Устройство для пуска вентильной машины постоянного тока

 

Оп ИСАНИЕ

И ЗОЗРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистичесник

Республик (! !),1003287

1 (B! ) Дополнительное к авт. свив-ву (22)Заявлено 23.12.81 (2!) 3367325/24-07 с присоединением заявки М (5I)M. Кл.

Н 02 P 6/02

Н 02 P 1/04 (23) Приоритет

Гесуаерстееееый кеювтет

СССР

Опубликовано 07. 03. 83. Бюллетень М 9

M делам кзееретевкв и етерыткй (53) УДК 621. 313, . l 3. 014. 2 (088. 8) Дата опубликования описания 10. 03. 83 (72) Авторы изобретен.ия

И.М. Чиженко, И.А. Курило, :и" Ф. И,: Пискун

1 к

/ . - -::.- - - л!

Киевский ордена Ленина оолитекйииайкий иидтитут/ им. 50-летия Великой Октябрьской социаЪттвтцчес1 ой революции (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА ВЕНТИЛЬНОЙ МАШИНЫ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильном электроприводе.

Известно устройство для пуска вентильных машин постоянного тока, содержащее мостовой тиристорный инвертор тока, управляемый от формирователя импульсов, узел сдвига сигналов датчика положения ротора, узелидентификации зоны перекрытия, узел разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора, блок логического умножения, датчик положения рото )

При питании вентильной машины, содержащей инвертор тока с естественной коммутацией тока в вентилях от управляемого выпрямителя, при наличии на ее валу постоянного момента

Мдр=cost пуск и выход на установивши ся режим будет невозможен. Это обусловлено тем, что противо-ЭДС вентильной машины, пропорциональная скорости вращения, изменяется от минимального значения до номинального (при установившемся рабочем режиме), а также особенностью работы инвертора тока и управляемого выпрямителя, характеризующейся режимом прерывистого тока. В результате этого после запуска вентильный двигатель останавливается, так как вели1О чина вращающего момента !й1 меньше момента Мп, а также нарушается условие устоичивой работы инвертора тока с естественной коммутацией. Таким образом, недостатком известного

15 устройства является низкая надежность пуска вентильного двига еля при наличии на его валу постоянного противодействующего момента.

Наиболее близким к предлагаемому зо является устройство для пуска вентильной машины постоянного тока, содержащее мостовой тиристорный инвертор тока, управляемый от форми3 1003 еателя импульсов, датчик положения ротора и узла идентификации зоны перекрытия, выход которого соединен с запирающим входом блока разрешения сдвига и первым входом блока логического умножения, выход которого подключен к узлу сдвига сигналов, соединенному с другими входами формирователя импульсов, датчик противо-ЭДС вентильного двигателя 1о подключен к первому входу узла сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком опорного напряжения, а выход - с первым входом логического элемента ИПИ, подключенного вторым входом к выходу блока разрешения, а выходом — к второму входу блока логического умножения. Входы инвертора тока через. сглаживающий дроссель подключены к выходам управляемого выпрямителя, подключенного к трехфазной сети, а выходы инвертора тока включены на фазы вентильного двигателя. В пусковом режиме вентильного двигателя при постоянном моменте на его валу (Мл -— cost); для повышения надежности работы моменты включения тиристоров инвертора смещаются на угол 60 эл. град от точки естественного отпирания. При наступлении установившегося режима этот угол, дискретно изменившись, уменьшится 2).

Недостатком этого устройства является низкий коэффициент мощности вентильного двигателя. Это обусловли- . вается тем, что в течение всего пускового режима угол опережения сохраняет постоянное значение, равное б0 эл. град. В результате этого коэффициент мощности вентильного двигателя, а следовательно, и его удель- ные энергетические показатели будут низкими.

Цель изобретения - повышение удельных энергетических показателей машиl5

Hbl °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для пуска вентильной машины постоянного тока, содержащее мостовой тиристорный инвертор тока, управляющими входами подключенный к выходу формирователя импульсов, одна группа входов которого соединена с соответствующими выходами датчика положения ротора и информационными входами узла сдвига сигналов датчика положения ротора и узла индентификации зоны перекрытия, а другая группа вхолов связана с первой и вто287 4 рой группами выходов узла сдвига сигналов датчика положения ротора, датчик противо-ЭДС, соединенный с перв м входом узла сравнения, узел разрешения сдвига сигналов, запрещающий вход которого подключен к выходу узла идентификации зоны перекрытия и первому входу. блока логического умножения, блок логического сложения и источник опорного напряжения, дополнительно введены генератор пилообразного напряжения, два триггера, два трехэлементных узла логического умножения, а узел идентификации зоны перекрытия снабжен двумя дополнительными выходами, подключенными соответственно к первым входам триггеров, вторые входы которого соединены с выходом узла сравнения, вторым входом подключенного к выходу генератора пилообразного напряжения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а другой - с основным выходом узла идентификации зоны перекрытия и с одним из входов блока логического сложения, выходом подключенного к управляющему входу узла сдвига сигналов датчика положения ротора, а другим входом - к выходу блока логического умножения, второй вход которого соединен с выходом узла разрешения сдвига сигналов, причем первая и вторая групгы выходов узла сдвига сигналов датчика положения ротора связаны с второй группой входов формирователя импульсов через соответствующий трехэлементный узел логического умножения, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего триггера.

