Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления технологических механизмов: компрессоров, вентиляторов , насосов - горной и металлургической промышленности. Целью изобретения является повышение быстродействия при регулировании реактивной мощности и экономичности. Вентильный электропривод снабжен датчиком 4 активной мощности, таймером 18, а блок регулирования реактивной мощности выполнен в виде вычислительного блока 17, снабженного двумя дополнительными входами. Один дополнительный, вход соединен с выходом датчика 4, а второй дополнительный вход - с выходом таймера 18. Введение указанных блсхов позволяет обеспечить регулирование реактивной мощности во всем диапазоне частот вращения без дополнительных воздействий на механическую систему двигателя. Это позволяет с большой точностью осуществлять процессы регулирования реактивной мощности . 2 ил. с $ (Л со о о О5 х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 02 Р 6/02 H 02 К 29/06

»»с Е, фГ :,<", х» 1. 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

Диг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3896 034/24-07 (22) 20. 05. 85 (46) 30,03.87. Бюл. к- 12 (71) Криворожский горнорудный институт (72) Ю.Н.Ридько, Д.И.Родькин, В.К.Тытюк и А.И.Стрельченко (53) 62-83:313.323.072.6(088.8) (56) Патент Японии Р 57- 12396, кл. Н 02 P 6/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 1206909, кл. Н 02 К 29/06, 15.01.85. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления технологических механизмов: компрессоров, вентиляторов, насосов — горной и металлургической промышленности. Целью изобре„„SU„„130 619 A i тения является повышение быстродействия при регулировании реактивйой мощности и экономичности. Вентильный электропривод снабжен датчиком 4 активной мощности, таймером 18, а блок регулирования реактивной мощности выI полнен в виде вычислительного блока

17, снабженного двумя дополнительными входами. Один дополнительный. вход соединен с выходом датчика 4, а второй дополнительный вход — с выходом таймера 18. Введение указанных блс;<ов позволяет обеспечить регулирование реактивной мощности во всем диапазоне частот вращения без дополнительных воздействий на механическую систему двигателя. Это позволяет с большой точностью осуществлять процессы регулирования реактивной мощности. 2 ил.

1300619

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления промышленными электроприводами с вентильным электродвигателем для разнообразных технологических механизмов, компрессоров, вентиляторов, насосов, горной и металлургической промышленности.

Цель изобретения — повышение динамических и экономических показателей системы привода при регулировании реактивной мощности.

На фиг.1 приведена блок-схема вентильного электропривода, на фиг.2 алгоритм работы вычислительного блока.

Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель 1, преобразователь частоты, выполненный в виде связанных между собой управляемого выпрямителя 2 и инвертора 3, выход которого подключен к синхронному двигателю 1. В цепь питания преобразователя частоты включены датчик 4 активной мощности и датчик 5 реактивной мощности. Во входную цепь инвертора

3 включен датчик 6 тока. Управляющий вход выпрямителя 2 подключен к выходу системы 7 импульсно-фазового управления . Один вход системы 7 импульснофазового управления подключен к выходу регулятора тока 8 с тремя входами, к одному из которых подключен выход регулятора скорости 9. Один вход регулятора скорости 9 соединен с выходом эадатчика частоты вращения 10, а другой вход регулятора скорости 9 с выходом датчика частоты вращения

11 установленном на валу синхронного двигателя

Управляющий вход инвертора 3 подключен к выходу системы 12 импульснофазового управления, один вход которой соединен с выходом задатчика 13 угла опережения инвертора. Электропривод содержит также датчик 14 реактивной мощности, установленный в цепи питания преобразователя частоты, задатчик 15 реактивной мощности, сумматор 16, блок 17 регулирования реактивной мощности и таймер 18. Выход датчика 14 подключен к одному входу сумматора 16, второй вход которого соединен с выходом эадатчика 15. Блок

17 выполнен в виде вычислительного блока, реализующего алгоритм, указанный на фиг.2, и снабжен дополнительными входами. Входы блока 17 соединены соответственно с выходом сумматора 1б, датчиками 5 и 6, а дополнительные входы — с датчиком 4 и выходом таймера 18 соответственно. Выходы блока 17 подключены соответотвенно ко вторьм входам системы 7 и 12 и вторым входом регулятора 8 тока. Третий вход регулятора тока 8 соединен с выходом датчика тока 6.

Вычислительный блок 17 обеспечивает коррекцию углов управления выпрямителем и инвертором, а также тока в силовой цепи, изменением которых обеспечивается инвариантность момента и скорости двигателя. В качестве вычислительного блока может быть использован микропроцессор или микроЭВМ, например "Электроника ДЗ-28", "Электроника С-5" и другие, обеспечивающие отработку алгоритма при заданном быстродействии.

Устройство работает следующим образом.

