Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в . различных производственных механизмах , например в турбокомпрессорах и подъемных установках. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования в области низких частот. Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель (СД) 1, который через датчик тока (ДТ) 14 и повышающий трансформатор -7 подключен к инвертору (и) 5 тока, И 5 через реакторы 6 соединен с выпрямителем (В) 2, подключенным со стороны переменного тока через ДТ 3 и понижакщий трансформатор 4 к сети. (Л На валу СД 1 установлены датчик 10 положения ротора и датчик 11 частоты вращения. В электропривод входят последовательно соединенные между собой регулятор () 13 скорости,Р 12

союз советсних

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ш

А1 (so 4 Н 02 P 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3917523/24-07 (22) 27.06.85 (46) 30.11.86. Вюл, У 44 (71) Криворожский ордена Трудового

Красного Знамени горно-рудный институт (72) Д.И.Родькин, А.В. Кудик и О.В.Жолобницкий (53) 62-83-52: 621.313. 333. 2 (088,8) (56) Вентильные двигатели и их применение на электроподвижном составе.

/Под ред. Б.Н.Тахменева. М.: Транспорт. 1976, с. 138 — 164.

Невелев Л,И., Кривический Е.И., .Эпштейн И.И. Ряд комплексных тиристорных электроприводов переменного тока серии ПЧВН на базе вентильного двигателя, — Электротехническая промышленность, сер ° "Электропривод", 1982, с. 16. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных производственных механизмах, например в турбокомпрессорах и подъемных установках. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования в области низких частот. Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель (СД) который через датчик тока (ДТ) 14 и повышающий трансформатор .7 подключен к инвертору (И) 5 тока. И 5 через реакторы 6 соединен с выпрямителем (В) 2, подключенным со стороны переменного тока через ДТ 3 и понижающий трансформатор 4 к сети.

На валу СД 1 установлены датчик 10 положения ротора и датчик 11 частоты вращения. В электропривод входят последовательно соединенные между собой регулятор (Р) 13 скорости, Р 12

12 тока и система импульсно-фазового управления(СИФУ) 8 выпрямителем 2.Кпервому входу P 13 подключен датчик 11,на второй вход P 13 подается сигнал задания частоты вращения.Третий вход P 13 соединен с одним управляющим входом замыкающего ключа 18 и с вторым входом датчика 10, первый вход которого подключен к входу СИФУ 9. Второй вход СИФУ 9 соединен с фазными выводами статорной обмотки СД 1. СИФУ 9 подключен к управляющему входу И 5.

В электропривод введены сумматор

С 15, интегратор (ИН) 16, блок 17 нелинейности с зоной нечувствительности и ограничением, вход которого подключен к выходу ИН 16. ИН 16 шунтирован замыкающим ключом 18, первый управляющий вход которого соединен с выходом блока 17. Вход ИН 16 соединен с выходом С 15. Первый вход С 15

74105 соединен с выходом P 13, второй вход

С 15 подключен к ДТ 14. Второй вход ,Р 12 соединен с входом блока 17, а третий вход P 12 — с ДТ 3. На первый и на второй С 15 поступают сигналы соответственно с ДС 14 и выхода P 13.

Если результирующий сигнал не равен

О, то с выхода С 15 поступает сигнал на вход ИН 16. С выхода ИН 16 поступает сигнал на вход Р 12 и суммируется с задающим сигналом. Таким обра,зом, напряжение на выходе выпрямителя, определяющее ток СД 1, имеет пос тоянную составляющую и переменную, благодаря чему достигается поддержание на почти неизменном уровне вторичного тока трансформатора. При этом стабилизируется момент СД 1, приобретая . форму, характерную для режима больших частот питания. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматизированного электропривода разнообразных производственных механизмов, например, таких, как турбокомпрессоры, подъемные установки с вентильным двигателем,имеющим звено постоянного тока.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования в области низких частот.

