Система для пуска синхронного электропривода

 

СИСТЕМА ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОТО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащая инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназначен для подключения к синхронному двигателю , систему управления инвертором , состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого свяli ; , .Hf-4a зан с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управляющим входам инвертора, при этом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с вьТходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока, о т л и ч а ю nf ая с я тем, что, с цепью снижения времени пуска, задатчик пусковой частоты содержит времязадающую интегрирующую цепь, разрядный ключ и пороговый элемент, при этом вход времязадающей интегрирующей цепи является входом задатчика пусковой частоты, а выход указанной цепи через пороговый элемент связан с «л первым входом генератора упра;вляющик импульсов, параллельно выходу времязадающей интегрирукяцей цепи подключен разрядный ключ, .управляю щий вз(од которого соединен с выходом генератора управляюпях импуль . сов. 05 4 00 NU О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(53) H 02 P 1/50

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3629581/24-07 (22) 03.08.83. (46) 30.06.85. Бюл. № 24 (72) И.Н.Самойлов и А.M.Êoëîêoëêèí (53) 62.83:621.313.333.072.9(088.8) (56) 1. Бесчастной Г.А., Карпов А.М. и др. Расчет процесса пуска обратимых агрегатов ГАЭС от статического преобразователя частоты. — "Электричество", 1980, №- 3; с. 15-19.

2. Колоколкин А.М. Система регулирования тиристорным преобразователем частоты для пуска мощных синхронных машин. — В сб.: Высоковольт ные тиристорные преобразователи.

И., ЭНИН, 1981, с. 182-195, рис. 1. .(54)(57) СИСТЕМА ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащая инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназначен для подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого свя„„Я0„„11 4 46 А зан с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управляющим входам инвертора, при этом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с вйходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока, о тли ч ающая с я тем, что, с целью снижения времени пуска, задатчик пусковой частоты содержит времязадающую интегрирующую цепь, разрядный ключ и пороговый элемент, при этом вход времязадающей интегрирующей Цепи является входом задатчика пусковсй частоты, а выход указанной цепи через пороговый элемент связан с первым входом генератора управляющих импульсов, параплельно выходу времязадающей интегрирующей цепи подключен разрядный ключ, .управляющий вход которого соединен с выходом генератора управляющих импуль, сов.

1164846

Изобретение относится к электротехнике и может UbITb использовано в статических преобразователях частоты, предназначенных для частотного пуска, регулирования обо- 5 ротов и синхронизации с сетью мощных синхронных приводов компрессоров, воздуходувок, обратимых гидроагрегатов гидроаккумулирующих станций и синхронных компенсаторов. 10

Известна система для пуска синхронного электропривода, которая со держит включенные последовательно управляемый выпрямитель, звено постоянного тока и инвертор, выход 15 которого предназначен для подключения синхронного двигателя, систему управления инвертором, включающую задающий генератор выходной частоты инвертора и задатчик пусковой частоты генератора (1)

Недостайсом известной системы является то, что в ней на начальном этапе запуска синхронного двигателя, когда инвертор работает в режиме ис- 25 кусственной коммутации, частота генератора постоянная (0,1 Гц), а затем начинает плавно увеличиваться с постоянным темпом, определяемым задатчиком частоты..Все это время на обмотки статора и ротора синхронно го двигателя и на электроприводиой механизм действуют неблагоприятные механические ударные воздействия, связанные с периодическим прерыванием тока статора,что сокращает срок службы синхронного двигателя.

Наиболее близкой к изобретению является система для пуска синхронного электропривода, содержащая инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназначен для подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого связан с

45 первым входом генер атор а упр авляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управляющим входам йнвертора, при этом второй вход генератора управляющих импуль. 50 сов соединен с выходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока t2j .

Недостаток известной системы— низкая надежность запуска синхронного двигателя,с максимально возможным темпом. Это связано с тем, что сигнал задатчика пусковой частоты при низких частотах выходного напряжения, когда инвертор работает в режиме искусственной коммутации за счет прерывания тока, складываясь с сигналом противо-ЭДС инвертора, значительно увеличивает угол управления (инвертора, что приводит к уменьшению мощности подводимой к электроприводу, и темпа его разгона. Переход на режим естественной коммутации, когда входной ток инвертора непрерывен, возможен только при некотором минимальном значе-! нии оборотов электропривода, время разгона до которых и определяется подводимой к нему мощностью. Работа же инвертора в режиме искусственной коммутации при частотном пуске электропривода сопровождается ударными механичеcKHMH воздействиями на электроприводной механизм и крутильными колебаниями, что ограничивает срок службы электропривода. При этом минимально допусти" мое значение пусковой частоты определяется процессом втягивания гене ратора. в синхронизм с частотой на пряжения на двигателе и допустимы.. ми тепловыми нагрузками на тиристоры инвертора при низких частотах, т.е. оно не может быть выбрано произвольно низким.

