RU2122277C1 - Synchronous motor field control device - Google Patents

Synchronous motor field control device Download PDF

Info

Publication number
RU2122277C1
RU2122277C1 RU97113066A RU97113066A RU2122277C1 RU 2122277 C1 RU2122277 C1 RU 2122277C1 RU 97113066 A RU97113066 A RU 97113066A RU 97113066 A RU97113066 A RU 97113066A RU 2122277 C1 RU2122277 C1 RU 2122277C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
current
voltage
input
reactive
Prior art date
Application number
RU97113066A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97113066A (en
Inventor
С.И. Малафеев
В.С. Мамай
Н.А. Серебренников
Original Assignee
Малафеев Сергей Иванович
Мамай Виктор Степанович
Серебренников Николай Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Малафеев Сергей Иванович, Мамай Виктор Степанович, Серебренников Николай Александрович filed Critical Малафеев Сергей Иванович
Priority to RU97113066A priority Critical patent/RU2122277C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2122277C1 publication Critical patent/RU2122277C1/en
Publication of RU97113066A publication Critical patent/RU97113066A/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device is, essentially, three-circuit automatic control system depending for its operation on slave control of coordinates. First slave circuit controlling field current incorporates current regulator, controlled thyristor valve, and current sensor. Second slave circuit controlling reactive current of synchronous motor includes reactive-current measuring transducer and reactive-current regulator; it functions to maintain stator reactive current at level set by voltage regulator output signal. Third one is main voltage-control circuit incorporating voltage measuring transducer and voltage regulator. Voltage feedback including threshold element, one-shot multivibrator, first aperiodic filter with controlled time constant, two Schmitt flip-flops of aperiodic filter and AND gate functions to raise field current setting value in case of heavy voltage fluctuations to ensure steady operation of motor. EFFECT: improved reliability of voltage control and reduced power loss in motor and in supply mains. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в промышленных электроустановках с синхронными двигателями. The invention relates to electrical engineering and is intended for use in industrial electrical installations with synchronous motors.

Известны устройства для управления возбуждением синхронного двигателя, содержащие трансформатор напряжения и трансформатор тока, подключенные к статорной цепи синхронного двигателя, измерительный преобразователь напряжения, включенный между выходом трансформатора напряжения и вычитающим входом элемента сравнения, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика напряжения, а выход соединен с входом первого нелинейного элемента с характеристикой "зона нечувствительности", измерительный преобразователь активного тока и измерительный преобразователь реактивного тока, информационные входы которых объединены и подключены к выходу трансформатора тока, управляющие входы измерительных преобразователей активного и реактивного токов объединены и подключены к выходу трансформатора напряжения, выход измерительного преобразователя активного тока подключен через дифференцирующий блок к первому суммирующему входу регулятора реактивного тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя реактивного тока, второй суммирующий вход регулятора реактивного тока подключен к выходу первого нелинейного элемента, а выход соединен с суммирующим входом регулятора тока возбуждения, первый вычитающий вход которого соединен с выходом задатчика тока возбуждения, второй вычитающий вход соединен с выходом датчика тока возбуждения, включенного в цепь ротора двигателя, а выход подключен к входу тиристорного управляемого выпрямителя, выход которого подключен к ротору синхронного двигателя (А.с. СССР N 396785, МКИ H 02 H 7/08, 1971; А.с. СССР N 1339862, МКИ H 02 P 7/36, 9/14, 1987; Абрамович Б.Н., Круглый А.А. Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей. - Л.: Энергоатомиздат, 1983, с. 104 - 107, рис. 6-1, рис. 6-2). Known devices for controlling the excitation of a synchronous motor, containing a voltage transformer and a current transformer connected to the stator circuit of the synchronous motor, a voltage transducer connected between the output of the voltage transformer and the subtracting input of the comparison element, the summing input of which is connected to the output of the voltage regulator, and the output is connected to input of the first nonlinear element with the characteristic "dead zone", measuring transducer of active current and reactive converter of reactive current, the information inputs of which are combined and connected to the output of the current transformer, the control inputs of the measuring transducers of active and reactive currents are combined and connected to the output of the voltage transformer, the output of the measuring transformer of the active current is connected through a differentiating unit to the first summing input of the reactive current regulator, subtracting the input of which is connected to the output of the measuring transducer of reactive current, the second summing input a reactive current regulator is connected to the output of the first nonlinear element, and the output is connected to the summing input of the excitation current regulator, the first subtracting input of which is connected to the output of the excitation current adjuster, the second subtracting input is connected to the output of the excitation current sensor included in the motor rotor circuit, and the output is connected to the input of a thyristor controlled rectifier, the output of which is connected to the rotor of the synchronous motor (A.s. USSR N 396785, MKI H 02 H 7/08, 1971; A.S. USSR N 1339862, MKI H 02 P 7/36, 9/14, 1987; Abramovich B.N., Round A.A. Excitation, regulation and stability of synchronous motors. - L .: Energoatomizdat, 1983, p. 104 - 107, fig. 6-1, fig. 6-2).

