Система для пуска синхронного электропривода Советский патент 1985 года по МПК H02P1/50 

Изобретение относится к «лектротехнике и может оыть использова ,но в статических преобразователях частоты, предназначенных для частотного пуска, регулиров.ания оборотов и синхронизации с -сетью мощных синхронных приводов компрессоров, воздуходувок, обратимых гидроагрегатов гидроаккумулирующих стащий и синхронных компенсаторов Известна система для пуска синх ронного электропривода, которая со держит включенные последовательно управляемый выпрямитель, звено пос оянного тока и инвертор, выход которого предназначен для подключе ния синхронного двигателя , систему управления инвертором, включающую задающий генератор выходной частоты инвертора и задатчик пусковой часто ты генератора PJ . НедостаЙсом известной системы яв ляется то, что в ней на Начальном этапе запуска синхронного двигателя когда инвертор работает в режиме ис кусственной коммутации, частота генератора постоянная (0,1 Гц), а заfeM начинает плавно увеличиваться с постоянным темпом, определяемым задатчиком частоты. Все это время на обмотки статора и ротора синхронного двигателя и на электроприводной механизм действуют неблагоприятные механические ударные воздействия, связанные с периодическим прерыванием тока статора ,что сокращаетсро службы синхронного двигателя. Наиболее близкой к изобретению является система для пуска синхронного электропривода, содержащая инвертор тока со звеном постоянного тока, выход .которого предназначен для подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пуско вой частоты, выход которого связан первым входом генератора управляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управляющ входам инвертора, при этом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с выходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока 2. Недостаток известной системы низкая надежность запуска синхронного двигателя ,с максимально возмож ным темНом. Это связано с тем, что 46. . 2 сигнал задатчика пусковой частоты при низких частотах выходйого напряжения, когда инвертор работает в режиме искусственной коммутации за счет прерывания тока, складываясь с сигналом противо-ЭДС инвертора, значительно увеличивает угол управления ( инвертора, что приводит к уменьшению мощности подводимой к электроприводу, и темпа его разгона. Переход на режим естественной коммутации, когда входной ток инвертора непрерывен, возможен только при некотором минимальном значении оборотов электропривода, время разгона до которых и определяется подводимой к нему мощностью. Работа же инвертора в режиме искусственной коммутации при частотном пуске электропривода сопровождается ударными механическими воздействиями на электроприводной механизм и крутильными колебаниями, что ограничивает срок службы электропривода. При этом минимально допустимое значение пусковой частоты опре деляется процессом втягивания генератора в синхронизм с частотой на-пряжения на двигателе и допустимыми тепловыми Harpy3KaivM на тиристоры инвертора при низких частотах, т.е. оно не может быть выбрано произвольно низким. Целью изобретения является повышение надежности запуска с максимально возможным темпом.) V Поставленная цель достигается тем, что в системе для пуска синхронного электропривод а, содержащей инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназначен дляподключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого связан с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к. управляющим входам инвертора, при этом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с выходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока, задатчик пусковой частоты содержит времязадающую интегрирующую цепь, разрядный ключ и пороговый элемент, при этом вход времязадающей интегрирующей цепи является входом задатчика пусковой частоты, а выход указанной цепи че рез пороговый элемент связан с пер вым входом генератора управляющих импульсов, параллельно выходу врем заданнцей интегрирующей цепи подклю чей разрядный ключ, управлякщий вх которого соединен с выходом генера тора управляющих импульсов. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая блок-схема системы для пуска синхронного эле тропривода; на фиг. 2 - диаграмма заботы блоков системы в режиме чалтотного запуска электропривода. Система для пуска синхронного электропривода содержит инвертор гока 1 со звеномпостоянного тока 2, выход 3 которого предназначен Р1Я подключения к синхронному двигателю 4; систему управления 5 инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты 6, выход которого связан с первым входом 7 генератора 8 управляющих импульсов, выхо.дом 9 подключенного через распреде литель 10 к управляющим входам инвертора. При этом второй вход 11 генератора 8. управляюЕЦих импульсов соединен с выходом датчика 12 напряжения противо-ЭДС инвертора тока 1. Задатчик пусковой частоты 6 содержит времязадающую интегрирующую цепь 13, разрядный ключ 14 и пороговый элемент 15. При этом вход 16 времязадающей интегрирующей цепи 13 является входом задатчика пусковой частоты 6, выход 17 указанной цепи через пороговый элемен 15 связан с лервым входом 7 генератора 8, а параллельно выходу 17 эр мязадающей интегрирующей цепи 13 подключен разрядный ключ 14, управляющий вход которого соединен с вы дом 9 Генератора 8 управляющих импульсов. Регулирование возбуждения синхронного двигателя 4 осуществля ется регулятором возбуждения 18. .