Электропривод переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H02P7/42 

СО

го

Фue.f

блок 3, основную н дополнительную батареи 4, 5, коммутирующих конденсаторов, датчик 6 тока, сумматор 7, компараторы 8 и 9, катушку Ю 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 электродвигателя 1 достигается за счет ступенчатого отключения секции дополнительной батареи 5 коммутирующих конденсаторов по мере разгона электродвигателя и облегчения переходного процесса отключения части коммутирующих конденсато- ров. 2 ил.

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.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дпя построения систем электропитания асинхронньк электродвигателей от ав- томномных 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 А ком гути- рующих конденсаторов, дополнитель- ную батарею 5 коммутирующих конденсаторов, выполненную из N секций 5.1, 5.2,...,5.N, датчик 6 тока в цепи компенсируюи;его блока 3, сумматор 7, первый и второй компараторы 8, 9, катушку Ю реле, управ- ляемый ключ 11, генератор 12 импульсов, элемент задерлжи 13, логический элемент 2 И 14, логический элемент 2И-НЕ 15, регистр сдвига 16, N элементов коммутатщи 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 основнрй батареи коммутирующих конденсаторов 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,

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 BTopoNry 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 коммута- Ц1ги 17.1-17.N и с соответствующими входами коммутационного блока 23. Катушка 10 реле соединена с первом

силовым пыродом управляемого ключа 1 1 , BTopoti cnjioBoii вывод KOTopoi o через замыклюио1й контакт 20 промежуточного реле предназначен для подключений к положительному выводу источника питания. Вход генератора импульсов 12 соединен с выходом первого логического элемента 2ИЛИ 21, первый вход которого через второй замы- контакт 19 промежуточного реле предназначен для подключения к положительному выводу источника питания. Вторые входы логических элементов 21, 22 объединены и соединены с выходом коммутационного блока 23.

Катушка 2Д промежуточного реле (фиг,2) через последовательно соединенные размыкающий блок-контакт 25 контактора и кнопку Пуск 26, шунтированную первым замыкающим контактом 27 промежуточного реле, предназначена для подключения к положительному выводу источника питания. 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 быть выполнен на резисторах 32 (фиг.1), выключателях 33 и переключающем кон- такте 34.

Б качестве выключателей 33 могут быть использованы контакты командокон 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 контакта 34.

В предпусковой момент все секции дополнительной конденсаторной батареи 5 отключены и в выходной цепи инвертора 2 имеет место следующий баланс реактивных мощностей:

Ip, П 0.5,

1 Де реактивная мощность, расходуемая на коммута1щю вентилей инвертора 2;

QoK6 реактивная мощность основной батареи коммутирующих конденсаторов 4; Q ка реактивная мощность, потребляемая компенсатором 3 (величина ее должна быть

не меньше реактивной мощности максимально возможной нагрузки в но шнальном режиме работы последней). При нажатии на кнопку Пуск 26 на катушку промежуточного реле 24 подается напряжение, реле срабатывает, контактом 27 встает на самоблокировку, контактом 19 осуществля- ет запуск генератора импульсов 12 подачей управляющего напряжения на его вход через первый логический элемент 2 1ШИ 21, контактом 20 подготавливает цепь питания реле 10, контактом 34 изменяет опорное напряжение второго источника на уровень, соответствуюиц-ш пусковому режиъгу конкретного двигателя с тем, чтобы устройство обеспечило выполнение условия в выходной цепи инвертора.

+

Q

ОКБ

J

5

0

5

где Q А,. с- реактивная мощность той л ь

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 быть не менее реактивной мощ- с ности двигателя в пусковом режиме. Это означает, что секции дополнительной конденсаторной батареи 5 дол- должны последовательно друг за другом подключаться к выходу инвертора g 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 дополнительно батареи 5 к выходу инвертора 2 такова. До срабатывания промежуточного реле и изменения уровня напряжения второго источника опорного напряжения сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, выделенный датчиком тока 6, будет превышать опор- ный 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 D регистра 16, не меняет комбинации сигналов на выходных выводах регистра Запрещающей инфopмalI eй на изменение выходных сигналов является также отсутствие импульсов на входе синхронизации С регистра 16. После переключе шя контакта ЗА напряжение второго источника опорного напряжения превысит сигнал обрятной связи цепи компенсации, на выходе первого компаратора 8 появится сигнал логической единицы, которьпт 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 синхрониза1и1И 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 комьгутации 1 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 предьщущей 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 при пуске двигателя 1. Фиксируется этот момент превышением тока компенсирующего блока 3 значения уставки и появлением на выходе пео