Целью изобретения является повышение надежности запуска с максимально возможным темпом., Поставленная цель достигается тем, что в системе для пуска синхронного электропривода, содержащей инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназначен для подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого связан с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к. управляющим входам инвертора, при этом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с выходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока, задатчик пусковой частоты содержит времязадающую интегрирующую цепь, разрядный ключ и пороговый элемент, при этом вход

„ времязадающей интегрирующей цепи является входом задатчика пусковой

1,164846 частоты, а выход указанной цепи через пороговый элемент связан с первым входом генератора управляющих импульсов, параллельно выходу времязаданицей интегрирующей цепи подклю- 5 чен разрядный ключ, управлякнций вход которого соединен с выходом генератора управляющих импульсов.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая блок-схема системы для пуска синхронного элекгропривода; на фиг. 2 — диаграмма заботы блоков системы в режиме ча=тотного запуска электропривода.

Система для пуска синхронного

15 электропривода содержит инвертор гока 1 со звеном постоянного тока

2, выход 3 которого предназначен для подключения к синхронному двигателю 4, систему управления 5 ин20 вертором, состоящую из задатчика пусковой частоты 6, выход которого связан с первым входом 7 генератора 8 управляющих импульсов, выхо.дом 9 подключенного через распреде25 литель 10 к управляющим входам инвертора. При этом второй вход 11 генератора 8 управляющих импульсов соединен с выходом датчика 12 напряжения противо-ЭДС инвертора 30 тока 1. Задатчик пусковой частоты

6 содержит времяэадаюшую интегрирующую цепь 13, разрядный ключ 14 и пороговый элемент 15. При этом вход 16 времязадающей интегрирующей 35 цепи 13 является входом задатчика пусковой частоты 6, выход 17 указанной цепи через пороговый элемент

15 связан с первым входом 7 генератора 8, а параллельно выходу 17 вре- 40 ! мязадающей интегрирующей цепи 13 подключен разрядный ключ 14, управляющий вход которого соединен с выхо-дом 9 генератора 8 управляющих импульсов. Регулирование возбуждения 45 синхронного двигателя 4 осуществляется регулятором возбуждения 18.

Генератор 8 управляющих иипульсов состоит, например, из инте гр атор а

19 с шунтирующим ключом 20, нуль- 50 органа 21 с порогом переключения

Ч, и одновибратора 22. Фазозадающий трансформатор 23 обеспечивает синхронизацию системы управления

5 инвертором с частотой напряжения 55 на выходе инвертора. Датчик 12 напряжения противо-ЭДС подключается к входным шинам инвертора либо к фазозадающему трансформатору 23.

В качестве порогового элемента может быть использован стабилитрон.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

24 — напряжение на выходе 17 времязадающей интегрирующей цепи;

25 — напряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6;

26 — напряжение на выходе 9 генератора 8 управляющих импульсов;

27 — ток в звене постоянного тока инвертора;

28 — напряжение на выходе датчика )2 противо-ЭДС инвертора;

29 — напряжение на выходе интегратора 19 генератора 8.

Система для пуска синхронного электропривода работает следующим обр азом.

После подачи питающих напряжений на систему управления 5 инвертором ток в статорные обмотки синхронного двигателя не поступает, его обороты равны-нулю, сигнал противо-ЭДС инвертора отсутствует, а частота выходных импульсов генератора 8 определяется параметрами времязадающей интегрирующей цепи, порогового элемента 15 и параметрами интегратора 19 и нуль-органа 21 генератора 8.

При этом с каждым переключением генератора 8 происходит разряд конденсатора времязадающей интегрирующей цепи 13, и напряжение на выходе задатчика пусковой частоты

6 появляется не сразу, а через время Т1 (фиг. 2, диаграмма 24):

Т =R С 1пЕ /(E<-V<), где R, С вЂ” параметры времязадакицей интегрирующей цепи»

Š— напряжение на входе эаf датчика пусковой частоты;

Ч вЂ” напряжение порогового элемента.