На чертеже представлена структурная схема устройства для пуска вентильной машины постоянного тока.

На валу вентильной машины (синхронного двигателя) 1 установлен датчик 2 положения ротора, одна группа выходов которого соединена с формирователем 3 импульсов, подключенным к мостовому инвертору 4 тока. Выходы инвертора 4 тока через сглаживающий дроссель 5 подключены к выходам управляемого выпрямителя 6, подключенного к трехфазной сети, а выходы инвертора тока 4 включены на фазы синхронного двигателя. Вторая группа выходов датчика 2 положения ротора соединена с информационными входами узла 7 сдвига сигналов датчика поло5 100328 жения ротора и узла 8 идентификации зоны перекрытия. Одни выходы узла 8 идентификации зоны перекрытия связаны с входами триггеров 9 и 10, другой выход узла 8 идентификации 5 зоны перекрытия соединен с одним из входов узла 11 разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора, а также с одним из входов блока 12 логического умножения, другой вход которого соединен с выходом узла 11 разрешения сдвига сигналов и с одним из входов блока 13 логического сложения, другой вход которого связан с выходом блока 12 логического умножения. Выход узла 8 идентификации эо. ны перекрытия также соединен с одним из входов генератора 14 пилообразного напряжения, другой вход которого связан с источником опорного на- 26 пряжения, а выход генератора 14 пилообразного напряжения соединен с одним из входов узла 15 сравнения. Выход датчика 16 противо-ЭДС соединен с другими соответствующими входами триггеров 9 и 10. Выходы триггеров

9 и 10 связаны с одними из входов трехэлементных узлов 17 и 18 логического умножения, другие входы которых соединены с выходами узла 7 сдви- зв га сигналов датчика положения ротора, а выходы - с другими входами формирователя 3 импульсов.

Старт инвертора 4 тока и трогание синхронного двигателя l осуществляется после подачи напряжения на инвертор 4 тока при условии, если открыты два тиристора инвертора 4 тока - один в анодной, другой в катодной группе. Таким образом, если положение. неподвижного ротора двигателя характеризуется наличием сигналов на выходе двух чувствительных элементов датчика 2 положения ротора, например 2Ъ и 2с, старт инвертора 4 тока и трогание синхронного двигателя 1 происходит следующим образом.

Сигналы датчика 2 положения ротора с выходов чувствительных элементов 2Ь и 2с поступают на входы каналов 3Ь и Зс формирователя 3 импульсов. С других входов этих же чувствительных элементов 2Ь и 2с датчика 2 положения ротора также поступают сигналы на входы узла 8 идентификации зоны перекрытия, который Формирует сигнал нулевого уров1 Ь ня, поступающий на вх".д блока 12 логического умножения и ззпр ш(ающий вход блока 11 разрешения сдвига сигналов датчика положени» оотора и один из входов генератора 14 пилообразного напряжения. С других входов узла 8 идентификации зоны перекрытия поступают сигналы на один иэ входов триггеров 9 и 10, не изменяющие их состояния. В результате сигналы с выходов узла 7 сдвига сигналов не поступают на формирователь 3 импульсов. Сформированные сигналы управления с выходов каналов 3Ь и 3с формирователя 3 импульсов поступают на соответствующие тиристоры инвертора

4 тока, один из которых находится в анодной, другой - в катодной группах инвертора. В результате по фазам синхронного двигателя 1 протекает ток, создающий магнитное поле, обусловливающее вращающий момент на ва" лу. двигателя в начальный момент работы.

Возможны случаи, когда положение неподвижного ротора синхронного дви" гателя 1 характеризуется наличием сигнала на выходе одного из шести чувствительных элементов датчика положения ротора, например 2с. В этом случае открывается только один тиристор инвертора 4 тока из анодной или катодной группы, чего недостаточно для осуществления старта инвертора

4 тока и трогания синхронного двигателя 1. В этих случаях узел 8 идентификации зоны перекрытия формирует сигнал единичного уровня, который поступает на запрещающий вход узла

11 разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора, не изменяя его состояния, в которое он был предварительно приведен подачей сигнала

Хс, а также на один из входов блока

12 логического умножения, блока 13 логического сложения и генератора

14 пилообразного напряжения. Блок 12 логического умножения при наличии сигналов единичного уровня на входах формирует на своем выходе сигнал единичного уровня, который поступает на другой вход блока 13 логического сложения, формирующего при этом сйгнал, разрешающий операцию сдвига сигналов датчика положения ротора. С этого же выхода узла 8 идентификации зоны пе,рекрытия сигнал единичного уровня Ad ступает на один иэ входов генератора 14 пилообразного напряжения. При

