Устройство точной автоматической синхронизации вентильного двигателя с сетью

 

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения повышение точности и надежности синхронизации путем снижения бросков тока и механических ударов. Фазочувствительньй вьтрямитель 9 по сигналам, поступающим с измерительных тр-ров 7 и-8 машины и сети формирует сигнал, пропорциональньш углу рассогласования между векторами напряжений. Регулятор фазы 10 через систему 5 регулирования скорости уравнивает фазы напряжения машины и сети воздействием на преобразователь частоты 1, Равенство амплитуд напряжений сети и машины реализуетсяс помощью узла 12 контроля разности напряжений, который формирует управляющее воздействие в регулятор 6 тока возбуждения i машины, а также выдает сигнал при достижении равенства амплитуд напряжеW С ний, поступающий на вход логической схемы И 13. На второй вход этой схемы поступает сигнал от компаратора 14, свидетельствующий о допустимом 1C ч1 о 00 со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (584 Н02 J 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

4Р

QO

@д

С4

Фиг /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44. (21) 3616930/24-07 (22).08.07.83 (46) 15. 11.86. Бюл. Р 42 (71} Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного объединения "X3M3" (72) Б.С.Александровский,Ю.Г.Карлинский, Н.С.Хомченко и И.И.Эпштейн (53) 621.316.729(088.8) (56) Беркович М.А. и др. Автоматика энергосистем. M. Энергия, 1980, с. 76-89.

Техническое описание ОБХ 463196, разд. 15.7 (ТУ 16.530.233), 1978. (54) УСТРОЙСТВО ТОЧНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ . СИНХРОНИЗАЦИИ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

С СЕТЬЮ (57) Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения— повышение точности и надежности синхронизации путем снижения бросков то.80„„1270833 А 1 ка и механических ударов. Фазочувствительный выпрямитель 9 по сигналам, поступающим с измерительных тр-ров

7 и 8 машины и сети формирует сигнал, пропорциональный углу рассогласования между векторами напряжений. Регулятор фазы 10 через систему 5 регулирования скорости уравнивает фазы напряжения машины и сети воздействием на преобразователь частоты 1. Равенство амплитуд напряжений сети и машины реализуется с помощью узла

12 контроля разности напряжений, который формирует управляющее воздействие в регулятор 6 тока возбуждения машины, а также выдает сигнал при дос- 9 тижении равенства амплитуд напряжений, поступающий на вход логической схемы И 13. На второй вход этой схемы поступает сигнал от компаратора

Ю

14, свидетельствующий о допустимом

1270833 для синхронизации угле рассогласования. Сигналом с выхода логической схемы И через элемент 15 временной задержки осуществляется включение коммутационного аппарата 4. Регулятор фазы 10 нормально шунтирован ключем

11 и вводится в действие только в зоне разрешенных значений угла. В результате обеспечивается соблюдение условий точной синхронизации, что позволяет включать мощные синхронные машины на сеть без толчков тока, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к мощным синхронным частотно-регулируемым электроприводам, выполненным по схеме вентильного двигателя, для кото- 5 рых по условиям экономичности работы необходим перевод синхронной машиньг на питание от сети.

Цель изобретения — повышение точности и надежности синхронизации; 1О путем снижения бросков тока и механических ударов.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 диаграммы, иллюстрирующие процес- 15 сы, происходящие в отдельных элементах устройства; на фиг. 3 — принципиальная схема компаратора.

Схема включает преобразователь частоты 1, подключенный к синхронной 20 машине 2 через коммутационный аппарат

3, коммутационный аппарат 4, посредством которого осуществляется подключение машины и сети, автоматический регулятор скорости 5, регулятор тока возбуждения 6 (элементы 1-6 в составустройств,ь не входят и приведены для пояснения сущности его работы).

Устройство содержит узел питания с измерительными трансформаторами 7 30 и 8 напряжений сети и машины, фазочувствительный выпрямитель 9, регулятор фазы 10, ключ 11, узеп контроля разности напряжений 12, первую логическую схему И 13, первый компа- 35 ратор амплитуды 14, элемент временной задержки 15, триггер 16, второй компаратор амплитуды 17, вторую логическую схему И 18, третий компаратор амплитуды 19, четвертый компа- О ратор амплитуды 20, выпрямитель суммарного напряжения сети и машины 2 1, узел включения 22.

