RU2761865C1 - Method for starting a synchronous machine (options) - Google Patents

Method for starting a synchronous machine (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2761865C1
RU2761865C1 RU2021112460A RU2021112460A RU2761865C1 RU 2761865 C1 RU2761865 C1 RU 2761865C1 RU 2021112460 A RU2021112460 A RU 2021112460A RU 2021112460 A RU2021112460 A RU 2021112460A RU 2761865 C1 RU2761865 C1 RU 2761865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synchronous machine
angle
thyristors
rotor
dependent inverter
Prior art date
Application number
RU2021112460A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Геннадьевич Паймурзов
Владимир Федорович Ильин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА"
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 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА"
Priority to RU2021112460A priority Critical patent/RU2761865C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761865C1 publication Critical patent/RU2761865C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/46Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used to control a synchronous machine, in particular to control a synchronous machine in the mode of a valve motor. The voltage in the non-streamlined current of the dependent inverter is measured in the phase winding of the synchronous machine. The phase of this voltage is measured and compared with the specified phase setting. The angle of rotation is calculated, simulating the angular movement of the rotor of a synchronous machine during the period of time between the commutations of the thyristors of the dependent inverter. It is compared with the specified angle setting and the specified switching of the thyristors of the dependent inverter is carried out when the calculated angle of rotation is reached with the given angle setting or the measured voltage phase is reached in the phase winding of the synchronous machine with the specified phase setting in the non-streamlined current of the dependent inverter. In the second version of the starting method, the specified switching of the thyristors of the dependent inverter is carried out if the measured phase of the voltage in the phase winding of the synchronous machine that is not streamlined by the current of the dependent inverter is not less than the specified setting of the phase and the determined angle of rotation of the rotor of the synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter is not less than the specified setting of the angle; or it is carried out at the moment of reaching the calculated angle of rotation that simulates the angular movement of the rotor of a synchronous machine during the period of time between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, given by the setting of the angle.
EFFECT: increasing the reliability of starting a synchronous machine. In the first version of the method for starting a synchronous machine connected to the network through a series-connected rectifier and a dependent inverter, switching the thyristors of the dependent inverter, the synchronous machine is accelerated to a given setpoint of the angular rotation speed.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления синхронной машиной, в частности для управления синхронной машиной в режиме вентильного электродвигателя.The invention relates to electrical engineering and can be used to control a synchronous machine, in particular to control a synchronous machine in the mode of a valve motor.

Известен способ пуска синхронной машины в режиме вентильного электродвигателя (Ильин, В.И., Гинзбург, С.М., Севастьянова, В.Н. О пуске синхронной машины в режиме вентильного двигателя с имитатором положения ротора. – М.: Журнал «Электричество». – 1982. – № 2. – С. 55 – 59), подключённой к питающей сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, по которому, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени (во временной интервал) между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора в момент сравнения вычисленного угла поворота с заданной уставкой угла.A known method of starting a synchronous machine in the mode of a valve motor (Ilyin, V.I., Ginzburg, S.M., Sevastyanova, V.N. ". - 1982. - No. 2. - P. 55 - 59), connected to the mains through a series-connected rectifier and a dependent inverter, through which, by switching the thyristors of the dependent inverter, accelerate the synchronous machine to a given setting of the angular speed of rotation, calculate the angle of rotation imitating the angular movement of the rotor of a synchronous machine in the period of time (in the time interval) between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, and the said commutation of the thyristors of the dependent inverter is carried out at the moment of comparing the calculated angle of rotation with the given setting of the angle.