Время Т определяет частоту J генератора 8, при которой н41пряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6, а следовательно и само значение пусковой частоты равны нулю:

<о 2 Ru

»» — с

4 н 1н л :4 н

2 1! Е, — 1Е. пня„ЙС(Е,-Ч, 1164846 где

40

55 где m — число .фаз инвертора тока;

Q — HOMHHBJIbHOQ,çHà÷åHèå угН ловой частоты вращения синхронного двигателя.

После пробоя порогового элемента 15 напряжение с выхода 17 времязадающей интегрирующей цепи 13 поступает на первый вход 7 генератора 8.

Таким образом, перед подачей тока в статорные обмотки синхронного двигателя устанавливается некоторое начальное значение ð пусковой частоты до, которое и определяет частоту перекдючения выходного тока инвертора тока 1 по обмоткам синхронного двигателя: .г

oL

О g,о +g а 1 — коэффициент, определяющий связь между напряжением на выходе эадатчика пусковой частоты и частотой импульсов на выходе 9 генератора.

С учетом сказанного связь между частотой с(-и частотой Ж генератора

8 управляющих импульсов инвертора определяется выражением (K g, о„

После подачи, напряжения на вход звена постоянного тока и обмотку возбуждения синхронного двигателя подается ток в статорные обмотки (фиг. 2, диаграмма 27), и синхронный двигатель начинает разворачиваться, на его статорных обмотках появляется напряжение, величина которого и определяет противо-ЭДС инвертора (фиг. 2, диаграмма 28) поступающую на второй вход 11 генератора 8 по цепи обратной связи.

Напряжение противо-ЭДС инвертора складывается с сигналом задатчика пусковой частоты 6 (фиг. 2, диаграмма 25) увеличивает частоту выходных импульсов генератора 8 (фиг.2, диаграмма 261 что приводит к уменьЛ шению напряжения на выходе задатчика, т е, уменьшению пусковой частоты.

После втягивания генератора 8 в синхронизм с частотой напряжения на синхронном двигателе за счет об-. ратной связи по противо-ЭДС инверт

I, ра пусковая мощность, подводимая к двигателю в установившемся режиме частотного пуска при заданных значениях тока статора и коэффициента обратной связи по противо-ЭДС определяется, как показано выше, и значением пусковой частоты М

В данной системе для пуска синхронного электропривода значение пусковой частоты постоянно уменьшается по мере разгона синхронного двигателя, а при оборотах, соответствующих частоте о1, напряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6 равно нулю, что соответствует максимальной мощности, подводимой от инвертора тока 1 к электроприводу.

Увеличение мощности, подводимой к электроприводу за счет уменьшения значения пусковой частоты o(, в процессе частотного разворота-повышает темп разгона электропривода, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему уменьшению пусковой частоты 0С При этом на самом начальном этапе частотного пуска электр опривода, когда обороты синхронного двига— теля и противо-ЭДС инвертора малы, частота генератора управляющих импульсов инвертора определяется в основном только выходным сигналом задатчика пусковой частоты, который может быть выбран, например, из условия оптимального втягивания генератора в синхронизм с частотой напряжения на синхронном двигателе, что также сокращает время выхода инвертора на режим естественной коммутации, когда не требуется искусственное прерывание тока статора.

Таким образом, введение времяза.фающей интегрирующей цепочки, разрядного ключа и порогового элемента в задатчик пусковой частоты выходного тока инвертора позволяет непрерывно уменьшать среднее значение напряжения на выходе задатчика,а следовательно, и величину пусковой частоты переключения тока по статорным обмоткам синхронного двигателя по мере его разгона, что надежно увеличивает в зоне низких частот

„мощность, подводимую к электроприводу (за счет уменьшения угла управпения инвертором), а следовательно, увеличивает темп его разгона, что сокращает примерно в два раза время работы инвертора в режиме искусI ственной коммутации и само количество искусственных коммутаций, когда при каждом переключении генера1164846 тора управляющих импульсов инвертора осуществляется прерывание тока двигателя, т.е. уменьшение пускового момента до нуля, которое вызывает значительные ударные .механические воздействия на электроприводной механизм.

<с

1164846

29

Составитель В.Тарасов

Редактор М.Циткина Техред Т.Маточка Корректор И,Эрдейи

Заказ 4196/52 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . Проектная, 4 °