи. Второй вход формирователя рассогласования по углу соецинен с форм ир ователем гармонических функций задания по углу, вхоц которого поцключен к выходу зацатчика частоты скольжения.

Выхоц формирователя рассогласования че- 1ц рез регулятор частоты вращения соецинен с первым вхоцом преобразователя коорцинат, второй вход которого соецинен с выхоцом регулятора реек.тивной мощности, третий вЂ” с выхоцами формирователя гармонических функций зацания по углу, а выход вЂ” со входом преобра зовятеля частоты.

Однако при использовании известного устройства в ре>киме, когna за панная частота вря1цения равна синхронной (зя пеня пулевая частота сколь>кения), зацяние ня угловое положение ротора относительно вектора напря>кения первичной цепи ocтается. неизменным независимо от характера нагрузки в первичной цепи, что привоцит к такому распрепелению токов вторичной цепи, которое не соответствует соотношению расчетных мошностей фяз вторичной обмотки. Это соотношение определяется конструкцией вторичной обмотки, и расчетные мощности фез могут быть, например, опинаковыми при одинаковых фазных обмотках.

В случае применения конструкции со сла бой поперечной обмоткой, которая рес35 считана па работу только в переходном режиме, расчетная мощность поперечной обмотки цля установившегося режима, практически, равна нулю. Несоответствие

40 р аспрецеления ток ов в фазах вторичной обмотки соотношению расчетных мощнос тей фаз привоцит к перегрузке оцной из фаз обмотки и соответствую>пего блока силов ой час ти пре образов ателя час тот ы, 45 что снижает наце>кность paGOTbI устройстваа.

Цель изобретения вЂ” повышение нацежности регулирования путем обеспечения зппянного распрецеления токов в фазах вторичной цепи машины.

Указанная цель постигается тем, что в ус тр ойств о управления асинхрониэиров анн ой синхронной машиной, первичная цепь которой снабжена вывоцами цля

° поцключения к электрической с ети переменного тока, а вторичная вЂ” вывоцами цля подключения к управляемому преобразователю частоты, содержащее цатчик

78 ф углового положения ротора, выхоц которого соецинен с первым входом формирователя гармонических функций частоты скольжения, второй вход которого соецинен с выходом датчика напряжения первичной цепи, датчик фазных токов вторичной цепи, преобразователь коорцинат, первый .вход которого соединен с выхоцом регулятора реактивной мощности, а второй вхоц вЂ” с выхоцом формирователя гармонических функций зацания по углу, причем выход преобразователя координат поцключен ко входу преобразователя частоты, введены блок вычисления угла поло« жения ротора, формирователь задания по углу, формирователь. сигнала коррекции угла и сумматор, причем вхоц блока вычисления угла положения ротора соединен с выхоцом формирователя гармонических функций частоты скольжения, выход блоке вычисления угле положения ротора соединен со входом регулятора частоты вращения и первым вхоцом формирователя сигнала коррекции угла, второй вход которого соепинен с выхоцом формирователя задания по углу и со входом формирователя гармонических функций зяпення по углу, выхоц регулятора частоты вря>цения соецинен с первым входом сумматоре, второй вход которого поцключен к выходу формирователя сигнала коррекции угла, выхоц сумматора соецинен с третьим вхоцом преобразователя координат, а вхоцы формирователя задания по углу соецинены с выходами патчиков фазных токов вторичной цепи асинхронизированной синхронной машины.

На чертеже привецена блок-схема устройстве;

Устройство цля управления асинхронизированной синхронной машиной 1, подключенной первичной цепью к сети 2 переменного тока, соцержит цятчик 3 напряжения первичной цепи и цатчик 4 углового положения ротора, выхоцы которых подключены к формирователю 5 гармонических функций частоты скольжения. Выход формирователя 5 соецинен со входом блока 6 вычисления угла положения роторе, выход которого поцключен ко входу регулятора 7 частоты вращения, выход которого соецинен с первым вхоцом сумматора 8. Выхоц послепнего подключен и первому входу преобразователя 9 коорцинат второй вхоц которого соецинен с выходом регулятора 10 реактивной мошности, а выход преобраэоветеля 9 координат поцключен ко вхоцу преобразователя

11 частоты, включенного во вторичную

Если по завершении переходного процесса, связанного с изменением режима работы или каким-либо другим возмущением, распределение токов в фазах вторичной цепи отличается от требуемого, то выходной сигнал формирователя 13 задания по углу начинает изменяться, что вызывает соответствующее изменение сигнала коррекции угла на выходе формирователя 15 и результирующего сигнала в канале регулирования частоты вращения, в результате чего изменяется угловое положение ротора относительно вектора напряжения первичной цепи и соотношение таков в фазах вторичной обмотки. Опи5 9041 цепь асинхронизированной синхронной машины 1. Датчики 12 фаэных токов ро.тора .подключены к входу формирователя

13 задания по углу, выход которого соединен со входом формирователя 14 гармонических функций задания по углу, выход которого подключен к третьему входу преобразователя 9 координат. Кроме того, выход формирователя 13 соединен со вторым входом формирователя 15 сиг- 1О нала коррекции угла, первый вход кото» рого подсоединен к выходу блока 6, а выход подключен ко второму входу сумматора 8. Блок 6 вычисления угла .положения ротора представляет собой нелинейный преобразователь, реализующий оцну иэ обратных тригонометрических функций QrOSia или йгСсд и позволяющий преобразовать сигналы гармонических функций угла в сигнал, пропорциональный 2р величине угла.

Формирователь 15 сигнала коррекции угла выполнен на основе интегросумматора, иа входы которого поступают сравниваемые сигналы, один из которых инвер- 25 тирован. Выходной сигнал является интегралом разности входных.