Недостаток способа связан с тем, что имитирующее угловое перемещение ротора синхронной машины не синхронизировано с угловым положением ротора синхронной машины, в результате чего:The disadvantage of this method is associated with the fact that the simulating angular movement of the rotor of a synchronous machine is not synchronized with the angular position of the rotor of a synchronous machine, as a result of which:

развиваемый синхронной машиной электромагнитный момент может иметь знакопеременный характер, что приводит к колебаниям вала ротора синхронной машины и механизмов, приводимых во вращении синхронной машиной, что снижает сроки эксплуатации механизмов;the electromagnetic moment developed by a synchronous machine can have an alternating character, which leads to oscillations of the rotor shaft of a synchronous machine and mechanisms driven in rotation by a synchronous machine, which reduces the service life of the mechanisms;

развиваемый синхронной машиной электромагнитный момент может не достичь оптимального значения, что затягивает время пуска синхронной машины и увеличивает тепловую загрузку тиристоров, в результате снижаются надёжность пуска.the electromagnetic torque developed by the synchronous machine may not reach the optimal value, which delays the starting time of the synchronous machine and increases the thermal load of the thyristors, as a result, the starting reliability decreases.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является способ пуска синхронной машины в режиме вентильного электродвигателя (SU1339847A1, опубликовано 23.09.87), подключённой к питающей сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, по которому, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и контролируют достижение фазы измеряемого напряжения заданной уставки фазы для осуществления указанной коммутации тиристоров зависимого инвертора.The closest in technical essence, taken as a prototype, is the method of starting a synchronous machine in the mode of a valve motor (SU1339847A1, published 09/23/87) connected to the mains through a series-connected rectifier and a dependent inverter, through which, switching the thyristors of the dependent inverter, accelerate the synchronous the machine to a predetermined setting of the angular speed of rotation, measure the voltage in the phase winding of the synchronous machine, which is not streamlined by the current of the dependent inverter, measure the phase of this voltage, and control the achievement of the phase of the measured voltage at the given setting of the phase to implement the specified commutation of the thyristors of the dependent inverter.

Напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины определяется в основном электродвижущей силой (ЭДС) вращения фазной обмотки статора, формируемой обмоткой возбуждения, которая при вращении ротора синхронной машины принимает синусоидальную форму, а, значит, фаза синусоидального сигнала изменяется в диапазоне от минус 180 до плюс 180 электрических градусов. Также фаза ЭДС вращения, формируемой обмоткой возбуждения, в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины определяет угловое положения ротора синхронной машины. Зная угловое положение ротора синхронной машины, можно формировать воздействие на синхронную машину посредством выпрямителя и зависимого инвертора для создания необходимого электромагнитного момента синхронной машины для её вращения в строго заданную сторону.The voltage in the phase winding of a synchronous machine that is not streamlined by the current of the dependent inverter is mainly determined by the electromotive force (EMF) of rotation of the phase winding of the stator, formed by the excitation winding, which, when the rotor of the synchronous machine rotates, takes a sinusoidal form, which means that the phase of the sinusoidal signal varies in the range from minus 180 up to plus 180 electrical degrees. Also, the phase of the EMF of rotation, formed by the field winding, in the phase winding of the synchronous machine, which is not streamlined by the current of the dependent inverter, determines the angular position of the rotor of the synchronous machine. Knowing the angular position of the rotor of a synchronous machine, it is possible to form an effect on a synchronous machine by means of a rectifier and a dependent inverter to create the necessary electromagnetic moment of a synchronous machine for its rotation in a strictly specified direction.

Недостатки прототипа заключаются в следующем.The disadvantages of the prototype are as follows.

Во-первых, если коммутации тиристоров зависимого инвертора, в частности, первые коммутации тиристоров зависимого инвертора, будут выполнены таким образом, при котором фаза напряжения, контролируемого в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, не достигнет заданного значения, то очередная коммутация тиристоров зависимого инвертора не может быть осуществлена. В этом случае пусковой процесс прерывается и оператором производится повторный пуск синхронной машины, в результате чего время пуска возрастает и надёжность пуска синхронной машины снижается.First, if the switching of the thyristors of the dependent inverter, in particular, the first switching of the thyristors of the dependent the inverter cannot be implemented. In this case, the starting process is interrupted and the operator restarts the synchronous machine, as a result of which the starting time increases and the starting reliability of the synchronous machine decreases.