Известные устройства реализованы по принципу подчиненного регулирования координат и содержат три контура регулирования: внутренний подчиненный контур регулирования тока возбуждения, подчиненный контур регулирования реактивного тока и главный контур регулирования напряжения с нелинейной характеристикой "зона нечувствительности". Регулирование напряжения в узле нагрузки осуществляется изменением реактивного (индуктивного или емкостного) тока синхронного двигателя, вызывающего падение напряжения в активных и индуктивных сопротивлениях питающей сети, компенсирующее потери напряжения от активной и индуктивной составляющих тока нагрузки. При снижении в узле нагрузки напряжения для его стабилизации увеличивается реактивный ток синхронного двигателя. Время регулирования напряжения при этом определяется суммарной инерционностью всех трех контуров и, следовательно, оказывается достаточно большим. Такая система регулирования эффективна при медленных изменениях напряжения в сети. Однако при колебаниях напряжения, характеризующихся высокой скоростью и большими амплитудами изменений напряжения, происходящих, например, при включениях мощных нагрузок, для устойчивой работы синхронного двигателя необходимо увеличение тока возбуждения (форсировка). Трехконтурная система регулирования в этих случаях из-за низкого быстродействия и ограниченных возможностей регулирования напряжения путем изменения реактивного тока не способна не только обеспечить поддержание заданного напряжения, но и устойчивой работы двигателя. Known devices are implemented according to the principle of slave coordinate control and contain three control loops: an internal slave loop for regulating the excitation current, a slave loop for regulating the reactive current, and the main loop for regulating the voltage with the non-linear characteristic "deadband". Voltage regulation in the load node is carried out by changing the reactive (inductive or capacitive) current of the synchronous motor, causing a voltage drop in the active and inductive resistances of the supply network, compensating for voltage losses from the active and inductive components of the load current. With a decrease in the load node voltage to stabilize it increases the reactive current of the synchronous motor. The voltage regulation time is determined by the total inertia of all three circuits and, therefore, turns out to be quite large. Such a control system is effective for slow voltage changes in the network. However, with voltage fluctuations characterized by high speed and large amplitudes of voltage changes occurring, for example, when powerful loads are switched on, for the stable operation of a synchronous motor, an increase in the excitation current (boost) is necessary. The three-loop control system in these cases, due to low speed and limited voltage regulation by changing the reactive current, is not only unable to maintain a given voltage, but also ensures stable operation of the motor.

Таким образом, недостаток известных устройств для управления возбуждением синхронного двигателя - низкая надежность регулирования двигателя при больших колебаниях напряжения. Thus, a disadvantage of the known devices for controlling the excitation of a synchronous motor is the low reliability of the regulation of the motor with large voltage fluctuations.

Из известных технических решений наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является устройство для управления возбуждением синхронного двигателя, содержащее трансформатор напряжения и трансформатор тока, подключенные к статорной цепи синхронного двигателя, измерительный преобразователь напряжения, включенный между выходом трансформатора напряжения и вычитающим входом регулятора напряжения, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика напряжения, а выход подключен к первому суммирующему входу регулятора реактивного тока, измерительный преобразователь активного тока, измерительный преобразователь реактивного тока, информационные входы которых объединены и подключены к выходу трансформатора тока, управляющие входы измерительных преобразователей активного и реактивного токов объединены и подключены к выходу трансформатора напряжения, выход измерительного преобразователя активного тока подключен через дифференцирующий блок к первому суммирующему входу регулятора реактивного тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя реактивного тока, а выход подключен к суммирующему входу регулятора тока возбуждения, первый суммирующий вход которого соединен с выходом задатчика тока возбуждения, вычитающий вход соединен с выходом датчика тока возбуждения, включенного в цепь ротора двигателя, а выход подключен к входу тиристорного управляемого выпрямителя, выход которого подключен к ротору синхронного двигателя (Справочник по автоматизированному электроприводу/ Под ред. В.А.Елисеева и А. В. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 290 - 291, рис. 8.36). Of the known technical solutions, the closest to the achieved result to the proposed one is a device for controlling the excitation of a synchronous motor, comprising a voltage transformer and a current transformer connected to the stator circuit of the synchronous motor, a voltage measuring transducer connected between the output of the voltage transformer and the subtracting input of the voltage regulator, summing the input which is connected to the output of the voltage regulator, and the output is connected to the first summing input regulate reactive current switch, active current measuring transducer, reactive current measuring transducer, the information inputs of which are combined and connected to the output of the current transformer, the control inputs of the active and reactive current measuring transducers are combined and connected to the output of the voltage transformer, the output of the active current measuring transducer is connected through a differentiating unit to the first summing input of the reactive current regulator, the subtracting input of which is connected to the output of measuring transducer of reactive current, and the output is connected to the summing input of the excitation current regulator, the first summing input of which is connected to the output of the excitation current adjuster, the subtracting input is connected to the output of the excitation current sensor included in the motor rotor circuit, and the output is connected to the input of the thyristor controlled rectifier, the output of which is connected to the rotor of a synchronous motor (Handbook of an automated electric drive / Ed. V.A. Eliseev and A.V. Shinyansky. - M .: Energoatomizdat, 1983, p. 290 - 291, fig. 8.36).

Известное устройство для управления возбуждением синхронного двигателя представляет собой трехконтурную систему подчиненного регулирования с тремя регуляторами: напряжения, реактивного тока статора и тока возбуждения. Регулирование напряжения в узле нагрузки осуществляется изменением реактивного (индуктивного или емкостного) тока синхронного двигателя, вызывающего падение напряжения в активных и индуктивных сопротивлениях питающей сети, компенсирующее потери напряжения от активного и индуктивного токов нагрузки. При снижении или увеличении напряжения в узле нагрузки для его стабилизации требуется увеличение реактивного тока синхронного двигателя. The known device for controlling the excitation of a synchronous motor is a three-loop system of subordinate regulation with three regulators: voltage, reactive current of the stator and the excitation current. Voltage regulation in the load node is carried out by changing the reactive (inductive or capacitive) current of the synchronous motor, causing a voltage drop in the active and inductive resistances of the supply network, compensating for voltage losses from active and inductive load currents. With a decrease or increase in the voltage in the load node to stabilize it requires an increase in the reactive current of the synchronous motor.

