Устройство для пуска вентильной машины постоянного тока

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик ((()951611

l

/ == .r

° =;= (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 17.11.80 (2() 3005551/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 P 1/04

Н 02 К 29/02 с присоединением заявки №

3ЪеуАерстеенный каинтет (23) Приоритет по лелем нзабретеннй н открытнй

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 15.08.82 (53) УДК621.313..13.014.2 (088. 8) t

И. М. Чиженко, И. А. Курило и Ф. И. Паскун (;«) 1

Киевский ордена Пенина политехнический нститут им, 50-лет( :Ъ «"

Великой Октябрьской социалистичес ой рМММ6й4"

5 .(72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ П УСКА ВЕНТИЛЬНОЙ

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротех-. нике и предназначено для использования в вентильном электроприводе.

Известно устройство, которое содержит синхронный двигатель, снабженный узлом для определения положения ротора, инвертор на тиристорах, собранный по мостовой трехфазной схеме, управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах по мостовой схеме, генератор сигналов переключения тирис горов в инверторе, шесть переключательных схем, предназначенных для формирования сигналов отпирания и запирания основных тиристоров.

Генератор сигналов переключения, управляемый узлом определения положения ротора, выдает последовательно во времени серию импульсов, необходимых для включения тиристоров в переключательных схемах, которые предназначены для формирования сигналов отпирания тиристоров инвертора (1 ) .

Однако трогание двигателя необходимо производить от постороннего запуска ющего устройства, обеспечива(ощего старт инвертора тока, «FI о усложняет привод.

Наиболее близким к изобретению по. технической сущности является устройство для пуска вентильной машины постоянного тока, содержащее вентильную MBшину (синхронный двигатель) датчик положения ротора, формирователь импульсов управления, мостовой инвертор тока, узел сдвига сигналов положения ротора, узел идентификации зоны перекрытия, блок логического умножения и блок разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора, для осушес гвления первоначального пуска вентильной машины одна группа о выходов датчика положения ротора, усгановленного на валу синхронного двигателя, подключена непосредственно к одним из входов формирователя импульсов, подключенного к мостовому инвертору тока.

3 95161

Выходы инвертора гока подклк/чены к фазам статора вентильной машины. Вторая группа выходов датчика положения ротора соединена с соответсгвующими входами узла сдвига сигналов датчика положения ротора и узла идентификации зоны перекрытия. Выход узла идентификации зоны перекрьггия соединен с первым входом узла логического умножения и с запрещающим входом блока разрешения fp сдвига сигналов датчика положения ротора. Выход блока разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора соединен со вторым входом блока логического умножения, выход которого подключен к узлу сдвига сигналов датчика положения. ротора (21

При питании вентильной машины, содержащей инвертор тока с естественной ком20 мутацией тока в вентилях, от управляемого выпрямителя при наличии на ее валу постоянного момента (М = 0иМ), пуск .и выход на установившийся рабочий режим .невозможен. Это обуславливается тем, что в пусковом режиме противо-Э/1С вентильной машины пропорциональная ско/ рости вращения,,изменяется от минимального значения до номинального (при ус гановившемся рабочем режиме), а также особенностью работы инвертора тока и управляемого выпрямителя, характеризующейся режимом прерывистого тока. В результате этого, после первоначального рывка, обусловленного работой узла сдви35 га сигналов датчика положения ротора, узла идентификации зоны перекрьггия и узла разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора, вентильная машина останавливается, так как величина враща-.

4О юшего момента ) меньше величины момента Мс, а также нарушается условие ус"гойчивой работы инвертора тока с естественной коммутацией.

Uegьbю изобретения является повышение

45 надежности пуска вентильной машины.

Цель достигается тем, что, в устройство введены дополнитлльный элемент

ИЛИ, узел сравнения, задатчик опорного напряжения, датчик противо-ЭДС л вентильной машины, выход которого соединен с первым входом узла сравнения, другой вход которого соединен с задатчиком опорного напряжения, а выход узла сравнения соединен с одним из

BxogoB логического элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом блока разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора, а выход соеди1 4 нен со вторым входом блока логического умножения.

На чертеже представлена сгруктурная схема устройства для пуска вентильной машины постоянного тока.

