Способ ступенчатого частотного пуска многодвигательного гистерезисного электропривода

 

Использование: в инерционных механизмах . Сущность: подключением определенного количества компенсирующих конденсаторов 9 и подачей питания на группу гистерезисных двигателей 1 устанавливают частоту, близкую или равную номинальной . С выдержкой времени подключают дополнительный компенсирующий конденсатор и выключают компенсатор 10 реактивной мощности. Устанавливается нижняя частота питания, определяемая величиной компенсирующих конденсаторов и параметрами нагрузки. В процессе пуска ограничивают ток инвертора 3 тока на допустимом уровне, контролируя частоту скольжения. При частоте скольжения, равной заданной, уменьшают емкость батареи компенсирующих конденсаторов 9 до значения , соответствующего второй ступени частоты питания. По достижении частоты скольжения заданного значения включают компенсатор 10, синхронизируют его с инвертором 3 тока и включают гистерезисные двигатели. Снижается время разгона и уменьшаются потери энергии. 1 ил. 9.1 1Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 Р 1/56. T/74

19 МАр 20@

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И@С КАо

ЩЩ7 - В(НИ%СИЯ

ЗИАД 59 (21) 4798082/07 (22) 26,1.2.89 (46) 07.07.92.Бюл. N 25 (71) Московский энергетический институт и Всесоюзный электротехнический институт им. В.И,Ленин а (72) С,Ф.Позднухов, В.Н.Тарасов, В.А.Чванов, В,И.Завьялов и Ф.К.Реут (53) 62 — 63:621.316,717 (088.8) (56) Патент ФРГ

¹ 2244757, кл. Н 02 P 7/62, 1976.

Авторское свидетельство СССР .

N 1264290; кл. Н 02 P 7/36, 1984. (54) СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО ЧАСТОТНОГО ПУСКА МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ГИСТЕРЕЗИСНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА (57) Использование: в инерционных механизмах. Сущность; подключением определенного количества компенсирующих конденсаторов 9 и подачей питания на груп„„. Ж„„1746504 А 1 пу гистерезисных двигателей 1 устанавливают частоту„близкую или равную номинальной. С выдержкой времени подключают дополнительный компенсирующий конденсатор и выключают компенсатор 10 реактивной мощности. Устанавливается нижняя частота питания, определяемая величиной компенсирующих конденсаторов и параметрами нагрузки. В процессе пуска ограничивают ток инвертора 3 тока на допустимом уровне, контролируя частоту скольжения, При частоте скольжения, равной заданной, уменьшают емкость батареи компенсирующих конденсаторов 9 до значения, соответствующего второй ступени частоты питания, По достижении частоты скольжения заданного значения включают компенсатор 10, синхронизируют его с инвертором 3 тока и включают гистерезисные двигатели. Снижается время разгона и уменьшаются потери энергии. 1 ил.

1746504

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам частотного пуска электропривода с использованием гистерезисного двигателя, и может быть использовано для управления многодвигательным гистерезисным электроприводом инерционных механизмов.

Известен способ частотного пуска многодвигател ьнoro гистерезисного электропривода с помощью преобразователя частоты, содержащего инвертора тока, при котором дискретно регулируют частоту и напряжение на выходе преобразователя частоты.

Недостаток способа состоит в том, что трудно обеспечивается устойчивость инвертора тока в условиях изменения частоты и нагрузки на инвертор при входе двигателей в синхронизм.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ступенчатого частотного пуска многодвигательного гистерезисного электропривода, содержащего последовательно соединенные выпрямитель и параллельный инвертор тока,. к выходу которого подключены коммутирующая емкость и компенсирующая емкость, выбранные из условия устойчивости работы инвертара тока при номинальной частоте питания, компенсатор реактивной мощности, группу гистерезисных двигателей, при котором пуск двигателей осуществляют от постороннего источника, а рабочий режим — от преобразователя частоты, содержащего инвертор тока, изменение частоты вращения достигается за счет синхронного изменения частоты инвертора и двигателей, для чего осуществляют синхронизацию инвертора и компенсатора реактивной мощности от выходного напряжения, регулируют ток инвертора на заданном уровне, изменяемом в зависимости от рассогласования между выходным уровнем частоты инвертора и задания частоты опорного генератора, Согласно способу ступенчатое изменение частоты достигается при переключении с источника на источник или после прерывания питания, а плавное — за счет организации своеобразной обратной связи по току вентильного электропривода, когда сохраняется синхронность вращения гистерезисных двигателей. Это обеспечивает плавный ввод двигателей в режим номинальной частоты вращения.

Однако используется и не в полную меру лишь синхронная составляющая момента гистерезисного двигателя. Это затягивает время разгона двигателей, момент гистерезисных двигателей в асинхронном режиме больше за счет гистерезисного момента и индукционной составляющей момента.

Цель изобретения — сокращение времени пуска.