При быстрых изменениях питающего напряжения, происходящих, например, при включениях мощных нагрузок (пусках синхронных и асинхронных двигателей, включениях мощных электроприводов и др.), трехконтурная система регулирования возбуждения синхронного двигателя из-за низкого быстродействия и ограниченных возможностей регулирования напряжения путем изменения реактивного тока не может обеспечить не только поддержания заданного значения напряжения в узле нагрузки, но и устойчивой работы синхронного двигателя. With rapid changes in the supply voltage occurring, for example, when powerful loads are turned on (starts of synchronous and asynchronous motors, switching on of powerful electric drives, etc.), the three-circuit system for controlling the excitation of a synchronous motor due to low speed and limited voltage regulation by changing the reactive current does not can provide not only the maintenance of the set voltage value in the load node, but also the stable operation of the synchronous motor.

Следовательно, недостаток известного устройства для управления возбуждением синхронного двигателя - низкая надежность регулирования двигателя при больших колебаниях напряжения. Therefore, the disadvantage of the known device for controlling the excitation of a synchronous motor is the low reliability of the regulation of the motor with large voltage fluctuations.

Цель изобретения - повышение надежности регулирования двигателя при больших колебаниях напряжения. The purpose of the invention is to increase the reliability of engine regulation at large voltage fluctuations.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для управления возбуждением синхронного двигателя, содержащее трансформатор напряжения и трансформатор тока, подключенные к статорной цепи синхронного двигателя, измерительный преобразователь напряжения, включенный между выходом трансформатора напряжения и вычитающим входом регулятора напряжения, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика напряжения, а выход подключен к второму суммирующему входу регулятора, измерительный преобразователь активного тока, измерительный преобразователь реактивного тока, информационные входы которых объединены и подключены к выходу трансформатора тока, управляющие входы измерительных преобразователей активного и реактивного токов объединены и подключены к выходу трансформатора напряжения, выход измерительного преобразователя активного тока подключен через дифференцирующий блок к первому суммирующему входу регулятора реактивного тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя реактивного тока, а выход подключен к суммирующему входу регулятора тока возбуждения, первый суммирующий вход которого соединен с выходом задатчика тока возбуждения, вычитающий вход соединен с выходом датчика тока возбуждения, включенного в цепь ротора двигателя, а выход подключен к входу тиристорного управляемого выпрямителя, выход которого подключен к ротору синхронного двигателя, дополнительно ведены пороговый элемент, одновибратор, первый апериодический фильтр с управляемой постоянной времени, два триггера Шмитта, второй апериодический фильтр и логический элемент И, при этом пороговый элемент, одновибратор, первый апериодический фильтр и первый триггер Шмитта соединены последовательно, вход порогового элемента подключен к выходу трансформатора напряжения, управляющий вход первого апериодического фильтра подключен к выходу одновибратора, выход первого триггера Шмитта подключен к первому входу элемента И непосредственно, а к второму входу этого элемента - через последовательно соединенные второй апериодический фильтр и второй триггер Шмитта, выход элемента И соединен с третьим суммирующим входом регулятора тока возбуждения. This goal is achieved by the fact that in the known device for controlling the excitation of a synchronous motor, comprising a voltage transformer and a current transformer connected to the stator circuit of the synchronous motor, a voltage measuring transducer connected between the output of the voltage transformer and the subtracting input of the voltage regulator, the summing input of which is connected to the output voltage regulator, and the output is connected to the second summing input of the regulator, the measuring transformer of the active current, and measuring transformer of reactive current, the information inputs of which are combined and connected to the output of the current transformer, the control inputs of the measuring transducers of active and reactive currents are combined and connected to the output of the voltage transformer, the output of the measuring transformer of the active current is connected through a differentiating unit to the first summing input of the reactive current regulator, subtracting the input of which is connected to the output of the measuring transducer of reactive current, and the output is connected to the excitatory input of the excitation current regulator, the first summing input of which is connected to the output of the excitation current adjuster, the subtracting input is connected to the output of the excitation current sensor included in the motor rotor circuit, and the output is connected to the input of the thyristor controlled rectifier, the output of which is connected to the synchronous motor rotor, additionally the threshold element, one-shot, the first aperiodic filter with a controlled time constant, two Schmitt triggers, the second aperiodic filter and the logical element And, n and this threshold element, one-shot, the first aperiodic filter and the first Schmitt trigger are connected in series, the input of the threshold element is connected to the output of the voltage transformer, the control input of the first aperiodic filter is connected to the output of the one-shot, the output of the first Schmitt trigger is connected to the first input of the And element directly, and to the second input of this element - through a second aperiodic filter and a second Schmitt trigger connected in series, the output of the element And is connected to the third summing input p excitation current regulator.

По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие отличительные признаки:
- пороговый элемент;
- одновибратор;
- апериодический фильтр с управляемой постоянной времени;
- два триггера Шмитта;
- апериодический фильтр;
- логический элемент И.Compared with the closest similar solution, the proposed technical solution has the following distinctive features:
- threshold element;
- one-shot;
- an aperiodic filter with a controlled time constant;
- two Schmitt triggers;
- aperiodic filter;
- logical element I.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует требованию "новизна". Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."

При реализации предлагаемого изобретения повышается надежность регулирования двигателя при больших колебаниях напряжения. When implementing the invention, the reliability of engine regulation with large voltage fluctuations is increased.

Это обусловлено тем, что при снижении напряжения ниже допустимого уровня происходит увеличение сигнала задания для регулятора тока ротора, в результате чего в системе устанавливается режим форсированного тока, который продолжается до момента восстановления номинального режима напряжения, но не более допустимого интервала времени, обусловленного перегрузочными свойствами обмотки ротора. This is due to the fact that when the voltage drops below an acceptable level, the reference signal for the rotor current controller increases, as a result of which the forced current mode is set in the system, which continues until the nominal voltage mode is restored, but no more than the allowable time interval due to the overload properties of the winding rotor.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "положительный эффект". Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".

