Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания асинхронных электродвигателей от автономных инверторов тока. Целью изобретения является повышение надежности. Электропривод переменного тока содержит электродвигатель 1, автономный инвертор 2 тока, вентильнореакторный компенсирующий блок 3, основную и дополнительную батареи 4,5 коммутирующих конденсаторов, датчик 6 тока, сумматор 7, компараторы 8 и 9, катушку 10 реле, генератор 12 импульсов, элемент 13 задержки, регистр 16 сдвига, коммутационный блок 23, замыкающие контакты 19,20 промежуточного реле, последний из которых - с выдержкой времени на срабатывание. Повышение надежности работы электропривода в режиме пуска двигателя 1 достигается за счет ступенчатого отключения секции дополнительной батареи 5 коммутирующих конденсаторов по мере разгона электродвигателя и облегчения переходного процесса отключения части коммутирующих конденсаторов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5 A (l9) (И) (58 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (61) 1444928 (21) 4367555/24-07 (22) 26.01 ° 88 (46) 30. 11.89. Нюл. М - 44 (71) Саратовский политехнический институт (72) И.И. Артюхов, В. А. Серветник и Ю.b.Òîìàøåâñêèé (53) 621.313.333(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1444928, кл. Н 02 P 7/42, 1987.

2 (54 ) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания асинхронных электродвигателей от автономных инверторов тока. Целью изобретения является повышение надежности. Электропривод переменного тока содержит электродвигатель

1, автономный инвертор 2 тока, вентильно-реакторный компенсирующий

1525855 блок 3, основную и дополнительную ба. тареи 4, 5, коммутирующих конденсаторов, датчик 6 тока, сумматор 7, компараторы 8 и 9, катушку 10 реле, генератор 12 импульсов, элемент 13 задержки, регистр 16 сдвига, коммутационный блок 23, замыкающие контакты 19, 20 промежуточного реле,последний из которых — с выдержкой времени на срабатывание. Повышение наИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания асинхронных электродвигателей от автомномных инверторов тока.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг.1 показана структурная схе ма электродпривода; на фиг.2 — схема подключения релейных элементов.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1, автономный инвертор 2 тока, вентильно-реакторный компенсирующий блок 3, основную батарею 4 коммутирующих конденсаторов, дополнительную батарею 5 коммутирующих конденсаторов, выполненную из N секций

5.1, 5.2,...,5.N, датчик 6 тока в цепи компенсирующего блока 3, сумматор 7, первый и второй компараторы 8, 9, катушку 10 реле, управ ляемый ключ 11, генератор 12 импульсов, элемент задержки 13, логический элемент 2 И 14, логический элемент 2И-HE 15, регистр сдвига 16, N элементов коммутации 17.1-17.N, группу силовых контактов 18 контактора, второй замыкающий контакт 19 промежуточного реле и замыкающий кон такт 20 с выдержкой времени на срабатывание промежуточного реле, первый и второй логические элементы 2

ИЛИ 21, 22 и коммутационный блок 23.

Выводы автономного инвертора 2 тока и основной батареи коммутирующих конденса горов непосредственно, а вентильно-реакторного компенсирующего блока 3 через датчик 6 тока объединены и через группу силовых контактов 18 контактора соединены с выводами статорной обмотки электродвигателя 1. Каждая из N секций 5.1, 20

55 дежности работы электропривода в режиме пуска электродвигателя 1 достигается за счет ступенчатого отключения секции дополнительной батареи 5 коммутирующих конденсаторов по мере разгона электродвигателя и облегчения переходного процесса отключения части коммутирующих конденсаторов. 2 ил.

5. 2..., 5. N дополнительной батареи 5 коммутирующих конденсаторов через соответствующий элемент коммутации

17.1-17.N соединена с выводами основной батареи 4 коммутирующих конденсаторов.