На валу вентильной машины (синхронного двигателя) 1 установлен датчик 2 положения ротора, одна группа выходов

Q= Х которого соединена с формирователем

3 импульсов управления, подключенным к

1 мостовому инвертору 4 тока. Входы инвертора 4 тока через сглаживаклций дроссель 5 соединены с выходами управляемого выпрямителя 6, подключенного к трехфазной сети, а выходы инвертора

4 тока соединены с фазами стагора вентильной машины 1. Вторая группа выхоgobe(=1 датчика 2 положения ротора соединена с входами узла 7 сдвига сигналов датчика положения ротора и узла 8 идентификации зоны перекрьгтия. Выход узла 8 идентификации зоны перекрытия

t соединен с первым входом и у:-ла Э логического умножения и с запрещающим входом блока 10 разрешения сдвигов сигналов датчика положения ротора.

Синхронный двигатель снабжен дагчиком 11 противо — ЭДС, выход которого соединен с первым входом ь узла 12 сравнения, другой вход которого соединен с выходом 13 задатчика опорного напряжения U „выход узла 12 сравнения соединен с первым входом И логического элемента ИЛИ 14, второй вход P которого соединен с выходом узла 10 р азреш ения cgaHT a сигналов g ar HKa и оложения ротора и выход логического элемента ИЛИ 14 соединен со вторым входом H блока л логического умножения, выход которого соединен с входом узла

7 сдьигов сигналов датчика положения ротора, выходы которого соединены с формирователем 3 импульсов.

На разрешающий вход 15 блока 10 разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора перед троганием синхронной машины 1 подаегся команда )(<, в резульгате чего на выходе блока 10 разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора формируется сигнал единичного уровня, поступающий на вход

P логического элемента ИЛИ 14.

Старт инвертора 4 и трогание синхронной машины 1 осуществляется после подачи напряжения на инвертор 4 при условии, если открыты два тиристора инвертора 4 один в анодной, другой в катодной группе. Таким образом, если положение неподвижного ротора двигателя ха51611

Таким образом, длительность открыто го состояния тиристоров инвертора тока в режиме прерывистого тока достаточна, чтобы М р, созданный синхронным двигателем 1 был больше Мс, а угол опережения отпирания тиристоров инвертора

4, равный 60 эл.град, обеспечивает устойчивую работу инвертора 4 в режиме пуска. В момент времени, когда напряжение на выходе датчика 11 противо-ЭДС

5 9 рактеризуется наличием сигналов на выходе двух чувствительных элементов датчика 2 положения ротора, например 24 и 2С, старт инвертора 4 и трогание синхронной машины 1 происходит следующим образом.

Сигналы датчика 2 положения ротора с выходов 28 и 2с поступают на входы каналов ЗА1 и Зс формирователя 3 импульсов управления. С других выходов этих же чувствительных элементов 24 и 2с датчика 2 положения ротора также поступают сигналы на входы 8 и С узла 8 идентификации зоны перекрытия двух датчиков, который формирует сигнал нулевого уровня, поступающий на вход К блока логического умножения 9 и запрещающий вход блока 10 разрешения сдвига сигналов датчика положения ротора. В результате бпоки 7, 9, 10 не работают.

Сформированные сигналы управления с выходов каналов 38 и ÇC формирователя

3 импульсов управления поступают на соответствующие тиристоры инвертора 4, один из которых находится в анодной, другой в катодной группах инвертора, В результате по фазам синхронного двигателя 1 протекает ток, создающий магнитное поле, которое обуславливает вращающий момент на валу двигателя в начальный момент работы.

Возможны случаи, когда положение неподвижного ротора синхронной машины 1 характеризуется наличием сигнала на выходе одного из шести чувствительных элементов датчика положения ротора, например 2с. В этом случае открывается только один тиристор инвертора 4 из анодной или катодной группы, чего недостаточно для осуществления старта инвертора 4 и трогания синхронного двигате1.

В этих случаях узел 8 идентификации зоны перекрытия двух датчиков формирует сигнал единичного уровня, который поступает на запрещающий вход узла 10, Ю не изменяя его состояния, в которое он был предварительно приведен подачей сисигнала Х, а также на вход K узла 9.

Узел 9 при наличии сигнала единичного уровня на входах К и 1у формирует на своем выходе сигнал единичного уровня, который поступает на вход блока 7.