5 Согласно способу частотного пуска многодвигательного гистерезисного электропривода с последовательно соединенными выпрямителем и параллельным инвертором тока, батареей конденсаторов на зажимных

10 инвертора тока. величина емкости которой выбрана из условия устойчивой работы инвертора тока при номинальной частоте питания, и компенсатором реактивной мощности на выходе инвертора тока, при

15 котором после предварительного разгона гистерезисных двигателей синхронизируют инвертор тока и компенсатор реактивной мощности от выходного напряжения инвертора тока и осуществляют ввод гистерезис20 ных двигателей в синхронизм с частотой коммутации инвертора тока, определяемой частотой опорного генератора, для предварительного разгона гистерезисных двигателей синхронизируют компенсатор

25 реактивной мощности номинальной частотой опорного генератора, осуществляют пуск инвертора тока и подключают к нему группу гистерезисных двигателей, и с выдержкой времени, необходимой для трога30 ния и разгона до заданной начальной частоты вращения всех двигателей группы, увеличивают емкость батареи конденсаторов и одновременно отключают компенсатор реактивной мощности, при этом

35 величину емкости батареи конденсаторов выбирают из условия получения требуемой низкой ступени частоты питания, измеряют ток в цепи инвертора тока, сравнивают его величину с заданным значением и ограничи40 вают ток в цепи инвертора тока на допустимом уровне, контролируют частоту скольжения двигателей и при достижении частотой скольжения величины, меньшей заданной, уменьшают емкость батареи кон45 денсаторов до величины, при которой достигается вторая ступень частоты питания, снова контролируют частоту скольжения двигателей и при достижении ею величины заданного значения включают компенсатор

50 реактивной мощности, осуществляют синхронизацию инвертора и компенсатора и ввод гистерезисных двигателей в синхронизм.

На чертеже приведена структурная схе55 ма устройства ступенчат ка многодвигательног электролриеоде.

На схеме-лсжазана группа гистерезис; ных дригателей 1, которая через контактор

2 яодключена к параллельному инвертору 3

1746504 тока, силовой вход которого через дроссель

4 и выпрямитель 5 подключен к сети 6 переменного тока. К выходу инвертора 3 тока подключены коммутирующая емкость 7 и через ключи 8, 8.1, ... несколько комплектов 5 компенсирующих емкостей 9. 9.1, ... Их количество определяется требуемым число ступеней пуска, К выходу инвертора подключен также компенсатор 10 реактивной мощности, сис- 10 тема управления которого содержит блок 11 импульсно-фазового управления, который через блок 12 суммирования и регулятор 13 напряжения соединен с блоком 14 сравне- ния, Один вход блока 14 соединен с блоком 15

15 задания напряжения, а второй — через выпрямитель 16 с датчиком 17 напряжения на выходе инвертора 3 тока.

Система управления выпрямителем 19 через регулятор 20 тока соединена с блоком 20

21 сравнения, который одним входом соединен с датчиком 22 тока в цепи инвертора. а другим через регулятор 23 частоты — с блоком 24 сравнения, один вход которого подключен к датчикам 17 напряжения,- а 25 другой — к задающему генератору 25.

Блок 26 пуска преобразователя подключен к управляемому контактору 27, соединяющему сеть 6 переменного тока с выходами инвертора 3 тока, 30

Блок 28 управления ступенчатым пуском выходами соединен с входом блока 12 суммирования и управляющими цепями ключей 8, 8,1 и т.д.

Устройство для реализации предлагае- 35 мого способа работает следующим образом.

Инвертор с зависимым возбуждением с синхронизацией от выходного напряжения требует специальной системы пуска, Для 40 этих целей по команде блока 26 пуска инвертора кратковременно замыкают контак. тор 27 и подключают напряжение сети питания на выход инвертора, что приводит к заряду. коммутирующих 7 и компенсирую- 45 щих конденсаторов 9. Такого импульса достаточно, чтобы началась автокоммутация инвертора, а также компенсатора 10 реактивной мощности. При подключении определенной величины емкости 9 и включении 50 нагрузки (группы гистерезисных двигателей

1)устанавливается начальная частота, близкая или равна номинальной, Установившаяся частота определяется 55 уравнением

1уд г—

2Р С 4R2 С2 С где

1 1 н к(т) -к (t)

2а, sin 2а

Вн, н, к активное сопротивление нагрузки, индуктивность нагрузки и индуктивность компенсатора соответственно; д — угол запаса коммутации инвертора; а, — угол задержки компенсатора, Выбранные параметры R<, LH, а, и заданные углы коммутации инвертора и компенсатора определяют начальную частоту коммутации и обеспечивают трогание группы двигателей с места. Начинается их разгон. Вследствие большой инерционности нагрузки и большого момента трогания начальный пуск проходит медленно и его основная задача обеспечить начальную частоту вращения всем двигателям при стабильной частоте питания, Компенсатор 10 обеспечивает стабилизацию напряжения, соответствующего номинальной частоте.

После выдержки времени, необходимой для обеспечения начального трогания двигателей, подключают по команде блока 28 дополнительную емкость на зажимы инвертора.и выключают компенсатор. Последняя операция в устройстве выполняется путем задания блоком 28 в блок 12 суммирования напряжения, при котором принудительно задается угол коммутации компенсатора 10. обеспечивающий его отключение.