Входы сумматора 7 предназначены для подключения к первому и второму источникам опорного напряжения, выход сумматора 8 подключен к второму входу второго компаратора 9, выход которого соединен с входом элемента задержки 13, первым входом логического элемента 2И-НЕ 15 и первым входом управления регистра сдвига

16. Первый вход первого компаратора

8 предназначен для подключения к второму источнику опорного напряжения, второй вход первого компаратора

8 соединен с выходом датчика тока 6 и первым входом второго компаратора

9, выход первого компаратора 8 соединен с входом управляемого ключа

1 1, первым входом логического элемента 2И 14 и вторым входом управления регистра сдвига 16, вход сброса которого соединен с выходом второго логического элемента 2 ИЛИ 22, первый вход которого соединен с вторым входом сдвига регистра сдвига 16 и выходом логического элемента 2И-НЕ

15, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки 13. Вход синхронизации регистра сдвига 16 соединен с выходом генератора импульсов 12 и с вторым входом логического элемента 2И 14, выход которого подключен к первому входу сдвига регистра сдвига 16, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих элементов коммутации 17.1 — 17.N и с соответствующими входами коммутационного блока 23 °

Катушка 10 реле соединена с первым

1525855 силовым выводом управляемогo ключа

11, второй силовой вывод которого через замыкаюи1ш1 контакт 20 промежуточного реле предназначен для подключения к положительному выводу ис5 точника питания. Вход генератора импульсов 12 соединен с выходол первого логического элемента 2ИЛИ 21, первый вход которого через второй замы- 10 кающий контакт 19 промежуточного реле предназначен для подключения к положительному выводу источника питания. Вторые входы логических элементов 2ИЛИ 21, 22 объединены и соединены с выходом коммутационного блока

23.

Катушка 24 промежуточного реле (фиг.2) через последовательно соединенные размыкающий блок-контакт 25 20 контактора и кнопку "Пуск" 26, шунтированную первым замыкающим контактом 27 промежуточного реле, предназначена для подключения к положительному выводу источника питания. 25

Катушка 28 контактора через последовательно соединенные кнопку "Стоп"

29 и замыкающий блок-контакт 30 контактора, шунтированный замыкающим контактом 31 реле, предназначена для подключения к положительному выводу источника питания.

Второй источник опорного напряжения выполняется дискретно-регулируемым. В частности он может бьггь выполнен на резисторах 32 (фиг.1), выключателях 33 и переключающем контакте 34.

В качестве выключателей 33 могут быть использованы контакты командокон40 тролера, а в качестве контакта 34 дополнительный переключающий контакт промежуточного реле.

Электропривод работает следующим образом.

Перед пуском двигателя 1 на работающий инвертор 2 один из резисторов 32, соответствующий пусковому току питаемого двигателя, посредством выключателя 33 должен быть подключен к разомкнутому выводу контак50 та 34.

В предпусковой момент все секции дополнительной конденсаторной батареи 5 отключены и в выходной цепи инвертора 2 имеет место следующий баланс реактивных мощностей: г,че Ц1 — реактивная мощность, расходуемая на коммутацию вентилей инвертора 2;

< „, — реактивная мощность основной батареи коммутирующих конденсаторов 4; реактивная мощность, потребляемая компенсатором

3 (величина ее должна быть не меньше реактивной мощности максимально возможной нагрузки в нолгинальном режиме работы последней) .

11ри нажатии на кнопку "Пуск" 26 на катушку промежуточного реле 24 подается напряжение, реле срабаты— влет, контактом 27 встает на самоблокировку, контактом 19 осуществляет запуск генератора импульсов 12 подачей управляющего напряжения на его вход через первый логический элемент 2 ИЛИ 21, контактом 20 подготавливает цепь питания реле 10, контактом 34 изменяет опорное напряжение второго источника на уровень, соответствующий пусковому режиму конкретного двигателя с тем, чтобы устройство обеспечило выполнение условия в выходной цепи пнвертора.

1 р 1 к1 1 окF, ОдкБ где g>,.z — реактивная мощность той части секций 5 пусковой конденсаторной батареи, которую необходимо подключить для обеспечения коммутационной устойчивости инвертора 2 при пуске двигателя 1.

Величина реактивной мощности компенсирующего блока 3 в этом случае должна бьггь не менее реактивной мощности двигателя в пусковом режиме.

Это означает, что секции дополнительной конденсаторной батареи 5 долдолжны последовательно друг за другом подключаться к выходу инвертора

2 до тех пор, пока сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, не превысит значения уставки, в качестве которого используется напряжение второго источника опорного напряжения.