7 1003 зтом генератор пилообразного напр =ния начинает формировать сигнал пилообразной формы, максимальная амппиТу ä . которого равна величине опорного напряжения. Кроме этого, с других двух выходов узла 8 идентификации зоны перекрытия . на один из входов триггера 9 поступает сигнал, подготавливающий его к изменению состояния, а на один из входов триггера f0

10 - сигнал, запрещающий изменение его состояния. В процессе пуска вентильной машины и выхода ее на установившийся режим напряжение на выходе датчика 16 противо-ЭДС, пропор- 13 циональное величине противо-ЭДС, будет изменяться, возрастая от нуля до установившегося значения. Это напряжение поступает в узел 15 сравнения и сравнивается с изменяющим- рО ся значением напряжения пилообразной формы, поступающим на другой вход узла 15 сравнения с выхода генератора 14 пилообразного напряжения.

В момент равенства значений напряже- 25 ния пилообразной формы и напряжения датчика 16 противо-ЭДС узел 15 сравнения формирует сигнал единичного уровня, который поступает на другие входы триггеров 9 и 10. Триггер 10 щ не изменит своего состояния, а на выходе триггера 9 ввиду изменения его состояния сформируется сигнал единичного уровня который поступает на один из входов трехэлементного

35 узла 17 логического: умножейия. В результате этого. на одном из его выходов будет сформирован сигнал, поступающий на вход 3Д формирователя

3 импульсов управления, -временной

40 сдвиг которого будет пропорционален времени до наступления момента, когда будут равны напряжение на выходе датчика 16 противо-ЭДС и определенного значения напряжения пилообм разной формы. В момент времени, когда информация о положении ротора снимается с двух чувствительных элементов, работа указанных узлов прекращается. В дальнейшем они работают при наличии сигнала на выходе одного чувствительного элемента, при этом происходит плавное изменение моментов включения тиристоров инвертстра 4 тока. При этом угол опережения включения тиристоров инвертора 4 тока плавно изменяется от

60 эл. град. до установленного значения, при котором обеспечивается

z87 8 коммутационная устойчивость и высокая эффективность работы инвертора

4 тока вентильного двигателя в установившемся режиме.

Таким образом, угол опережения включения тиристоров и длительности импульса управления в процессе пуска вентильного двигателя будет изменяться, одновременно обеспечивая коммутационную устойчивость и максимально возможный для этого режима работы коэффициент мощности инвертора 4 тока. В момент выхода вентиль ного двигателя на установившийся режим работы произойдет отключение источника опорного напряжения от схемы. После остановки двигателя весь процесс пуска и выхода на установившийся рабочий режим происходит аналогично описанному.

Испол ьзов ание предла гаемо го устройства повышает коэффициент мощности вентильного двигателя в режиме пуска, при этом уменьшаются потери мощности, за счет чего повышается

КПД двигателя, т. е. повышаются удельные энергетические показатели вентильной машины.

Формула изобретения

Устройство для пуска вентильной машины постоянного тока, содержащее мостовой тиристорный инвертор тока, упрарляющими входами подключенный к- выходу формирователя импульсов, одна группа входов которого соединена с соответствующими выходами узла сдвига сигналов датчика положения ротора и узла идентификации зоны перекрытия, а другая группа входов связана с первой и второй группами выходов узла сдвига сигналов датчика положения ротора, датчик противо-ЭДС, соединенный с первым входом узла сравнения, узел разрешения сдвига сигналов, запрещающий вход которого подключен к выходу узла идентификации зоны перекрытия и первому входу блока логического умножения, блок логического сложения, источник опорного напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения удельных энергетических показателей машины, s него введены генератор пилообразного напряжения, два триггера, два трехэлеменчных узл,з

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1з N 612355, кл. H 02 K 29/02, 1975..

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3005551/24-07, кл. Н 02 К 29/02, 1980.

9 10032 логического умножения, а узел. идентификации эоны перекрытия снабжен двумя дополнительными выходами, подключенными соответственно к первым входам триггеров, вторые входы которого соединены с выходом узла сравнения, вторым входом подключенного к выходу генератора пилообразного напряжения, один из входов которого соединен с источникоы опорного на- 1в пряжения, а другой - с основным выходом узла идентификации Зоны пере- . крытия и с одним иэ входов блока логического сложения, выходом подключенного к управляющему входу узла сдвига сигналов датчика положения ротора, а другим входом - к выходу блока логического умножения, второй

87 10 вход которого соединен"с выходом уз- ла разрешения сдвига сигналов, ° причем первая и вторая группы выходов узла сдвига сигналов датчика положения ротора связаны с второй группой входов формирователя импульсов через соответствующий трехэлементный узел логического умножения, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего триггера.

1003287

811ИИП1 Заказ 1586/43 Тираж 685 Подписное

Филнап 111111 "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4