Способ управления гистерезисным электроприводом Советский патент 1992 года по МПК H02P7/74 H02P7/36 

Фиг1

Оператор

Изобретение относится к электротехни- ке, а именно к электроприводу на базе гис- тер езисного двигателя, работающего от инвертора тока, и может быть использовано как в однодвигательном, так и в многодви- гательном гистерезисном электроприводе.

Известен способ управления многодвигательным гистерезисным электроприводом, содержащим группу гистерезисных двигателей, подключенных к инвертору, и блоки компенсирующих и коммутирующих конденсаторов, при котором выбирают и регулируют величину компенсирующих ксж- денсаторов, обеспечивая коэффициент мощности на выходе инвертора, близкий к единицы.

Недостаток способа состоит в том, что при такой компенсации сохраняются довольно большие потери мощности в системе, КПД которой не превышает 30%.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления гистерезисным электроприводом, содержащим инвертор тока, компенсатор реактивной мощности и блок конденсаторов, включенных на выхо- де инвертора, при котором стабилизируют напряжение на зажимах гистерезисных двигателей, регулируя угол включения тиристоров реактивного компенсатора.

Недостатком известного способа явля- ются низкие энергетические показатели ги- стерезисного электропривода, поскольку способ не реализует режим перевозбуждения.

Цель изобретения - повышение энерге- тических показателей.

Согласно способу управления гистерезисным электроприводом с инвертором тока, компенсатором реактивной мощности и блоком конденсаторов, включенных на вы- ходе инвертора при котором, регулируя угол включения тиристоров компенсатора, стабилизируют напряжение на зажимах гистерезисных двигателей, контролируют величину реактивной мощности, потребляв- мой компенсатором реактивной мощности, сравнивают с заданными максимальными и минимальными уровнями этой мощности, при превышении максимального уровня задания уменьшают емкость конденсаторов, а при достижении минимального уровня этой мощности формируют намагничивающий импульс тока по цепям статора гистерезис- ных,двигателей,

При этом с целью повышения надежно- сти и устойчивости уменьшение емкости конденсаторов осуществляют дискретно до снижения уровня реактивной мощности ниже заданного максимального, а после формирования намагничивающего импульса

вновь контролируют реактивную мощность и, если ее величина не превышает минимальный уровень, дискретно увеличивают емкость конденсаторов до достижения заданного минимального уровня реактивной мощности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема управления гистерезисного электропривода; на фиг. 2 - структурная схема гистерезисного электропривода; на фиг. 3 - временные диаграммы его работы.

Гистерезисный электропривод содержит группу гистерезисных двигателей 1 (может быть несколько групп или несколько отдельных двигателей), которые подключены к инвертору 2 тока. К выходу инвертора 2 тока подключены компенсатор 3 реактивной мощности, блок 4 коммутирующих конденсаторов, несколько блоков.5 компенсирующих конденсаторов, которые через блоки 6 коммутации соединены с цепями 7 питания двигателей 1. Блок 8 импульсного перевозбуждения подключен к цепям 7 питания и имеет блок 9 управления, синхрони- зированный напряжением питания двигателей 1. Блок 10 измерения активной мощности компенсатора 3 имеет входы задания максимального уровня реактивной мощности (Омакс, Омин). а его выходы соеди- нены с блоком 9 управления блока 8 импуль- сного перевозбуждения и блоком 6 коммутации.

Блок 10 измерения реактивной мощности состоит из блоков 11-13 сравнения, трех пороговых дискриминаторов 14-16. Информацию с реактивной мощности получают с помощью датчиков 17 и 18 тока, установленных в цепях компенсатора 3 реактивной мощности и двигателей 1. Одни входы блоков 11-13 сравнения подсоединены к датчикам 17 и 18 тока, а вторые входы - к блокам задания (не показаны) минимального и максимального тока компенсатора 1Мин, макс и максимального уровня тока двигателей

1дмакс.

Выходы блоков 11 и 13 сравнения через пороговые дискриминаторы 14 и 16 соединены с входами элемента ИЛИ 19, а выход порогового дискриминатора 15 через блок 20 управления - с управляющими входами блоком 6 коммутации. Дополнительные входы элемента ИЛИ 19 соединены с формирователем 21 периодических импульсов и блоков 22 оперативного включения блока 8 импульсного перевозбуждения.

Для управления компенсатором 3 реактивной мощности установлен блок 23 им- пульсно-фазового управления и регулятор 24 реактивного тока. Датчик 25 напряжения подключен к блоку 26 сравнения, второй

вход которого подключен к блоку 25 задания напряжения, а выход через регулятор 24 реактивного тока соединена с блоком 23. Инвертор 2 имеет систему 28 управления, а выпрямитель 29 - систему 30 управления.

Способ осуществляется следующим образом.

Гистерезисные двигатели 1 после запуска в рабочем режиме питаются от инвертора 2 тока. Блок 8 импульсного перевозбуждения синхронизирован напряжением на зажимах двигателей 1 (синхронизация может быть осуществлена и по току) и осуществляет импульсное намагничивание двигателей 1, что повышает и коэффициент мощности и снижает потребляемую мощность.

В исходном состоянии после входа в синхронизм гистерезисные двигатели 1 неперевозбуждены. В системе имеет место баланс реактивной мощности.

ОВ+ОКРМ+ОГД ОК+ОКК

где Ов, Окрм, Огд, QK. QKK - соответственно реактивные мощности, расходуемые на коммутацию вентилей инвертора, компенсатора реактивной мощности, гистере- зисных двигателей, коммутирующих конденсаторов 4 и компенсирующих конденсаторов 5.