Логика работы цепочки подключения секций дополнительной батареи 5 к выходу инвертора 2 такова. До срабатывания промежуточного реле и из1525855 менения уровня напряжения второго источника опорного напряжения сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, выделенный датчиком тока 6, будет превышать опорный сигнал, поступающий со второго источника опорного напряжения, вследствие чего на выходе первого компаратора 8 будет присутствовать сигнал логического нуля, который, поступая через логический элемент 2И

14 на первый вход сдвига П „ регистра 16, не меняет комбинации сигналов на выходных выводах регистра („,...,()ь. Запрещающей информацией на изменение выходных сигналов является также отсутствие импульсов на входе синхронизации С регистра 16, После переключения контакта 34 напряжение второго источника опорного напряжения превысит сигнал обратной связи цепи компенсации, на выходе первого компаратора 8 появится сигнал логической единицы, которьп1 подается на первый управляющий вход

S- регистра сдвига 16 и на первый вход логического элемента 2И 14, на второй вход которого подаются импульсы с генератора 12 импульсов.

Эти же импульсы подаются на вход синхронизации С регистра сдвига 16.

Вследствие появившейся комбинации управляющих сигналов на входах регистра 16 сдвига выходы последнего станут последовательно заполняться уровнями логической единицы, являющейся информацией к подключению посредством элементов коммутации 1 М секций дополнительной батареи 5 к выходу инвертора 2. Периодичность подключения секций батареи 5 будет определяться частотой следования импульсов управления генератора 12 °

Частота их принимается таковой, что очередное подключение секций происходит после окончания переходного процесса подключения предыдущей секции. Последовательное подключение секции дополнительной батареи 5 будет происходить до тех пор, пока реактивная мощность емкостного характера в выходной цепи инвертора 2 не станет достаточной для обеспечения коммутационной устойчивости последнего прн пуске двигателя 1. Фиксируется этот момент превышением тока компенсирующего блока Э значения уставки и появлением на выходе пер(пд g „ + "д ь

25 где (), — реактивнал мощност А ь двигателя в пусковом режиме;

Ц вЂ” избыток реактивной мощкц ности емкостиого характера, потребляемый компенсирующим блоком 3.

По мере разгона двигателя величина Ц, будет уменьшаться, и, слелд довательно, будет увеличиваться величина ((„. . Это приведет к превыше35 HlU0 сигн а, пропорционального то у компенсирующего блока Э, над суммарным напряжением обоих источников опорного напряжения, пол чаемым на выходе сумматора 7.

Необходимость превышения сигнала, подаваемого на второй вход второго компаратора 9 над сигналом, подаваемым на первый вход первого

45 компаратора 8 на величину напряженнл первого источника опорного напряжения обусловлена дискретным характером изменения величины емкостной энергии батареи 5. Величина же выходного напряжения первого источника опорного напряжения должна быть не меньше разности сигналов на вы-ходе датчика 6 тока (амплитудного значения), измеренных после и до подключения очередной секции дополнительной конденсаторной батареи 5.

Введение зоны регулирования, в которой минимальным уровнем является напряжение второго источника, а мак30 ного KQMo;lpBTopB 8 сигHRJIG логического нуля. После этого управляемый ключ 11 отпирается и на катушку 10 реле подается напряжение питания.

Реле срабатывает и контактом 31 подает питание на катушку 28 контактора, который блок-контактом 30 встает на самоблокировку, силовой группой к онтактов 18 подключает двигатель к инвертору 2, а блок-контак— том 25 разрывает цепь питания реле

10, снимает разрешающий сигнал с первого входа первого элемента 2ИПИ 2 1 и изменяет уровень выходного сигнала второго источника опорного напряжения на уровень, соответствующий номинальному режиму работы электропривода. После подключения двигателя 1 к выходу ннвертора 2 устанав,с. 0 пинается следующий баланс реактивных мощностей:

25855

9 15 симальным — сумма напряжений обоих источников опорного напряжения исключает подачу управляющего воздействия на цепочку отключений секций дополнительной батареи 5 в процессе последовательного подключения последних, а следовательно, исключает отключение секций батареи 5 при первом превышении тока компенсатора 3 значения уставки.