На фиг, 1 представлена блок-схема вентильного электропривода;на фиг. 2—

10 линейные диаграммы токов, напряжений и момента (на фиг. 2, 5 и 6 — линейные диаграммы токов; на фиг. 3, 4,7,8 и 9 - линейные диаграммы напряжений; на фиг. 10 — диаграмма момента), Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель 1, выпрямитель

2, со стороны переменного тока подключенный через датчик тока 3 к понижающему трансформатору 4. Понижающий трансформатор 4 предназначен для подключения к фазам сети. В электропривод входит инвертор тока 5, подключенный через реакторы 6 к выпрямителю 2, а через повышающий трансформа5

10 ду системы импульсно-фазового управления инвертором тока 5, второй вход которой связан с фазными выводами синхронного электродвигателя.

Электродвигатель содержит регуля15 тор тока 12 и регулятор скорости 13.

Первый вход регулятора скорости 13 соединен с выходом датчика частоты вращения 11, второй вход регулятора скорости подключен к блоку задания

20 частоты вращения, а выход регулятора скорости соединен с- первым входом регулятора тока 12. Второй вход регулятора тока 12 соединен с датчи25 ком тока 3, а выход регулятора тока подключен к входу системы импульснофазового управления 8 выпрямителем..

В электропривод введены второй датчик тока 14, сумматор 15, интег1 тор 7 — к фазам синхронного электродвигателя.

Выпрямитель 2 и инвертор тока 5 управляются системами импульсно-фазового управления 8 и 9 соответственно.

На валу ротора синхронного электродвигателя установлены датчик положения 10 ротора и датчик частоты вращения 11 ротора. Датчик положения первым выходом подключен к первому вхо40

3 1274 ратор 16, блок нелинейности 17 с soной нечувствительности и ограничением и замыкающий ключ 18 с двумя управляющими входами. Регуляторы тока и скорости снабжены третьими входами, а датчик положения ротора — вторым выходом.

Второй датчик тока 14 подключен в, цепь статора синхронного электродвигателя 1. Первый вход сумматора 10

15 соединен с выходом регулятора скорости 13. Второй вход сумматора

15 соединен с вторым датчиком тока

14, а выход сумматора — с входом ин тегратора 16, шунтированного замыка- 15 ющим ключом 18. Выход интегратора

16 связан с третьим входом регулятора тока 12 и с входом блока нелинейности 17. Выход последнего подклю чен к первому управляющему входу за- 20 мыкающего ключа 16,второй управляющий вход которого соединен с вторьпк выходом датчика положения 10 ротора и третьим входом регулятора скорости 13. 25

Вентильный злектропривод работает следующим.

При работе электродвигателя в области больших частот трансформаторы 4 и 7 обеспечивают нормальную элек-30 тромагнитную связь, в результате чего между сигналами датчика тока 3 и датчика тока 14 статора имеется отличие, заключающееся в том,что они включены в цепи с различными напряжениями:

И ТЗ б где Б — сигнал от датчика тока;

К - коэффициент трансформации трансформатора.

При этом тз

Выбором коэффициентов усиления датчиков можно добиться, что в этом случае результирующий сигнал на входе сумматора 15 будет равен нулю.

На фиг. 2 представлена линейная диаграмма первичного тока трансформа- 50 тора 7 I,,вторичный ток I .повто1Q ряет его °

На фиг. 3 представлена линейная диаграмма напряжения датчика .тока

14 статора U,, которое практически 55 постоянно.

На фиг. 4 изображена линейная диаграмма сигнала на выходе сумматора

105 4

15, который равен О, так как сигнал датчика тока 14 статора поступает со знаком "минус", а с выхода регулятора скорости 13 сигнал поступает со знаком "плюс".

На низких частотах при постоянном выпрямленном токе ток первичной обмотки трансформатора 7 Т,, представленный на фиг. 5, имеет форму прямоугольника. Вторичный ток трансформатора 7 I, представленный на фиг. 6, снижается со временем. В результате на выходе датчика тока 14 получается кривая U,, изображенная на фиг. 7.