Устройство осуществляет управление процессом синхронизации (перехода

2 на сеть) синхронной машины, которая получает питание от преобразователя .частоты. Система, состоящая из преобразователя частоты и синхронной машины и именуемая вентильным двигателем, позволяет осуществлять запуск и разгон синхронной машины до синхронной скорости с последующим переключением ее на питание от сети. Кроме того, устройство формирует управляющее воздействие в регуляторы скорости и тока возбуждения, Определяет момент соблюдения условий точной синхронизации и выдает команду на переключение коммутационного аппарата, подключающего машину к сети.

В процессе синхронизации вводятся в действие регулятор фазы 10 и регулятор тока возбуждения 6. Регулятор фазы 10, воздействуя на систему регулирования скорости 5, стремится поддерживать близким нулю угол между векторами напряжения сети и машины, а регулятор тока возбуждения 6 уравнивает напряжение машины с напряжением сети.

При достижении равества (с заданной точностью) амплитуды напряжения ,сети и машины, а также при нахожде:нии величины угла между векторами напряжений сети и машины в зоне допус,ка (например, 5 эл.) выдается сигнал на включение коммутационного аппарата 4, который подключает машину к сети и одновременно своими блокконтактами отключает коммутационный аппарат 3, отсоединяя таким образом машину от преобразователя.

Датчиком угла рассогласования между векторами напряжений машины и сети является фазочувствительный выпрямитель 9, представляющий собой операционный усилитель, работающий в режиме суммирования входных сигналов, на входе которого включен трех833 з 1270 фазный коммутатор. На входы коммутатора подаются сигналы фазных напряжений синхронной машины с трансформатора 7, а управление ключами коммутатора производится сигналами линейных напряжений сети с трансформатора 8.

Выходной сигнал фазочувствительного выпрямителя 9, является синусоидальной функцией угла рассогласования, а его среднее значение будет пропор- 10 ционально синусу угла рассогласования

8. Качественное соответствие межцу

О и sin0 существует в зоне -90 <

<8 < 90О, поэтому фаэочувствительный выпрямитель используется в качестве датчика угла области значений 91 примерно до 60 эл.

Возврат триггера 16 в исходное состояние производится сигналом, формируемым с помощью четвертого компаратора амплитуды 20, подключенного . к выходу фазочувствительного выпрямителя 9. Компаратор 20 аналогичен компараторам 14, 17 и 19, но отличаПодачей ыапряжения фаэочувствительного выпрямителя 9 на вход регулятора фазы 10 обеспечивается формирование управляющего воздействия в систему регулирования скорости 5 для уравнивания фаз напряжений сети и машины. Таким образом реализуются два необходимые для точной синхронизации условия. Третье необходимое условие — равенство амплитуд напряжений сети и машины реализуются с помощью- узла контроля разности напряжений 12, представляющего собой из30 вестное устройство (например, узел, состоящий из операционного усилителя, выход которого подключен через компаратор), которое формирует управляющее воздействие в регулятор тока возбуждения машины 6, а также выдает логический сигнал при достижении с заданной точностью равенства амплитуд контролируемых напряжений. Этот сигнал поступает на один из входов первой логической схемы И 13, а на другой вход этой схемы сигналы поступают иэ первого компаратора 14, сравнивающего выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя 9 с величиной уставки, которая определяет область допустимого для синхронизации угла рассогласования между векторами напряжений сети и машины (например 5О). Если сравниваемое íà- 50 пряжение меньше уставки, то на вы ходе компаратора 14 имеется логичес кий сигнал. Логическая схема И 13 формирует сигнал разрешения переключения синхроннои машины» на сеть при наличии сигналов на обоих входах схемы И, т.е. при соблюдении всех условий точной синхронизации. Однако в процессе поиска момента синхронизации может иметь место кратковременное совпадение векторов напряжений сети и машины. В этом случае первая логическая схема И 13 выдает ложный импульс. Для исключения прохождения ложных импульсов на переключение выход схемы И 13 подключен к элементу временной задержки 15, который осуществляет задержку выдачи сигнала на переключение на некоторое время (например, 1-3 с). Если по истечении . этого времени сигнал на выходе схемы

И 13 не исчезнет, то это означает, что машина находится в режиме синхронного вращения и угол между векторами напряжений сети и машины близок к нулю, а с выхода временной задержки 15 выдается сигнал в узел включения 25 на включение коммутационного аппарата 4.