вого компаратора 8 сигнала 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 контактов 18 подключает двигатель к инвертору 2, а блок-контактом 25 разрывает цепь питания реле 10, снимает разрешающий сигнал с первого входа первого элемента 2ИЛИ 21

и изменяет уровень выходного сигнала второго источника опорного напряжения на уровень, соответствующий номинальному режиму работы электро- гфивода. После подключения двигателя 1 к выходу инвертора 2 устанавливается следующий баланс реактивных мощностей:

5

0

5

0

5

0

QP+ + QnA QoK6 + QAKM

где Q пй, реактивная мощность двигателя в пусковом режиме; Q ц - избыток реактивной мощности емкостного характера, потребляемый компенсирующим блоком 3. По мере разгона двигателя величина Qp. будет уменьшаться, и, следовательно, будет увеличиваться величина Q k-ij. Это приведет к превыше- Hiuo сигнала, пропорционального току компенсирующего блока 3, н.ад суммарным напряжением обоих источников опорного напряжения, получаемым на выходе сумматора 7,

Необходимость превышения сигнала, подаваемого на второй вход IBTO- рого компаратора 9 над сигналом, подаваемым на первый вход первого компаратора 8 на величину напряжения первого источника опор;юго на-, пряжения обусловлена дискретным характером изменения величины емкостной энергии батареи 5, Величина же выходного напряжения первого источника опорного напряжения должна быть не меньше разности сигналов на выходе датчика 6 тока (амплитудного значения), измеренных пос-пе и до подключения очередной секции допол- 5 нительной конденсаторной батареи 5. Введение зоны регулирования, в которой минимальным уровнем является напряжение второго источника, а максимальным - 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 коьшен- сатора 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 на второй управляющий вход S, регистра 16 и на первый вход логического элемента 2Pi-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 2Ш1И 22. Процедура последовательной записи логического нуля в старший разряд регистра и сдвига выходной последовательности Q

.0

fj вправо

происходит при установке на входах следующих уровней: D(, S Q, D - логического нуля; S, R - логической единицы, С - синхрсгнизируюЕще импульсы положительной полярности.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 сек1у-1й дополнительной батареи 5, одновременное отключение которьк 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. Па фиг.1 выход

0

0

блока 23 соединен с выходом регистра 16. Следовательно, три последних секции батареи 5 отключаются практически одновременно. Реализуется это след тощим образом. При появлении на выходе Q сигнала логического нуля, последний подается на вторые входы элементов 2Ш1И,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 5 синхронизации С регистра 16, а сигнал логического нуля с выхода второго элемента 2Ш1И 22 поступает на вход сброса С pei iiCTpa 16 и обнуляет сигналы выходных выводов последнего. Все оставшиеся подключенными секции батареи конденсаторов 5 отютю- чаются от выхода инвертора 2,

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

Контакт 20 промежуточного реле вылолнен с задержкой на замыкание для исключения срабатывания реле 10 и подключения двигателя 1 к инвертору 2 в момент изменения напряжения второго источника опорного напряжения с уровня, соответствующего его предпусковому режиму работы (режиму подключения секциГ) батареи 5 к выходу инвертора 2 и накапливания системой емкостной мощности, не- обходимо для обеспечения коммута- UJioHHoii устойчивости инвертора при пуске двигателя).

5

0

5

0

5

Таким образом, предлагаемьп электропривод отличается от прототипа попьш1енлой надежностью работы в режиме пуска двигателя за счет ступенчатого отключения пусковой батареи по мере разгона двигателя и облегчения переходного процесса отключения части коммутирующих конденсаторов .

Формула изобретения

Электропривод переменного тока по авт.сво № 1444928, отличающийся тем, что, с целью повы- шения надежности, в него дополнительно введены два логических элемента 2Ш1И 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

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.

Фиг. 2