По каждому отличительному существенному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники и энергетики. Пороговые элементы, одновибраторы, апериодические фильтры с управляемой постоянной времени, триггеры Шмитта и логические элементы И в известных устройствах аналогичного назначения не обнаружены. For each distinctive essential feature, a search is made for known technical solutions in the field of electrical engineering and energy. Threshold elements, single-vibrators, aperiodic filters with a controlled time constant, Schmitt triggers and logical elements AND are not found in known devices of a similar purpose.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию "существенные отличия". Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления возбуждением синхронного двигателя, на фиг. 2 показаны временные диаграммы работы устройства при больших колебаниях напряжения. The essence of the invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a functional diagram of a device for controlling the excitation of a synchronous motor, FIG. 2 shows the timing diagrams of the operation of the device at large voltage fluctuations.

Устройство для управления возбуждением синхронного двигателя (фиг. 1) содержит задатчик напряжения 1, первый 2 и второй 8 триггеры Шмитта, регулятор напряжения 3, измерительный преобразователь напряжения 4, второй апериодический фильтр 5, первый апериодический фильтр с управляемой постоянной времени 6, регулятор реактивного тока 7, одновибратор 9, логический элемент И 10, дифференцирующий блок 11, пороговый элемент 12, регулятор 13 тока возбуждения синхронного двигателя 21, измерительный преобразователь активного тока 14, измерительный преобразователь реактивного тока 15, задатчик 16 тока возбуждения, тиристорный управляемый выпрямитель 17, датчик тока возбуждения 18, трансформатор напряжения 19, трансформатор тока 20. A device for controlling the excitation of a synchronous motor (Fig. 1) contains voltage regulator 1, first 2 and second 8 Schmitt triggers, voltage regulator 3, voltage measuring transducer 4, second aperiodic filter 5, first aperiodic filter with controlled time constant 6, reactive current regulator 7, a single vibrator 9, a logical element And 10, a differentiating block 11, a threshold element 12, a regulator 13 of the excitation current of the synchronous motor 21, the measuring transducer of the active current 14, the measuring transducer Tel reactive current 15, the dial 16 the excitation current, the thyristor-controlled rectifier 17, the excitation current sensor 18, voltage transformer 19, current transformer 20.

В устройстве для управления возбуждением синхронного двигателя трансформатор напряжения 19 и трансформатор тока 20 подключены к статорной цепи синхронного двигателя 21, измерительный преобразователь 4 напряжения включен между выходом трансформатора напряжения 19 и вычитающим входом регулятора напряжения 3, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика 1 напряжения, а выход соединен с вторым суммирующим входом регулятора 7 реактивного тока, первый суммирующий вход которого подключен через дифференцирующий блок 11 к выходу измерительного преобразователя 14 активного тока, а выход соединен с вторым суммирующим входом регулятора 13 тока возбуждения, первый суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика 16 тока возбуждения, вычитающий вход соединен с выходом датчика тока 18, включенного в цепь ротора синхронного двигателя 21, а выход подключен к входу тиристорного управляемого выпрямителя 17, выход которого подключен к ротору синхронного двигателя 21, выход трансформатора тока 20 подключен к объединенным информационным входам измерительных преобразователей активного тока 14 и реактивного тока 15, управляющие входы измерительных преобразователей активного 14 и реактивного 15 токов и вход порогового элемента 12 объединены и подключены к выходу трансформатора напряжения 19, пороговый элемент 12, одновибратор 9, первый апериодический фильтр 6 и первый триггер Шмитта 2 соединены последовательно, управляющий вход первого апериодического фильтра 6 подключен к выходу одновибратора 9, выход первого триггера Шмитта 2 подключен к первому входу элемента И 10 непосредственно, а к второму входу через последовательно соединенные второй апериодический фильтр 5 и второй триггер Шмитта 8. In the device for controlling the excitation of a synchronous motor, voltage transformer 19 and current transformer 20 are connected to the stator circuit of synchronous motor 21, voltage measuring transducer 4 is connected between the output of voltage transformer 19 and the subtracting input of voltage regulator 3, the summing input of which is connected to the output of voltage setter 1, and the output is connected to the second summing input of the reactive current controller 7, the first summing input of which is connected through the differentiating unit 11 to the output will measure of the active current converter 14, and the output is connected to the second summing input of the excitation current controller 13, the first summing input of which is connected to the output of the excitation current setter 16, the subtracting input is connected to the output of the current sensor 18 connected to the rotor circuit of the synchronous motor 21, and the output is connected to the input of the thyristor controlled rectifier 17, the output of which is connected to the rotor of the synchronous motor 21, the output of the current transformer 20 is connected to the combined information inputs of the measuring transducers current 14 and reactive current 15, the control inputs of the measuring transducers of the active 14 and reactive 15 currents and the input of the threshold element 12 are combined and connected to the output of the voltage transformer 19, the threshold element 12, the one-shot 9, the first aperiodic filter 6 and the first Schmitt trigger 2 are connected in series , the control input of the first aperiodic filter 6 is connected to the output of the one-shot 9, the output of the first Schmitt trigger 2 is connected to the first input of the element And 10 directly, and to the second input through sequentially connected the second aperiodic filter 5 and the second Schmitt trigger 8.