Формирователь 13 задания по углу выполняется аналогично с учетом коэффициентов пропорциональности, используемых при сравнении фазных токов,как описано ниже.

Устройство работает следующим обра. зом.

В каналах регулирования частоты вра35 щения и реактивной мощности формируются сигналы, которые являются заданиями на соответствующие проекции вектора тока вторичной цепи на оси синхронной системы координат, причем одна из осей на40 правлена по вектору напряжения первичной цепи. В преобразователе 9 координат производится преобразование сигналов по каналам частоты вращения и реактивной мощности, сформированных в синхронной

45 системе координат, в роторную систему координат при помощи сигналов гармонических функций задания на угловое поло жение ротора, которые поступают с формирователя 14. Входные сигналы преобра50 зователя 9 координат являются задания-. ми на фазные токи вторичной цепи машины. 1 и поступают на вход преобразователя 11 частоты.

Сигнал регулятора 10 реактивной

55 мощности формируется в функции реактив ной мощности первичной цепи и задания на величину этой мощности. Выходной сигнал канала регулирования частоты

78 6 вращения, поступающий на преобразова тель 9 координат с сумматора 8, складывается иэ двух составляющих. Первы составляющая формируется в регуляторе

7 частоты вращения в функции сигнала углового положения ротора и его производных. Сигнал углового положения рото» ра в синхронной системе координат поступает с блока 6 вычисления угла, где производится нелинейное преобразование ,:сигналов гармонических функций упомяну-! того угла, которые вырабатываются в формирователе 5 гармонических функций частоты скольжения при совместной обработке сигнала датчика 3 напряжения первичной цепи, несущего информацию о частоте и фазе напряжения, и датчика 4 углового положения ротора.

Вторая составляющая выходного сигнала канала регулирования частоты вра1 щения, которая суммируется с первой составлякнией в сумматоре 8, предназначена для коррекции углового положения ротора относительно вектора напряжения первичной цепи, с цел ю установления требуемого соотношения токов в фазах вторичной обмотки машины 1. Сигналы фазных токов поступают с цатчиков 12 в формирователь 13 задания по углу, выходной сигнал которого формируется как временный интеграл разности величин, пропорциональных фаэным токам. Послед. ний сигнал поступает на формирователь

15 сигнала коррекции по углу, где сравнивается с сигналом углового положения ротора, поступающим с блока 6. Разность указанных сигналов интегрируется по времени и поступает на сумматор 8 в качестве второй составляющей выходного сигнала канала регулирования частоты вращения. Кроме того, сигнал с формирователя 13 поступает в формирователь

14 гармонических функций задания по углу.

7 9041 санный процесс процоакается цо тех пор, пока не устанавливается заданное соотношение токов в фазах вторичной обмотки.

Требуемое соотношение указанных токов учитывается тем, что сигналы фаз- 5 ных токов сравниваются межцу собой с различными коэффициентами, причем соотношение коэффициентов обратно пропор ционально требуемому соотношению токов„

Так, например, если требуется равномер- 10 нов распределение токов по фазам, то коэффициенты пропорциональности одинаковы. При использовании слабой поперечной обмотки коэффициент пропорциональ ности цля тока основной обмотки разия 15 ется нулю.

Таким образом, прецлагаемое устройство для управления асинхронизированной синхронной машиной обеспечивает задан ное распределение токов в фазах вторич» 20 ной обмотки, что позволяет исключить перегрузку вторичных силовых цепей а установившемся режиме и повысить нацежность регулирования и работы системы в целом. 25

Формула изобре тения

Устройство alIB управления асинхро- 5п низированной синхронной машннойй первичная цепь которой снабжена вывоцами цля поцключения к электрической сети переменного тока, а вторичная вЂ” вывоцами цля подключения к управляемому преобразователю частоты, соцержащее датчик углового положения ротора, выход которого соецинен с первым входом формирователя гармонических функций частоты скольжения, второй вхоц которого соецинен с выхоцом датчика напряжения первичной цепи, цатчик фазных токов вто-, ричной цепи, преобразователь коорцинат, 78 8 первый вхоц которого соединен с выхоцами регулятора реактивной мощности, а второй вход - с выходом формирователя гармонических функций мдания по у лу, причем выхоц преобразователя коор цниат поцключен ко вхоцу преобразователя частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения нацежности регулирования путем обеспечения заданного распределения токов в фазах вторичной цепи машины, ввецены блок вычисления угла положения ротора, формирователь задания по углу, формирователь сигнала коррекции угла и сумматор, причем вход блока вычисления угла положения ротора соединен с выходом формирователя гармонических функций частоты скольжения, выхоц блока вычисления угла положения ротора соединен со вхоцом регулятора частоты вращения и первым входом формирователя сигнала коррекции угла, второй вхоц которого соецинен с выходом формирователя задания по углу и со входом формирователя гармонических

-функций задания по углу, вьмоц регулятора частоты вращения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого поцключен к выходу формирователя сиг нала коррекции угла, выход сумматора соецинен с третьим вхоцом преобразователя координат, а входы формирователя зацания по углу соединены с выхоцами датчиков фазных токов вторичной цепи асиихронизированной синхронной машины.

Ксточники информ ациир принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свицетельство СССР по заявке N 2528732/07, «л. Н 02 Р7/42,,1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 794701, «л. Н 02 Р 7/42, 3 1.07.7 9.

904178

Заказ 163/46

Тираж 718 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного. комитета СССР по делам иаобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4

Составитель А. Тарасов

Редактор Н. Ковалева Техред Ж.Кастеиевич Корректор Г Цазарова