При превышении выходным сигналом датчика тока 6 значения напряжения на выходе сумматора 7, что будет иметь место по мере запуска двигателя 1, и нарастании тока компенсирующего блока 3 за счет высвобождающейся энергии дополнительной батареи коммутирующих конденсаторов 5 на выходе второго компаратора 9 появится уровень логической единицы, который подается «а второй управляющий вход Б, регистра 16 и на первый вход логического элемента 2И-HE

15 и через элемент задержки 13 на второй вход данного элемента 15, на выходе которого появится уровень логического нуля, который поступает на второй вход сдвига D> регистра 16 и на первый вход второго элемента

2И31И 22. Процедура последовательной записи логического нуля в старший разряд регистра и сдвига выходной последовательности,...,Г, вправо происходит при установке на входах следующих уровней: D р„Б „, D < — логического нуля; S, R — логической единицы, С вЂ” синхрм изирующие им— пульсы положительной почярности.При этом происходит последовательное отключение секций батареи 5 от выхода инвертора. Это будет происходить по мере разгона двигателя до тех пор, пока отключение оставшейся части секций батареи 5 гарантированно не приведет к срыву инвертирования вследствие переходного процесса отключения ° Количество секций дополнительной батареи 5, одновременное отключение котор,r не приведет к срыву инвертирования при запуске конкретного двигателя, определяется экспериментальным либо расчетным путем.

В электроприводе количество оставшихся секций 5, подлежащих одновременному отключению, задается путем установки переключателя коммутационного блока 23. Ва фиг.1 вьгход блока 23 соединен с выходом регистра 16. Следовательно, три последних секции батареи 5 отключаются

5 практически одновременно. Реализуется это следующим образом. При появлении на выходе О сигнала логического нуля, последний подается на вторые входы элементов 2ИЛИ,21,22 на первых входах которых к тому времени уже присутствуют сигналы логического нуля. Сигнал логического нуля с выхода первого элемента 21 прекращает подачу импульсов на вход синхронизации С регистра 16, а сигнал логического нуля с выхода второго элемента 2ИЛИ 22 поступает на вход сброса С регистра 16 rr обнуляет сигналы выходных выводов последнего. Все оставшиеся подключенными секции батареи конденсаторов 5 отключаются от выхода инвертора 2.

Элемент задержки 13 введен для того, чтобы исключить подачу нуле25 вого уровня на вход сброса регистра 16 в момент отключения промежуточного реле 24, когда напряжение источника второго опорного напряжения изменилось в сторону уменьшения (до уровня, соответствующего номинальному ревкому работы электропривода), à ток компенсирующего блока 3 не успел еще снизиться до уровня, каковой он будет иметь во время разгона двигателя.

Контакт 20 промежуточного реле выполнен с задержкой на замыкание

I для исключения срабатывания реле

10 и подключения двигателя 1 к ин4 вертору 2 в момент изменения напряжения второго источника опорного напряжения с уровня, соответствующего его предпусковому режиму работы (режиму подключения секций батареи

5 к влтоду инвертора 2 и накапливания системой емкостной мощности, необходимой для обеспечения коммутационной устойчивости инвертора при пуске двигателя).

Таким образом, предлагаемый электропрпвод отличается от прототипа повышенной надежностью работы в режиме пуска двигателя за счет ступенчатого отключения пусковой батареи пс мере разгона двигателя и облегчения переходного процесса отключения части кол1мутпрующих конденсаторов .

Фиаl

Составитель С.Позднухов

Редактор В.Ковтун Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Бескид

Заказ 7240/52 Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

11 15258

Формула изобретения

Электропривод переменного тока по авт.св. М 1444928, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены два логических элемента 2ИЛИ и коммутационный блок с

N входами, а регистр сдвига снабжен вторым входом сдвига, первый вход первого логического элемента

2ИЛИ соединен с выводом второго замыкающего контакта промежуточного реле, а выход первого логического

55 12 элемента 2ИЛИ соединен с входом питания генератора импульсов, первый вход второго логического элемента

2ИЛИ соединен с выходом логического элемента 2И-НЕ и с вторым входом сдвига регистра сдвига, вход сброса которого подключен к выходу второго логического элемента 2ИЛИ, вторые входы первого и второго логических элементов 2ИЛИ объединены и соединены с выходом коммутационного блока, N входов которого соединены с соответствующими N выходами регистра сдвига.