Устройство для управления возбуждением синхронного двигателя работает следующим образом. Управление режимом работы синхронного двигателя 21 осуществляется путем изменения тока в обмотке возбуждения, которая подключена к выходу тиристорного управляемого выпрямителя 17. Измерение тока возбуждения производится с помощью датчика тока 18, включенного в цепь обмотки возбуждения синхронного двигателя 21. Регулирование тока возбуждения осуществляется с помощью регулятора 13 тока возбуждения, первый суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика 16 тока возбуждения, а вычитающий вход соединен с выходом датчика 18 тока возбуждения. На второй суммирующий вход регулятора 13 тока возбуждения подается выходной сигнал регулятора реактивного тока. A device for controlling the excitation of a synchronous motor operates as follows. The operation mode of the synchronous motor 21 is controlled by changing the current in the field winding, which is connected to the output of the thyristor controlled rectifier 17. The current measurement is carried out using a current sensor 18, which is included in the excitation winding circuit of the synchronous motor 21. The regulation of the excitation current is carried out using the regulator 13 the excitation current, the first summing input of which is connected to the output of the excitation current setter 16, and the subtracting input is connected to the output of the excitation current sensor 18 Niya. At the second summing input of the excitation current regulator 13, an output signal of the reactive current regulator is supplied.

Измерение напряжения, подводимого к статору синхронного двигателя, производится с помощью трансформатора напряжения 19. Для измерения тока статора синхронного двигателя 21 служит трансформатор тока 20, выходной сигнал которого поступает на объединенные входы измерительного преобразователя 14 активного тока и измерительного преобразователя 15 реактивного тока. На управляющие входы измерительных преобразователей 14 и 15 активного и реактивного токов поступает выходной сигнал трансформатора напряжения 19. Таким образом, на выходах измерительных преобразователей активного 14 и реактивного 15 токов формируются сигналы соответственно:
U14 = k14Iа;
U15 = k15Iр,
где
k14, k15 - коэффициенты пропорциональности;
Iа, Iр - активный и реактивный токи статора синхронного двигателя.The voltage supplied to the stator of the synchronous motor is measured using a voltage transformer 19. To measure the current of the stator of the synchronous motor 21, a current transformer 20 is used, the output signal of which is supplied to the combined inputs of the active current transducer 14 and the reactive current transducer 15. The control inputs of the measuring transducers 14 and 15 of the active and reactive currents receive the output signal of the voltage transformer 19. Thus, the outputs of the measuring transducers of the active 14 and reactive 15 currents generate signals, respectively:
U 14 = k 14 I a ;
U 15 = k 15 I p
Where
k 14 , k 15 - proportionality coefficients;
I a , I p - active and reactive currents of the stator of a synchronous motor.

Сигнал U14 дифференцируется с помощью блока дифференцирования 11 и поступает на первый суммирующий вход регулятора 7 реактивного тока, на вычитающий вход которого поступает выходное напряжение U15 измерительного преобразователя 15 реактивного тока. На второй суммирующий вход регулятора реактивного тока 7 поступает выходной сигнал регулятора напряжения 3, определяющий уставку реактивного тока в зависимости от изменений напряжения. 14 U signal is differentiated by differentiation block 11 and provided to a first summing input of the reactive current controller 7, to the subtracting input of which the output voltage U 15 of transmitter 15 of reactive current. The second summing input of the reactive current regulator 7 receives the output signal of the voltage regulator 3, which determines the setpoint of the reactive current depending on voltage changes.

Измерительный преобразователь 4 напряжения, на вход которого поступает сигнал с выхода трансформатора напряжения 19, формирует сигнал постоянного тока U4, пропорциональный напряжению, подводимому к синхронному двигателю 21. Этот сигнал поступает на вычитающий вход регулятора напряжения 3, на суммирующий вход которого подается с выхода задатчика 1 напряжения сигнал, пропорциональный заданному значению напряжения на зажимах синхронного двигателя 21.The voltage measuring transducer 4, to the input of which a signal is output from the voltage transformer 19, generates a direct current signal U 4 proportional to the voltage supplied to the synchronous motor 21. This signal is fed to the subtracting input of the voltage regulator 3, to the summing input of which is supplied from the output of the setter 1 voltage signal proportional to the specified voltage value at the terminals of the synchronous motor 21.

Таким образом, устройство управления возбуждением синхронного двигателя 21 представляет собой трехконтурную автоматическую систему регулирования, реализованную по принципу подчиненного регулирования координат. Thus, the excitation control device of the synchronous motor 21 is a three-circuit automatic control system implemented on the principle of subordinate coordinate control.

Первый подчиненный контур регулирования тока возбуждения синхронного двигателя 21 включает регулятор 13 тока возбуждения, тиристорный управляемый выпрямитель 13 и датчик тока 18. Второй подчиненный контур регулирования реактивного тока синхронного двигателя 21 включает измерительный преобразователь реактивного тока 15 и регулятор реактивного тока 7. В контуре также использована положительная обратная связь по производной от активного тока статора, реализованная с помощью измерительного преобразователя активного тока 14 и блока дифференцирования 11. Контур обеспечивает поддержание реактивного тока статора на уровне, задаваемом выходным сигналом регулятора напряжения 3. Гибкая обратная связь по активному току предназначена для улучшения динамических характеристик системы. The first slave loop for regulating the excitation current of the synchronous motor 21 includes a drive current regulator 13, a thyristor controlled rectifier 13 and a current sensor 18. The second slave loop for regulating the reactive current of the synchronous motor 21 includes a reactive current transducer 15 and a reactive current regulator 7. The positive feedback on the derivative of the active current of the stator, implemented using the measuring transducer of the active current 14 and the differential 11. The circuit ensures that the stator reactive current is maintained at the level specified by the output signal of the voltage regulator 3. Flexible active current feedback is designed to improve the dynamic characteristics of the system.

Третий главный контур регулирования напряжения включает измерительный преобразователь напряжения 4 и регулятор напряжения 3. The third main voltage control circuit includes a voltage measuring transducer 4 and a voltage regulator 3.