Синхронный двигатель 1 через выпрямитель 2 и инвертор 3 питается от промышленной сети с потребителями электроэнергии 19. Управление выпрямителем 2 вентильного двигателя осу ществляется с помощью системы подчиненного регулирования, включающей последовательно соединенные систему

7 импульсно-фазового управления, регулятор 8 тока, регулятор 9 скорости, на первый вход которого поступает сигнал от задатчика частоты вращения 10, а второй вход соединен с датчиком 11 частоты вращения синхронного двигателя 1. С выхода регулятора 9 скорости. сигнала поступает на первый вход регулятора 8 тока, При изменении реактивной мощности потребителей необходимо изменение выпрямленного тока цепи выпрямитель-инвертор на величину где ьБ — приращение полной мощности,"

U — н апряжение сети, Q, =Q — Q a

Ц, — реактивная мощности сети, заданная реактивная мощ39 3 ность — потребляемая реактивная мощ2 ность °

При регулировании реактивной мощности потребляемая активная мощность

2 я 1 е

1300619

+ (2 а ) -,) + а г )Ц, 5 U* (4) д + а а

U$ = 2,34Брсозд.* + (I L+ Ь | )R,(5) где U — фазное напряжение, сА — угол управления выпрямителем при регулировании реактивной мощности, R =2R + Х с (6)

1 с

15 где т = 6; Х, — индуктивное сопротивление сети, Из уравнения 5 определяется угол управления выпрямителя:

R т где R, Кь

R a

P + (21, а1 + айаг ) г

Е (Id + а Тс1) R

d. = arccos (7) 2,340, Угол управления выпрямителем без

25 регулирования реактивной мощности

Т,(К „

4= arccos--,— — — —.

2,340 (8)

Корректирующая поправка угла управления выпрямителем

Е 1 = U) + (Тс1 + а?,1)К„ (1 О) гДе Кг = Кд„+ 2Кь, Е = 2,34Е cosp* + (I + gIg)R; 40

R = 2R +

mX ..аь. (1 1) сд 2Я где Х вЂ” индуктивное сопротивлерас да ние рассеяния обмоток двигателя, 45 угол опережения управления инвертором при регулировании реактивной мощности

Пi+(i + I<) R, -(т„+ Id) R, P =arccos

2,34 Е (12)

Корректирующая поправка угла управления инвертором 55

= q (I<+ аI>) = Р + (21с1а?с1+ I<)R, (2) где P — потребляемая активная мощ—

2g ность при отсутствии регулиров ания; потребляемый ток; суммарное омическое сопротивление схемы замещения двигателя, равное

2Re + 4R> + 2ксА3 + Rsp, (3) сопротивление сети; сопротивление вентиля сопротивление фазы синхронного двигателя, сопротивление дросселя.

ЬсА = d- — ol . (9)

ЗДС .инвертора при регулировании реактивной мощности аф= Д (13) где (3 - заданный угол опережения управления инвертором.

6* — напряжение выпрямителя при

4 регулировании реактивной мощно сти из (2) .

Приращение активных потерь

8 Р = g(2IggI + а?,1)К . (14)

Стоимость потерь за время работы Т

3 — ЬР с Т (15) где с — стоимость 1 кВт ч электроэнергии.

Общие затраты на компенсацию реактивной мощности, которые были бы, если бы компенсация осуществлялась не двигателем, а регулируемым источником реактивной мощности с =Кg, ++FgT, (16) где К, — удельные затраты на 1 кВАр источников реактивной мощности

Š— удельные эксплуатационные расходы.

Предполагаемое устройство будет эффективно, если выполняется условие

Э С. (17)

Совместное решение уравнений (14), (15), (16) позволяет получить значение приращения аТ э Hs условия экономической целесообразности регулирования реактивной мощности тг +К а? (18) оэ

КО +С а,т где К =

R c T

1300619"

Алгоритм функционирования вычислительного блока 17 представлен на фиг, 2. Алгоритм обеспечивает определение приращений дс и д 8 приращение тока 0Id и его предельное эко- 5 комическое значение Id э

Приращение тока аХ определяется из уравнения. 1. Приращение активных потерь определяется из выражения

f0

6Р* = (2Id дХс1 + I d )R

Напряжение выпрямителя при регулировании реактивной мощности определяется из выражения 4. Угол регулирования выпрямителя < " определяется из выражения 7. Угол регулирования выпрямителя с(без регулирования реактивной мощности определяется из выражения 8. Корректирующая поправка а Ы определяется из выражения 9. Угол20 регулирования инвертора при регулировании реактивной мощности р» опреде" ляется из выражения (13).

Так как тариф на электроэнергию меняется в периоды максимумов энерго«25 системы, алгоритм предусматривает определение нужного для расчетов тарифа на электроэнергию в зависимости от текущего времени суток.. Для этого с таймера в микро-3ВМ вводится текущее время.

Стоимость активных потерь Э при регулировании реактивной мощности с учетом изменения тарифа определяется из выражения (1S). 35

Стоимость реактивной энергии 3 при регулировании реактивной мощности с учетом измейения тарифа на электроэнергию определяется из выражения (16).