° И только в этом случае происходит операция сдви1 а сигналов датчика положения ротора. Б результате на вход 11 канала

3d формирователя 3 поступает сигнал датчика 2 положения ротора и уже в двух каналах, в частности 3С и Зд формиро5

45 вателя 3 формируют сигналы управления

HHBppTops 4. В инверторе 4 открываются соответствующие тиристоры один из анодной, другой из катодной группы, и происходит старт инвертора 4 и трогание синхронного двигателя 1. Как только датчик

2 положения ротора сформирует сигналы на выходе двух чувствительных элементов, узел 8 сформирует сигнал нулевого уровня. В процессе пуска вентильпой машины и выхода ее на установившийся рабочий режим напряжение на выходе датчика 11 противо-ЭДС, пропорциональное величине противо — ЭДС, изменяется, возрастая от нуля до установившегося значения. Это напряжение поступает в узел 12 и сравнивается с опорным напряжением, пропорциональным напряжению питания установки. В процессе пуска напряжение датчика 11 противо-ЭДС меньше величины опорного напряжения и узел

12 сравнения формирует на своем выходе сигнал единичного уровня, который, проходя через логический элемент ИЛИ

14, поступает на вход hn блока логического умножения 9. За счет этого в мо— менты времени, когда узел идентификации. зоны перекрытия 8 формирует на своем выходе сигнал едиш1чног. уровня, срабатывает узел 7 сдвига сигнала датчика положения ротора и на выходы формирователя импульсов управления 3 кроме сигналов управления, поступающих от чувствительных элементов датчика положения ротора 2,поступа1ет сигналы управления, сформированные узлолr 7 сдвига сигналов датчика положения ротора, сдвинутые по отношению к сигналам датчика положения ротора 2 на 60 эл.град.

Вследствие этого формирователь импульсов управления 3 формирует импуль— сы управления длительностью 120 эл.град. и отпирание очередных тнристоров инвертора происходит с опережением по отношению к точке в которой ЭДС коммутирующих фаз вентильного двигателя равны между собой на угол опережения, равный 60 эл. град.

7 9 равно ïo величине напряжению задатчи/ка опорного напряжения, узел 12 сравнения сформирует сигнал нулевого уровня, который поступает через логический элемент ИЛИ 14 на вход + блока 9 логического умножения, вследствие чего происходит отключение узлов 7-1 4 от формирователя 3 импульсов управления, и в установившемся режиме длительность управляющих импульсов определяется работой датчика 2 положения ротора.

После остановки двигателя весь процесс старта инвертора 4 и пуск сик ронного двигателя 1 с выходом на установившейся режим происходит аналогично описанному.

Введение дополнительного датчика 11 противо-ЭДС вентильной машины, узла

12 сравнения, логического элемента ИЛИ

14 и образование определенных связей между ними и другими узлами схемы по . воляет обеспечить работоспособность вентильной машины 1 и высокую надежйость функционирования инвертора 4 тока с естественной коммутацией при питании от управляемого выпрямителя 6 в пусковом режиме при наличии постоянного момента на валу вентильной машины 1.

Формула изобретения

Устройство для пуска вентильной машины постоянного тока, содержащее мос51Е 11 8 товой тиристорный инвертор тока, управляемый от формирователя импульсов, датчик положения ротора, одна группа выходов которого подключена к одним из входов формирователя импульсов, а другая — к соответствующим входам узла сдвига сигналов датчика положения ротора и узла идентификации зоны перекрытия, выход которого соединен с запре10 шаюшим входом блока разрешения и первым входом блока логического умнож ния, выход которого подключен к узлу сдвига снгналов, соединенному с другими входами формирователя импульсов, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности пуска вентильной машины, в него введены логический элемент ИЛИ, узел сравнения, задатчик опорного напряжения, датчик противо-ЭДС вентильной машины, подключенный к первому входу узла сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком опорного напряжения, а выход — с первым входом логического элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу блока разрешения, а выходом — ко второму входу блока умножения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии % 49-2682, .кл. 5502, 1 974.

2. Авторское свидетельство СССР

% 612355, кл. Н 02 К 29/02, 1975.

Составитель Л. Краснов

Редактор А. Долинич Техред А.Бабинеи Корректор Е. Рошко

Заказ 5968/71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4