Во-вторых, из-за ёмкостных связей питающей сети выпрямителя и обмоток статора синхронной машины с «землёй» коммутации тиристоров выпрямителя оказывают влияние на напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке статора синхронной машины, что приводит к недостаточно точным измерениям фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке статора синхронной машины. Это обуславливает снижение электромагнитного момента, развиваемого синхронной машиной, увеличение времени пуска синхронной машины и тепловой нагрузки тиристоров, и как следствие, снижение надёжности пуска синхронной машины.Secondly, due to the capacitive connections of the supply network of the rectifier and the stator windings of the synchronous machine with the "ground", the commutation of the rectifier thyristors affect the voltage in the non-flowing current of the dependent inverter phase winding of the stator of the synchronous machine, which leads to insufficiently accurate measurements of the voltage phase in the non-flowing current dependent inverter to the phase winding of the stator of a synchronous machine. This causes a decrease in the electromagnetic torque developed by the synchronous machine, an increase in the start time of the synchronous machine and the thermal load of the thyristors, and as a consequence, a decrease in the reliability of the synchronous machine start-up.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в том, чтобы производить надёжный пуск синхронной машины без нарушения периодичности коммутаций тиристоров зависимого инвертора, с учётом начального положения ротора синхронной машины и более точного контроля углового положения ротора синхронной машины между очередными коммутациями тиристоров зависимого инвертора.The problem to be solved by the claimed technical solution is to make a reliable start of the synchronous machine without disturbing the switching frequency of the thyristors of the dependent inverter, taking into account the initial position of the rotor of the synchronous machine and more accurate control of the angular position of the rotor of the synchronous machine between the next commutations of the thyristors of the dependent inverter ...

При решении поставленной задачи достигаемый технический результат заключается в повышении надёжности пуска синхронной машины и улучшении технико-экономических показателей силового оборудования.When solving this problem, the achieved technical result consists in increasing the reliability of starting a synchronous machine and improving the technical and economic indicators of power equipment.

В соответствии с первым вариантом предложенного технического решения указанная задача достигается способом пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающемся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора при достижении вычисляемого угла поворота с заданной уставкой угла или достижении измеряемой фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины с заданной уставкой фазы.In accordance with the first version of the proposed technical solution, the specified task is achieved by starting a synchronous machine connected to the network through a series-connected rectifier and a dependent inverter, which consists in the fact that, by switching the thyristors of the dependent inverter, the synchronous machine is accelerated to a given setting of the angular speed of rotation, the voltage is measured in the non-streamlined current of the dependent inverter in the phase winding of the synchronous machine, measure the phase of this voltage and compare it with the given setting of the phase, additionally calculate the angle of rotation that simulates the angular movement of the rotor of the synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, compare it with the given setting of the angle and carry out the specified switching of the thyristors of the dependent inverter upon reaching the calculated angle of rotation with a given setting of the angle or reaching the measured voltage phase in the non-flowing current of the dependent inverter in the phase winding of a synchronous machine with a given phase setting.

Кроме того, первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующего перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.In addition, the first switching of the thyristors of the dependent inverter is carried out according to a certain initial angular position of the rotor of the synchronous machine, and the angle of rotation simulating the movement of the rotor of a synchronous machine in the period between the first and second commutations and the thyristors of the dependent inverter is calculated taking into account a certain initial angular position of the rotor of the synchronous machine.

В соответствии со вторым вариантом предложенного технического решения указанная задача достигается способом пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающемся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла, отсчитывают время от последней очередной коммутации тиристоров зависимого инвертора, определяют период измеряемого напряжения, вычисляют угол поворота ротора синхронной машины с учётом отсчитываемого времени и определяемого периода измеряемого напряжения, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора, если измеряемая фаза напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины не меньше заданной уставкой фазы и определяемый угол поворота ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора не меньше заданной уставкой угла или в момент достижения вычисляемого угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, заданной уставкой угла.In accordance with the second version of the proposed technical solution, the specified task is achieved by starting a synchronous machine connected to the network through a series-connected rectifier and a dependent inverter, which consists in the fact that, by switching the thyristors of the dependent inverter, the synchronous machine is accelerated to a given setting of the angular speed of rotation, the voltage is measured in the non-streamlined current of the dependent inverter in the phase winding of the synchronous machine, measure the phase of this voltage and compare it with the given setting of the phase, additionally calculate the angle of rotation that simulates the angular movement of the rotor of the synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, compare it with the given setting of the angle, count the time from the last regular switching of the thyristors of the dependent inverter, the period of the measured voltage is determined, the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine is calculated, taking into account the counted time and the determined period of the measured voltage, comparing it is set with a given angle setting and the specified switching of the thyristors of the dependent inverter is carried out, if the measured phase of the voltage in the phase winding of the synchronous machine that is not streamlined by the current of the dependent inverter is not less than the given setting of the phase and the determined angle of rotation of the rotor of the synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter is not less than the given by the setting of the angle or at the moment of reaching the calculated angle of rotation that simulates the angular movement of the rotor of a synchronous machine in the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, given by the setting of the angle.