На выходе сумматора 15 появляется напряжение, изменяющееся по закону, описываемому кривой тока ф, 2Я

15 6 14

Линейная диаграмма напряжения представлена на фиг. 8.

Вследствие значительной инерционности вращающихся частей системы электропривода за период между двумя коммутационными процессами сигнал с выхода регулятора скорости 13 практически не изменяется. Напряжение на выходе интегратора 16 формируется следующим образом. Напряжение U noc15 тупает на вход интегратора 16 и на его выходе изменяется в соответствии с кривой напряжения U,, линейная

16 диаграмма которого представлена на фиг. 9. При равенстве U = U (где

16 1Т

U, — напряжение эоны нечувствительности блока 17) на первый управляющий вход замыкающего ключа 18 пос" тупает сигнал, с помощью которого замыкающий ключ 18 обнуляет интегратор 16. Далее процесс повторяется..

Частота следования сигналов обнуления тем выше, чем вьппе значение напряжения .U, . Обнуление интегратора16 также осуществляется от сигнала ,датчика положения 10 ротора.

Сигнал с выхода интегратора 16 поступает на вход регулятора тока

12 и суммируется с задающим сигналом.

Таким образом, напряжение на выходе выпрямителя, определяющее ток двигателя, имеет постоянную составляющую и переменную, определяемую зависи- мостью П,, благодаря чему достига- ется поддержание на почти неизменном . уровне тока I < между двумя смежными коммутациями. Момент двигателя на частотах от 0 — 5 Гц стабилизируется, 1274

% приобретая форму, характерную для режима больших частот питания (Мз ), изображенную на фиг. 10.

Как следует иэ приведенной работы электропривода, обеспечивается сни-жение пульсаций кривой электромагнитного момента и пульсаций скорости вращения, что и вызывает увеличение диапазона регулирования. При этом диапазон регулирования в соответст- 19 вин с- расчетами оказывается.разным соответствующему значению для вентильнык двигателей, выполненных по бестрансформаторной схеме (диапазон регулирования повышается от 1820 до 30 — 35).

Формула и з о б р е т е н и я

Вентильиый электропривод, содержащий синхронный электродвигатель, вып- 2О рямитель, соединенньй со стороны переменного тока через датчик тока с понижающим трансформатором-преднаэна. ченным для подключения к фазам сети, инвертор тока подключенный через сгла;у5 живающие реакторы к выпрямителю, а через повышающий трансформатор — к фазным выводам синхронного электродвигателя, системы импульсно-фазового управления выпрямителем и инверто-Зв ром соответственно, датчик положения ротора синхронного электродвигателя, выходом подключенный к первому входу системы импульсно-фазового управления инвертором .тока, второй вход которой связан с фазными выводами синхронного электродвигателя, датчик .частоты вращения ротора синхронного

105 6 электродвигателя, регулятор скорости, первый вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения ротора, второй вход — с выходом блока задания частоты вращения ротора, а выход регулятора скорости подключен к первому входу регулятора тока, второй вход которого соединен с датчиком тока, а выход регулятора тока связан с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования в области низких час« тот вращения,в него введены сумматор, интегратор, нелинейный блок с вонЫ нечувствительности и ограничения, второй датчик тока, включенный в цепь статора синхронного электродвигателя, и замыкающий ключ с двумя управляющими входами, регуляторы скорости и тока снабжены третьими вхо- дами, а датчик положения ротора— вторым выходом, причем первый вход сумматора соединен с выходом регуля- тора скорости, второй вход — с вторьич датчиком тока, а выход сумматора - с входом интегратора, шунтированного замыкающим ключом, выход интегратора связан с третьим входом регулятора тока и с входом указанного блока нелинейности, выход которого подключен к первому управляющему входу замыкающего ключа, второй управляющий вход которого соединен с вторым выходом датчика положения ротора и третьим входом регулятора скорости.

Составитель В.Тарасов

Редактор М.Вандура Техред В.Кадар, Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 6488/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие. г. Ужгород, ул. Проектная, 4