Генератор 8 управляющих импульсов состоит, например, из интегратора 19 с шунтируюш 1м ключом 20, нульоргана 21 с порогом переключения Vj), и одновибратора 22. Фазозадающий трансформатор 23 обеспечивает синхронизацию системы управления 5 инвертором с частотой напряжения на выходе инвертора. Датчик 12 напряжения противо-ЭДС подключается к входным шинам инвертора либо к фазозадающему трансформатору 23. В качестве порогового элемента может быть использован стабилитрон. На фиг. 2 приняты следующие обозначения : 24- напряжение на выходе 17 времязадающей интегрирующей цепи; 25- напряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6; 26- напряжение на выходе 9 генератора 8 управляющих импульсов; 27- ток в звене постоянного тока инвертора; 28- напряжение на выходе датчика 12 противо-ЭДС инвертора; 25 - напряжение на выходе интегратора 19 генератора 8. Система для пуска синхронного электропривода работает следующим образом. После подачи питающих напряжений на систему управления 5 инвертором ток в статорные обмотки синхронного двигателя не поступает, его обороты равны нулю, сигнал противо-ЭДС инвертора отсутствует, а частота выходных импульсов генератора 8 определяется параметрами времязадающей интегрирующей цепи, порогового элемента 15 и параметрами интегратора 19 и нуль-органа 21 генератора 8. При этом с каждым переключением генератора 8 происходит разряд конденсатора времязадающей интегрирующей цепи 13, и напряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6 появляется не сразу, а через время Т (фиг. 2, диаграмма 24): .C lnE,/(), где R, С - параметры времязадающей интегрирующей цепи напряжение на входе задатчика пусковой частоты;напряжение порогового элемента. Время Т, определяет частоту J| генератора 8, при которой н тряжение на выходе задатчика пуск6 вой частоты 6, а следовательно и само значение пусковой частоты равны нулю:1 W, 27 С0( 1ч Т Ым l-iT 1 /„ Е, рп, ,-V, где ш. - число .фаз инвертору тока (Уц - номинальное значение угловой частоты вращения синхронного двигателя. После пробоя порогового элемента 15напряжение с выхода 17 времязадающей интегрирующей цепи J3 поступает на первый вхОд 7 генератора 8. Таким образом,перед подачей ток в статорные обмотки синхронного дв гателя устанавливается некоторое начальное значение о о пусковой частоть dp, которое и определяет частоту переключения выходного тока инвертора тока 1 по обмоткам синхронного двигателя: .(- о л Е, 2 m -«к а - коэффициент, определяющий связь между напряжением на выходе задатчика пусковой частоты и частотой импульсов на выходе 9 генератора С учетом сказанного связь между частотой частотой (и генератор 8 управляющих импульсов инвертора определяется выражением После подачи, напряжения на вход звена постоянного тока и обмотку возбуждения синхронного двигателя подается ток в статорные обмотки (фиг. 2, диаграмма ,27.), и синхрон ный двигатель начинает разворачиваться. На его статорных обмотках появляется напряжение, величина которого и определяет противо-ЭДС инвертора (фиг. 2, диаграмма 28) поступающую на второй вход 11 гене ратора 8 по цепи обратной связи. Натфяжение противо-ЭДС инвертора складывается с сигналом задатчика пусковой частоты 6 (фиг. 2, диагра ма 25) увеличивает частоту выходных импульсов генератора 8 (фиг.2, диаграмма 26V что приводит к умень шению напряжения на выходе задатчи ка, . уменьшению пусковой часто ты. 46. 6 После втягивания генератора 8 в синхронизм счастотой напряжения на синхронном двигателе за счет об-ратной связи по противо-ЭДС инверт ра пусковая мощность, подводимая к двигателю .в установившемся режиме частотного пуска при заданных значениях тока статора и коэффициента обратной связи по противо-ЭДС определяется, как показано выше, и значением пусковой частоты . В данной системе для пуска синхронНого электропривода значение пусковой частоты постоянно уменьшается по мере разгона синхронного двигателя, ai при оборотах, соответствующих частоте о, , напряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6 равно нулю, что соответствует максимальной мощности, подводимой от инвертора тока 1 кэлектроприводу. Увеличение мощности, подводимой к электроприводу за счёт уменьшения значения пусковой частоты оС в процессе частотного разворота-повышает темп разгона электропривода, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему уменьшению пусковой частоты (/Q. При этом на самом начальном этапе Частотного пуска электропривода, когда обороты синхронного двигателя и противо-ЭДС инвертора малы, частота генератора управляющих импульсов инвертора определяется в основном только выходным сигналом задатчика пусковой частоты, которьш может быть выбран, например, из условия оптимального втягивания генератора в синхронизм с частотой напряжения на синхронном двигателе, что также сокращает время выхода инвертора .на режим естественной коммутации, когда не требуется искусственное прерывание тока статора. , Таким образом, введение времязайающей интегрирующей цепочки, разряднбго ключа и порогового элемента в задатчик пусковой выходного тока инвертора позволяет непрерывно уменьшать среднее значение.напряжения на выходе задатчика а следовательно, и величину пусковой частоты переключения тока по статорным обмоткам синхронного двигателя по мере его разгона, что надежно увеличивает в зоне низких частот ющность, подводимзю к электроприводу (за счет уменьшения угла управления HHBepTopoMj, а следовательно, увеличивает темп его разгона, что сокращает примерно в два раза время работы инвертора в режиме искусственной коммутации и само количество искусственных коммутаций, когда при каждом переключении генератора управляющих импульсов инвертора осуществляется прерывание тока двигателя, т.е. уменьшение пускового момента до нуля, которое выэывает значительные ударные механические воздействия на электроприводной механизм.

СИСТЕМА ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОТО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащая инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназначен для подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого свяli ;, .Hf-4a зан с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управляющим входам инвертора, при этом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с вьТходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока, о т л и ч а ю nf ая с я тем, что, с цепью снижения времени пуска, задатчик пусковой частоты содержит времязадающую интегрирующую цепь, разрядный ключ и пороговый элемент, при этом вход времязадающей интегрирующей цепи является входом задатчика пусковой частоты, а выход указанной цепи через пороговый элемент связан с «л первым входом генератора упра;вляющик импульсов, параллельно выходу времязадающей интегрирукяцей цепи подключен разрядный ключ, .управляю щий вз(од которого соединен с выходом генератора управляюпях импуль. сов. 05 4 00 NU О)

Ч-

V

Нл

wq

I

с.

+

-

Режим

естественной

копнутации

i

эав)

25

II

.Х-1

П

И II 1Г1ПГ7

Т

f