Внутренний подчиненный контур регулирования тока возбуждения синхронного двигателя 21 обеспечивает поддержание тока возбуждения на уровне, задаваемом задатчиком тока возбуждения 16 и выходным сигналом регулятора 7 реактивного тока. Если выходной сигнал регулятора 7 реактивного тока равен 0, то ток возбуждения стабилизируется на уровне, равном номинальному значению Iв.н. При изменении выходного сигнала регулятора 7 реактивного тока происходит увеличение или уменьшение тока возбуждения синхронного двигателя, приводящее к изменению его режима работы.The internal slave circuit for regulating the excitation current of the synchronous motor 21 maintains the excitation current at a level specified by the excitation current setter 16 and the output signal of the reactive current regulator 7. If the output signal of the regulator 7 of the reactive current is 0, then the excitation current stabilizes at a level equal to the nominal value of I century When changing the output signal of the controller 7 of the reactive current, an increase or decrease in the excitation current of the synchronous motor occurs, leading to a change in its operating mode.

Второй подчиненный контур регулирования реактивного тока формирует сигнал задания для контура регулирования тока возбуждения в зависимости от реактивного тока статора и выходного сигнала регулятора 3 напряжения. Если выходной сигнал регулятора 3 напряжения равен 0, то второй подчиненный контур регулирования реактивного тока обеспечивает поддержание реактивного тока на нулевом уровне. Такой режим обеспечивает минимальную чувствительность изменений напряжения на зажимах синхронного двигателя к изменениям нагрузки и минимальные потери энергии в питающей электрической сети. The second slave reactive current control loop generates a reference signal for the drive current control loop depending on the reactive current of the stator and the output signal of the voltage regulator 3. If the output signal of the voltage regulator 3 is 0, then the second slave reactive current control loop maintains the reactive current at zero level. This mode provides the minimum sensitivity of voltage changes at the terminals of the synchronous motor to load changes and minimal energy loss in the power supply network.

Главный контур регулирования напряжения обеспечивает стабилизацию напряжения в узле нагрузки путем изменения реактивного тока в питающей электрической сети. The main voltage control circuit provides voltage stabilization in the load node by changing the reactive current in the supply network.

Обратная связь по напряжению на обмотке статора, включающая пороговый элемент 12, одновибратор 9, первый апериодический фильтр 6 с управляемой постоянной времени, первый 2 и второй 8 триггеры Шмитта, второй апериодический фильтр 5 и элемент И 10, предназначена для кратковременного увеличения тока обмотки возбуждения при снижении напряжения на обмотке статора, т.е. обеспечения режима форсированного тока возбуждения. Временные диаграммы работы устройства в этом режиме показаны на фиг. 2, где выходные сигналы элементов обозначены символом "U" с индексом, соответствующим номеру элемента на функциональной схеме (фиг. 1), U0 - напряжение переключения порогового элемента 12, U1, U2 - напряжения переключения триггеров Шмитта 2 и 8.Voltage feedback on the stator winding, including a threshold element 12, a single vibrator 9, the first aperiodic filter 6 with a controlled time constant, the first 2 and second 8 Schmitt triggers, the second aperiodic filter 5 and the And 10 element, is designed for a short-term increase in the field current at reducing the voltage across the stator winding, i.e. providing a forced excitation current mode. Timing diagrams of the operation of the device in this mode are shown in FIG. 2, where the output signals of the elements are indicated by the symbol "U" with the index corresponding to the number of the element in the functional diagram (Fig. 1), U 0 is the switching voltage of the threshold element 12, U 1 , U 2 are the switching voltage of Schmitt triggers 2 and 8.

Уровень переключения порогового элемента 12 соответствует амплитудному значению переменного напряжения, при котором требуется увеличение тока возбуждения для обеспечения устойчивой работы двигателя. Если изменения напряжения в сети не превышает допустимых значений, на выходе порогового элемента 12 формируются импульсы, соответствующие интервалам, в течение которых амплитудные значения выходного напряжения измерительного трансформатора 19 превышают уровень переключения порогового элемента 12. Эти импульсы, следующие с удвоенной частотой питающей сети, поступают на вход одновибратора 6, выполняющего роль преобразователя импульсов в сигнал логического уровня, на выходе которого при этом действует напряжение с уровнем логической единицы. Сигнал с выхода одновибратора 9 поступает на вход первого апериодического фильтра 6 и одновременно устанавливает необходимое значение его постоянной времени. В результате этого при нормальном режиме напряжения в сети на выходе апериодического фильтра 6 действует высокий потенциал, вызывающий переключение первого триггера Шмитта 2. Инверсный выход этого триггера подключен к первому входу логического элемента И 10. Следовательно, на выходе элемента И 10 действует сигнал с уровнем логического нуля, который не оказывает влияния на процессы регулирования тока возбуждения. The switching level of the threshold element 12 corresponds to the amplitude value of the alternating voltage, at which an increase in the excitation current is required to ensure stable operation of the motor. If the voltage changes in the network do not exceed the permissible values, at the output of the threshold element 12, pulses are generated corresponding to the intervals during which the amplitude values of the output voltage of the measuring transformer 19 exceed the switching level of the threshold element 12. These pulses, following with a doubled frequency of the supply network, are fed to the input of a single-vibrator 6, which acts as a converter of pulses into a signal of a logical level, at the output of which a voltage with a logic level of one Itza. The signal from the output of the one-shot 9 is fed to the input of the first aperiodic filter 6 and at the same time sets the required value of its time constant. As a result of this, during normal voltage mode at the output of the aperiodic filter 6, a high potential acts, causing the first Schmitt trigger to switch 2. The inverse output of this trigger is connected to the first input of the AND 10 logic element. Therefore, a signal with a logic level acts on the output of the And 10 element zero, which does not affect the regulation of the excitation current.