Регулятор фазы 10 нормально шунтирован ключом 11 и вводится в, действие только в зоне разрешенных значений угла. Ключ 11 размыкается при поступлении сигнала готовности с триггера 16. Формирование сигнала готовности происходит следующим образом. Напряжение с фазочувствительного выпрямителя 9 подается на третий компаратор амплитуд 19, на выходе которого формируются импульсы, соответствующие элементам перехода через нуль напряжения фазочувствительного выпрямителя 9 (фиг. 2). Эти импульсы поступают на один вход второй схемы

И 18, на другой вход этой схемы подключен выход второго компаратора амплитуды 17, сравнивающего выпрямленное выпрямителем 22 напряжение биений, образованного в результате суммирования напряжения сети и машины с величиной уставки, определяющей область допустимых значений (например, 10 эл.). Если напряжение биений меньше уставки, то на выходе компаратора имеется логический сигнал.

Импульс с выхода схемы И 18 переключает триггер 16 управления ключом 11, разрешая работу регулятора фазы 10.

5 12708 ется тем,, что логический сигнап на его выходе появляется, когда входной сигнал превышает напряжение уставки (фиг, 3), Выход компаратора подключен к второму управляющему входу тригге5 ра 16. 31огический сигнал на выходе

20 возникает, когда напряжение фаэочувствительного выпрямителя 9 превышает по абсолютной величине напряжение уставки +огр, Величина этой ус- 1О та".KH по углу, например, 60 . Компаpatop 20 формирует сигнал, который переключает триггер 16 в исходное состояние, блокируя с помощью ключа 11 регулятор фазы 10. !

Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечивает стро" гое соблюдение условий точной синхронизации и тем самым позволяет включать мощные синхронные машины на сеть беэ толчков тока, что является благоприятным фактором повышения надежности работы как синхронной машины, так и энергосистемы, Схема компаратора амплитуцы (фиг.3)25 включает два операционных усилителя 23 и 24 и две логические схемы

И 25 и НЕ 26. Сравниваемый сигнал

U y подается на прямой вход одного усилителя и инвертирующий вход дру- ЗО гого, а опорные сигналы разных знаков на другие входы усилителей, причем полярность опорных сигналов (Б .р ) соответствует показанной на фиг. 3.

Если измеряемый сигнал по ампли35 туде меньше опорных, на выходах обоих усилителей положительные сигналы, на выходе схемы И 25 (вых. 1) есть сигнал, на выходе HF. 26 (вых.2) нет сигнала, если измеряемый сигнал по амплитуде больше опорных, на выходе схемы И 25 сигнал отсутствует, на выходе схемы НЕ 26 имеется.

Работа компараторов 14, 17, II9 и

20 отличается уровнями опорных сигналов и использованием выходов, для

14„. 17 н 19 используется Вых. 1, для

20 — Вых. 2.

Формула изобретения

Устройство точной автоматической синхронизации вентильного двигателя с сетью, содержащее измерители на33 пряжения сети и машины, автоматический регулятор скорости, первую логическую схему И, узел включения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности синхронизации, путем снижения бросков тока и механических ударов, в него введены фазочувствительный выпрямитель, регулятор фазы, ключ, шунтирующий регулятор фазы, триггер, четыре компаратора амплитуды, вторая логическая схема И, схема временной задержки, выпрямитель суммарного напряжения сети и машины, узел контроля разности напряжений, причем выход измерителя напряжений машины, в качестве которого использован измеритель фазных напряжений, подключен к входу фаэочувствительного выпрямителя, управляющие входы которого соединены с выходом измерителя напряжений сети, в качестве которого использован измеритель линейных напряжений„ а выход фазочувствитель. ного выпрямителя через регулятор фазы соединен с входом автоматического регулятора скорости, кроме того, выход фазочувствительного выпрямителя подключен через первый компаратор амплитуды к первому входу первой логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом узла контроля разности напряжений, а выход первой логической схемы И соединен с узлом включения через элемент временной задержки, одновременно выход фазочувствительного выпрямителя подключен к третьему компаратору амплитуды, выход которого соединен с первым входом второй логической схемы

И, второй вход которой, а также третий вход первой схемы И через второй компаратор амплитуды соединен с выходом выпрямителя суммарного напряжения сети и машины, при этом выход второй схемы И соединен с первым управляющим входом триггера, второй управляющий вход которого через четвертый компаратор амплитуды соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя, а выход триггера подклю,чен к управляющему входу ключа, шунтирующего регулятор фазы.

1270833

Upped 9