В соответствии с указанным уравнением в системе устанавливается частота, определяемая величиной конденсаторов и параметров нагрузки. Получают нижнюю ступень частоты питания, ее величина может быть разной, в ряде применений она составляет 1/3 от номинальной частоты.

Регулятор 23 частоты имеет ограничение на задание тока на предельном уровне, равном в ряде применений значению

2! н.макс, что соответствует удвоенному максимальному значению тока в синхронном режиме работы двигателей. Выбор этого значения тока определяется тем, что гистереэисные двигатели в рабочем режиме работают в режиме перевозбуждения и поэтому недоиспользованы по индукции в статоре и роторе. Это позволяет форсировать поток в пусковом режиме и резко в

3,5-4,0 раза увеличивать момент.

Происходит форсированный разгон при постоянном токе и примерно постоянной частоте на выходе инвертора. Частота мо f746504 жет меняться в соответствии с изменением параметров схемы замещения двигателя и параметров емкости. Эти изменения незначительны, а так как для гистереэисного двигателя гистерезисный момент мало зависит от скольжения, то эта составляющая общего момента остается практически постоянной, Индукционная составляющая момента, определяемая вихревыми токами в материале ротора и конструкции вращающейся части инерционного механизма, имеет пологий максимум в области частот скольжения, которая для ряда изделий лежит в области/3=(0,2 — 0,5)fH. Если начальная частота низкой ступени устанавливается на этом уровне, то разгон двигателей начинается и происходит пр» значениях индукционного момента, близкого к максимальному, Это дополнительно снижает время разгона.

По достижению двигателями частоты скольжения P = (0,04-0,05) дискретно уменьшают величину емкости для получения второй ступени частоты питания. Далее процесс повторяется. Выбор числа ступеней зависит от особенностей механизмов и требований технологического процесса.

Обычно достаточно использование 2 — 3 ступеней, чтобы сократить время разгона и энергию потерь в 1,4 — 1,7 раза.

Определение достижения двигателями частоты вращения, близкой к синхронной, осуществляется с помощью специальной измерительной системы, осуществляющей опрос индукционных датчиков положения всех двигателей группы, По достижению на последней ступени двигателями заданной частоты скольжения начинается процесс их взаимной синхронизации. Для этого включают компенсатор 10 реактивной мощности путем подачи на блок 12 сигнала, обеспечивающего поступление управляющего сигнала на блок 11 от регулятора 13. В результате стабилизируется напряжение на зажимах двигателей.

Регулятор 23 частоты задает ток в цепи инвертора, который определяется рассогласованием между текущей и заданной блоком 25 частот питания. Ток ограничен по-прежнему предельным значением. По мере уменьшения рассогласования задание на ток уменьшается. Происходит выравнивание частот вращения двигателей и плавный ввод в синхронизм. Система обратной связи по частоте, как и в известном устройстве, обеспечивает плавный доразгон двигателей и стабилизацию их частота вращения, 30 синхронизируют компенсатор реактивной

5

Таким образом, за счет форсирования потока при частотном ступенчатом регулировании и оптимальном использовании гистереэисной и индукционной составляющих момента достигается снижение времени разгона и энергии потерь в 1,3 — 1,7 раза для приводов инерционных механизмов, Формула изобретения

Способ ступенчатого частотного пуска многодвигательного гистереэисного электропривода с последовательно соединенными выпрямителем и параллельным инвертором тока, батареей конденсаторов на зажимах инвертора тока, величина емкости которой выбрана иэ условия устойчивой работы инвертора тока при номинальной частоте питания, и компенсатором реактивной мощности на выходе инвертора тока, при котором после предварительного разгона гистерезисных двигателей синхронизируют инвертор тока и ком пенсатор реактивной мощности от выходного напряжения инвертора тока и осуществляют ввод гистерезисных двигателей в синхрониэм с частотой коммутации инвертора тока, определяемой частотой опорного генератора, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени пуска, для предварительного разгона гистерезисных двигателей мощности номинальной частотой опорного генератора, осуществляют пуск инвертора тока и подключают к нему группу гистерезисных двигателей, и с выдержкой времени, необходимой для трогания и разгона до заданной начальной частоты вращения всех двигателей группы, увеличивают емкость батареи конденСаторов и одновременно отключают компенсэтор реактивной мощности, при этом величину емкости батареи конденсаторов выбирают из условия получения требуемой низкой ступени частоты питания, измеряют ток в цепи инвертора тока, сравнивают его величину с заданным значением и ограничивают ток в цепи инвертора тока на допустимом уровне, контролируют частоту скольжения двигателей и при достижении частотой скольжения величины, меньшей заданной, уменьшают емкость батареи конденсаторов до величины, при которой достигается вторая ступень частоты питания, снова контролируют частоту скольжения двигателей и при достижении ее величиной заданного значения включают компенсатор реактивной мощности. осуществляют упомянутые синхронизацию инвертора и компенсатора и ввод гистерезисных двигателей в синхронизм.