Сигнал с уровнем логического нуля с выхода первого триггера Шмитта 2 поступает на вход второго апериодического фильтра 5, на выходе которого также действует напряжение низкого уровня, устанавливающее второй триггер Шмитта 8 в состояние логической единицы на инверсном выходе. A signal with a logic zero level from the output of the first Schmitt trigger 2 is fed to the input of the second aperiodic filter 5, the output of which also has a low level voltage, which sets the second Schmitt trigger 8 to the state of the logic unit at the inverse output.

При снижении напряжения (амплитудное значение напряжения сети не достигает уровня переключения порогового элемента 12) формирование импульсов на выходе порогового элемента 12 прекращается. Сигнал на выходе одновибратора 9 принимает значение уровня логического нуля (момент t1), который поступает на информационный вход первого апериодического фильтра 6 и одновременно переключает (уменьшает) его постоянную времени. Напряжение на выходе фильтра 6 уменьшается, что приводит к переключению первого триггера Шмитта 2 (момент t2). Сигнал с уровнем логической единицы с инверсного выхода первого триггера Шмитта 2 поступает на первый вход логического элемента И 10. Поскольку на втором входе этого элемента также действует сигнал с уровнем логической единицы с выхода второго триггера Шмитта 8, то на его выходе также формируется сигнал логической единицы, который поступает на вход регулятора реактивного тока 7. Таким образом, изменяется уставка задания тока (например, увеличивается на 40%).When the voltage decreases (the amplitude value of the network voltage does not reach the switching level of the threshold element 12), the formation of pulses at the output of the threshold element 12 stops. The signal at the output of the one-shot 9 takes a value of the logic zero level (moment t 1 ), which is fed to the information input of the first aperiodic filter 6 and at the same time switches (decreases) its time constant. The voltage at the output of the filter 6 decreases, which leads to the switching of the first Schmitt trigger 2 (time t 2 ). The signal with the level of a logical unit from the inverse output of the first Schmitt trigger 2 is fed to the first input of the logical element And 10. Since the second input of this element also has a signal with the level of a logical unit from the output of the second Schmitt trigger 8, a signal of a logical unit is also generated at its output , which is fed to the input of the reactive current regulator 7. Thus, the current setpoint is changed (for example, it increases by 40%).

Режим форсированного тока заканчивается при увеличении амплитудного значения тока до уровня переключения порогового элемента 12 (момент t3). При этом длительность указанного режима не может превышать значения, задаваемого реле времени, которое работает следующим образом.The forced current mode ends when the amplitude of the current increases to the switching level of the threshold element 12 (moment t 3 ). Moreover, the duration of the specified mode cannot exceed the value set by the time relay, which operates as follows.

При переключении первого триггера Шмитта 2 напряжение с уровнем логической единицы поступает на вход второго апериодического фильтра 5, что вызывает увеличение его выходного сигнала. По истечении заданного интервала времени, определяемого параметрами фильтра 5, происходит переключение второго триггера Шмитта 8, сигнал логического нуля с инверсного выхода которого поступает на вход элемента И 10 и отключает режим форсированного тока. Стандартная настройка длительности протекании форсированного тока - 1 мин. When switching the first Schmitt trigger 2, the voltage with the level of a logical unit goes to the input of the second aperiodic filter 5, which causes an increase in its output signal. After a predetermined time interval determined by the parameters of the filter 5, the second Schmitt trigger 8 switches, the logical zero signal from the inverse output of which goes to the input of the And 10 element and turns off the forced current mode. The standard setting for the duration of the forced current flow is 1 min.

Таким образом, в предлагаемом устройстве при снижении напряжения в сети обеспечивается увеличение тока возбуждения для устойчивой работы двигателя. При этом сигнал форсировки формируется в зависимости от мгновенного значения напряжения, благодаря чему обеспечивается максимальное быстродействие перехода в режим форсированного тока. Этот фактор имеет определяющее значение для надежного регулирования двигателя при больших колебаниях напряжения, вызванных процессами при включениях мощных нагрузок, например пусках синхронных или асинхронных двигателей. Thus, in the proposed device, while reducing the voltage in the network provides an increase in the excitation current for stable operation of the motor. In this case, the forcing signal is formed depending on the instantaneous voltage value, which ensures maximum speed of transition to the forced current mode. This factor is crucial for reliable regulation of the engine with large voltage fluctuations caused by processes when turning on powerful loads, for example, starts of synchronous or asynchronous motors.

Следовательно, предлагаемое устройство для управления возбуждением синхронного двигателя обеспечивает надежное регулирование двигателя во всех режимах, в том числе при больших колебаниях напряжения. Therefore, the proposed device for controlling the excitation of a synchronous motor provides reliable regulation of the motor in all modes, including with large voltage fluctuations.

Использование в известном устройстве для управления синхронного двигателя дополнительно порогового элемента, одновибратора, первого апериодического фильтра с управляемой постоянной времени, второго апериодического фильтра, двух триггеров Шмитта и элемента И позволит повысить надежность регулирования синхронного двигателя. The use in the known device for controlling a synchronous motor of an additional threshold element, a single vibrator, a first aperiodic filter with a controlled time constant, a second aperiodic filter, two Schmitt triggers and element And will improve the reliability of regulation of a synchronous motor.