Вычисленные значения корректирующих сигналов д с и дф, с выходов вычислительного устройства поступают на вторые входы систем импульсно-фазового управления соответствующих преобразовательных устройств, а сигнал приращения д Х4 на третий вход регулятора тока выпрямителя вентильI ного двигателя. При этом возможны следующие случаи.

Отработка системами импульсно-фа:зового управления приращенияad и ар вызывает приращение тока ьЕ,1, по ве55 личине равное корректирующей поправке. В этом случае сигнал с регулятора тока не изменится. и вентильный двигатель будет работать с ранее заданньм значением скорости и момента.

Если ввод корректирующих поправок до и л р вызывает меньшее (или .большее) значение лЕ, то результирующий входной сигнал регулятора тока изменится на величину

6I<= Id — Е, и регулятор тока отработает выходной сигнал и компенсирует отклонение Sgd.

Указанное явление возможно по нескольким причинам. Наиболее существенными из них являются нелинейность и неоднозначность регулировочных характеристик выпрямителя и инвертора, вследствие чего без второго контура коррекции по ьЕ,1 возможны броски тока I d в силовой цепи вентильного двигателя. Для определения значения приращения тока Е 1, при котором стоимость потерь активной мощности при регулировании ее меньше стоимости регулируемой реактивной мощности за счет регулируемых тиристорных источников, специально устанавливаемых в промышленных сетях, пятый вход вычислительного устройства связан с выходом таймера.

Если значение тока дЕ д больше значения дЕс1, то с третьего выхода вычислительного устройства поступает сигнал ьЕ g = ьЕ,1 . Так, например, при длительном режиме работы на протяжении интервала времени Т должны учитываться общие затраты на регулируемый источник реактивной мощности

С = K Q» и эксплуатационные расходы

При циклической нагрузке .учет экономической эффективности производится аналогичным образом с той лишь разницей, что из общего времени работы установки необходимо взять время, в течение которого есть необходимость регулирования реактивной мощности.

Таким образом, при невыполнении условия (17) значение кода берется постоянным и равным кЕ,1, что учитывается алгоритмом работы вычислительного устройства.

Положительный эффект от применения изобретения обусловлен тем, что регулирование реактивной мощности во всем диапазоне скоростей осуществляется без дополнительных воздействий на механическую систему двигателя и

1300619 рабочей машины, что позволяет с большой точностью осуществлять процессы регулирования скорости и реактивной мощности. При этом значительно улучшаются динамические режимы не только системы регулирования реактивной мощности, но и системы электропривода в целом, благодаря чему более точно осуществляется отработка управляющих и возмущающих воздей- 10 ствий. Это положение определяет экономическую сторону предполагаемого изобретения. Кроме того, экономический эффект обусловлен также исключением режяков, когда регулирование 15 реактивной мощности не оправдано.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содер- 20 жащий синхронный двигатель, который через преобразователь частоты, составленный из последовательно соединенных инвертора и выпрямителя, предназначен для подключения к сети питания, системы импульсно-фазового управления выпрямителем и инвертором с двумя входами каждая, датчик частоты вращения двигателя, выход которого соединен с первым входом регулятора скорости, другой вход которого соединен с задатчиком частоты вращения, а выход — с первым входом регулятора тока, второй вход которого соединен с датчиком тока двигателя, 35 третий вход связан с третьим выходом блока регулирования реактивной мощности, а выход подключен к первому входу системы импульсно-фазового управления выпрямителем, задатчик угла опережения инвертора подключен к первому входу системы импульсно-фазового управления инвертором, датчики реактивной мощности двигателя и сети, выход датчика реактивной мощности се- . ти соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к задатчику реактивной мощности, а выход соединен с первым входом блока регулирования реактивной мощности, второй и третий входы которого соединены с датчиком реактивной мощности двигателя и датчиком тока, а выходы подключены к вторым входам систем импульсно- фазового управления выпрямителем и инвертором, о т л и.ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия при регулировании реактивной мощности и экономичности, введены датчик активной мощности двигателя, таймер, а блок регулирования реактивной мощности выполнен в виде вычислительного блока, реализующего указанный на фиг.2 описания алгоритм и снабженного дополнительными входами, при этом указанные дополнительные входы вичислительного блока подключены к датчику активной мощности двигателя и таймеру соответственно.

1300619

Составитель В.Тарасов

Техред М.Ходанич

Редактор И.Сегляник

Корректор И.Муска

Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1158/55

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

Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих системах и устройствах с программным управлением

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в буровых станках

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в

Изобретение относится к электротехнике и может быть -использовано в системах управления с повьппенными требованиями к постоянству вращающего момента исполнительного двигателя; Целью изобретения является повышение качества регулирования

Изобретение относится к регулируемому вентильному электроприводу (ВЭ)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления объектов различного назначения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электродвигателях

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в управляемом вентильном электродвигателе

Изобретение относится к области электротехники и является дополнительным к авт

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрооборудовании самолетов и автомобилей, в звукои видеозаписи , в радионавигации и т.д

Изобретение относится к электротехнике , а именно к эл

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бескон актной коммутацией
Наверх