Для упрощения считают, что QB не изменяется с изменением режима работы двигателей, поскольку доля ее мала. Относительные значения QB, Окрм и Огд для исходного состояния показаны на диаграмме (фиг. 3) в интервале времени to-ti В момент ti по команде оператора подают команду на включение блока 8 импульсного намагничивания. В интервале ti-t2 производят намагничивание двигателей 1 одним или серией импульсов. Двигатели намагничиваются, реактивная мощность их резко уменьшается, а из условия баланса реактивной мощности в системе резко увеличивается реактивная мощность компенсатора 3.

В момент ti на интервале ti-t2 она достигает максимального уровня, что приводит к срабатыванию контактора в блоке 6 и отключению части компенсирующей емкости конденсаторов 5. Если реактивная мощность двигателей 1 на момент времени ti не достигла минимального значения, то при дальнейшем намагничивании вновь происходит рост реактивной мощности Окрм компенсатора 3. В момент времени t2 возможно дополнительное отключение части компенсирующих конденсаторов 5 Режим работы может быть подобран так, что отключаемая часть конденсаторов 5 может состоять из одной секции, чтобы не усложнять реализацию.

После намагничивания на интервале времени устанавливается новый ба- ланс реактивной мощности в системе

Ов+0крм+ргд 0к+0 V

(2)

который значительно меньше, чем тот, что

10 имел место до перевозбуждения гистере- зисных двигателей 1. В результате резко снижаются потери мощности в системе и повышается общий КПД не менее чем в два раза,

15 Во время работы в результате изменения момента нагрузки или из-за качаний часть двигателей может начать терять режим перевозбуждения. Это приводит к увеличению реактивной мощности двигателей

20 1. Аналогичный процесс имеет место, если подключить дополнительное количество двигателей. На диаграмме (фиг. 3) этот процесс показан на интервале увеличением мощности гистерезисных двигателей. Из

25 условия баланса мощностей наступает уменьшение мощности компенсатора 3 реактивной мощности. При достижении минимального уровня реактивной мощности компенсатора 3 в момент подают команду

30 в блоке 10 на создание одного или серии намагничивающих импульсов, что приводит к восстановлению перевозбуждения гистерезисных двигателей, снижению реактивной мощности Огд и увеличению Окрм. В

35 результате достигается прежнее равновесное состояние при предельном КПД всей системы.

Выбор минимальной 0Крм и максимальной осуществляется при проектировании

40 компенсатора реактивной мощности и определяется работой на линейной части характеристики, определяющей мощность компенсатора в зависимости от угла открытия вентилей.

45При подключении большой группы двигателей или выпадении двигателей в асинх- ронный режим величина реактивной мощности нагрузки может возрасти так, что на отрезке импульсное намагничива50 ние не обеспечивает снижение реактивной мощности нагрузки, а мощность компенсатора 3 полностью выведена из работы, т.е. меньше Окрм.мин.

В этом случае для обеспечения устойчи55 вости инвертора 2 после прохождения намагничивающего импульса и, если мощности компенсатора 3 реактивной мощности не возросла подают команду на подключение части компенсирующих конденсаторов 5 до восстановления режима.

когда Окрм 5: Окрм.мин. Это выполняет блок 6 по команде блока 10.

В схеме предусмотрена также обратная связь по току в цепи двигателей 1. Увеличение тока выше заданного колебания тока вызывает кратковременное включение блока 8 импульсного перевозбуждения, что направлено на стабилизацию энергетических характеристик, демпфирование колебаний и повышение устойчивости электроприво- да.

Работа инвертора 2 и выпрямителя 29 е части реализации режима стабилизации частоты и регулирования тока двигателей в пусковом режиме не отличается от извест- ного.

Формула изобретения 1. Способ управления гистерезисным электроприводом с инвертором тока, компенсатором реактивной мощности и блоком конденсаторов, включенных на выходе инвертора, при котором, регулируя угол включения тиристоров компенсатора, стабилизируют напряжение на зажимах гисте- резисных двигателей, обличающийся

тем, что, с целью повышения энергетических показателей, контролируют величину реактивной мощности, потребляемой компенсатором реактивной мощности, сравнивают с заданными максимальными и минимальными уровнями, этой мощности, при превышении максимального уровня задания уменьшают емкость конденсаторов, а при достижении минимального уровня этой мощности формируют намагничивающий импульс тока по цепям статора гестерезис- ных двигателей.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости, уменьшение емкости конденсаторов осуществляют дискретно до снижения уровня реактивной мощности ниже заданного максимального, а после формирования намагничивающего импульса вновь контролируют реактивную мощность и, если ее величина не превышает минимальный уровень, дискретно увеличивают емкость конденсаторов до достижения заданного минимального уровня реактивной мощности,

Использование: в однодвигательном и многодвигательном гистерезисном электроприводе. Сущность изобретения: в исходном состоянии гистерезисные двигатели не перевозбуждены, имеет место баланс реактивной мощности. В процессе работы стабилизация напряжения на зажимах гистереэисных двигателей 1 осуществляется регулированием угла включения тиристоров компенсатора 3 реактивной мощности. Для этого при превышении величиной реактивной мощности компенсатора максимального уровня отключают часть компенсирующих конденсаторов 5, а по достижении указанной величиной минимального уровня осуществляют импульсное намагничивание двигателей 1. В результате снижается общий уровень реактивной мощности, а следовательно, и потери в системе. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л С

фиг 2

QWM

HQKt

ФигЗ