Claims (1)

Устройство для управления возбуждением синхронного двигателя, содержащее трансформатор напряжения и трансформатор тока, подключенные к статорной цепи синхронного двигателя, измерительный преобразователь напряжения, включенный между выходом трансформатора напряжения и вычитающим входом регулятора напряжения, суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика напряжения, а выход подключен к второму суммирующему входу регулятора реактивного тока, измерительный преобразователь активного тока и измерительный преобразователь реактивного тока, информационные входы которых объединены и подключены к выходу трансформатора тока, управляющие входы измерительных преобразователей активного и реактивного токов объединены и подключены к выходу трансформатора напряжения, выход измерительного преобразователя активного тока подключен через дифференцирующий блок к первому суммирующему входу регулятора реактивного тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя реактивного тока, а выход подключен к второму суммирующему входу регулятора тока возбуждения, первый суммирующий вход которого соединен с выходом задатчика тока возбуждения, вычитающий вход соединен с выходом датчика тока возбуждения, включенного в цепь ротора двигателя, а выход подключен к входу тиристорного управляемого выпрямителя, выход которого подключен к ротору синхронного двигателя, отличающееся тем, что в него введены пороговый элемент, одновибратор, первый апериодический фильтр с управляемой постоянной времени, два триггера Шмитта, второй апериодический фильтр и логический элемент И, при этом пороговый элемент, одновибратор, первый апериодический фильтр и первый триггер Шмитта соединены последовательно, вход порогового элемента подключен к выходу трансформатора напряжения, управляющий вход первого апериодического фильтра подключен к выходу одновибратора, выход первого триггера Шмитта подключен к первому входу элемента И непосредственно, а ко второму входу этого элемента - через последовательно соединенные второй апериодический фильтр и второй триггер Шмитта, выход элемента И соединен с третьим суммирующим входом регулятора тока возбуждения. A device for controlling the excitation of a synchronous motor, comprising a voltage transformer and a current transformer connected to the stator circuit of the synchronous motor, a voltage transducer connected between the output of the voltage transformer and the subtracting input of the voltage regulator, the summing input of which is connected to the output of the voltage regulator, and the output is connected to the second the summing input of the reactive current regulator, the measuring transducer of the active current and the measuring transducer active current, the information inputs of which are combined and connected to the output of the current transformer, the control inputs of the measuring transducers of active and reactive currents are combined and connected to the output of the voltage transformer, the output of the measuring transformer of the active current is connected through a differentiating unit to the first summing input of the reactive current regulator, the subtracting input of which connected to the output of the measuring transducer of reactive current, and the output is connected to the second summing input regulate a field of the excitation current, the first summing input of which is connected to the output of the excitation current setter, the subtracting input is connected to the output of the excitation current sensor included in the motor rotor circuit, and the output is connected to the input of the thyristor controlled rectifier, the output of which is connected to the rotor of the synchronous motor, characterized in that a threshold element, a single vibrator, a first aperiodic filter with a controlled time constant, two Schmitt triggers, a second aperiodic filter and a logical element And are introduced into it, while the burner element, one-shot, the first aperiodic filter and the first Schmitt trigger are connected in series, the input of the threshold element is connected to the output of the voltage transformer, the control input of the first aperiodic filter is connected to the output of the one-shot, the output of the first Schmitt trigger is connected directly to the first input of the element And, and to the second input of this element - through a second aperiodic filter and a second Schmitt trigger connected in series, the output of the And element is connected to the third summing input controller and the excitation current.
RU97113066A 1997-07-30 1997-07-30 Synchronous motor field control device RU2122277C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97113066A RU2122277C1 (en) 1997-07-30 1997-07-30 Synchronous motor field control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97113066A RU2122277C1 (en) 1997-07-30 1997-07-30 Synchronous motor field control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2122277C1 true RU2122277C1 (en) 1998-11-20
RU97113066A RU97113066A (en) 1999-02-10

Family

ID=20195828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97113066A RU2122277C1 (en) 1997-07-30 1997-07-30 Synchronous motor field control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2122277C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492572C2 (en) * 2011-07-08 2013-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Device of analog sensor of phase shift angle between voltage and current

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник по автоматизированному электроприводу,/ Под ред. Елисеева В.А. и др.- М.: Энергоатомиздат, 1983, с.290-293. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492572C2 (en) * 2011-07-08 2013-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Device of analog sensor of phase shift angle between voltage and current

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4482852A (en) Motor slip controller for AC motors
US5801459A (en) Control equipment for a series capacitor connected into an electric power line
RU2122277C1 (en) Synchronous motor field control device
US3902076A (en) Generator monitoring circuit
RU2687049C1 (en) Method of driving electric aggregate with asynchronous generator
GB2114780A (en) Current control pulse width modulated inverter machine drive system
SU1467663A1 (en) Device for automatic adjustment of compensation current in single-phase ground-fault mode of open-mine electric network
RU2020714C1 (en) Nonreversing dc electric drive
CA1198769A (en) Apparatus and methods for controlling induction motors
US6177781B1 (en) Power-factor improvement device
SU1408000A1 (en) Device for monitoring productivity of spinning machine
SU1658332A1 (en) Device for transformer voltage governor control
SU758459A1 (en) Generator voltage regulator
SU1145445A1 (en) Electric drive with pulse-frequency control
SU817951A1 (en) Adjustable dc drive
RU1793527C (en) Device for control over frequency-controlled asynchronous electric drive
SU788339A1 (en) Dc regulator
RU2095931C1 (en) Method for control of direct current electric drive
SU1086412A1 (en) A.c.voltage stabilizer
GB2071432A (en) Apparatus for Converting a Direct Input Voltage into an Alternating Output Voltage
RU2345461C1 (en) Device for voltage control and loads alignment in parallel operating generators
SU1601729A2 (en) Method of controlling single-winding motor of oscillating motion
SU1001413A1 (en) Method of control of group of dc electric drives
SU1249674A1 (en) Method of controlling frequency converter
SU974535A1 (en) Gate-type dc electric drive