Кроме того, первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующего перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.In addition, the first switching of the thyristors of the dependent inverter is carried out according to a certain initial angular position of the rotor of the synchronous machine, and the angle of rotation simulating the movement of the rotor of a synchronous machine in the period between the first and second commutations and the thyristors of the dependent inverter is calculated taking into account a certain initial angular position of the rotor of the synchronous machine.

Суть предложенных технических решений заключается в том, что использование функций вычисления угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, и сравнения его с заданной уставкой угла даёт возможность устранить прерывания пускового процесса синхронной машины, когда по каким-либо причинам измерение фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины оказываются невыполненными. Посредством функции контроля угла поворота ротора синхронной машины повышается точность определения углового положения ротора синхронной машины, что способствует повышению надёжности пуска синхронной машины. Этим же целям служит функция призванная учитывать начальное угловое положение ротора синхронной машины при первой коммутации тиристоров зависимого инвертора.The essence of the proposed technical solutions lies in the fact that the use of the functions of calculating the angle of rotation that simulates the angular movement of the rotor of a synchronous machine during the period of time between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, and comparing it with a given setting of the angle makes it possible to eliminate interruptions in the starting process of a synchronous machine, when or for reasons, the measurement of the voltage phase in the non-flowing current of the dependent inverter in the phase winding of the synchronous machine turns out to be unfulfilled. By means of the function of controlling the angle of rotation of the rotor of a synchronous machine, the accuracy of determining the angular position of the rotor of a synchronous machine is increased, which contributes to an increase in the reliability of starting a synchronous machine. The same purpose is served by a function designed to take into account the initial angular position of the rotor of a synchronous machine during the first commutation of the thyristors of the dependent inverter.

Сущность предполагаемых изобретений поясняется рисунками, приведёнными на фиг. 1 – 4.The essence of the proposed inventions is illustrated by the figures shown in FIG. 14.

На фиг. 1 приведена одна из возможных функциональных схем реализации первого варианта способа пуска синхронной машины; на фиг. 2 – схема реализации его с учётом начального углового положения ротора синхронной машины; на фиг. 3 приведена одна из возможных функциональных схем реализации второго варианта способа пуска синхронной машины; на фиг. 4 – схема реализации его с учётом начального углового положение ротора синхронной машины. В приведённых схемах приняты следующие обозначения:FIG. 1 shows one of the possible functional diagrams for the implementation of the first variant of the method for starting a synchronous machine; in fig. 2 is a diagram of its implementation, taking into account the initial angular position of the rotor of a synchronous machine; in fig. 3 shows one of the possible functional diagrams for the implementation of the second variant of the method for starting a synchronous machine; in fig. 4 is a diagram of its implementation, taking into account the initial angular position of the rotor of a synchronous machine. In the given diagrams, the following designations are adopted:

синхронная машина;synchronous machine;

зависимый инвертор;dependent inverter;

реактор;reactor;

реактор;reactor;

выпрямитель;rectifier;

блок управления тиристорами выпрямителя;rectifier thyristor control unit;

блок управления тиристорами инвертора;inverter thyristor control unit;

блок формирования импульсов гашения;blanking pulse shaping unit;

блок регулятора тока;current regulator unit;

блок пересчётного кольца;scaling ring block;

блок контроля обесточенного напряжения;de-energized voltage control unit;

первый блок сравнения;the first comparison block;

первый блок задания уставки;the first block for setting the set point;

логический элемент ИЛИ;logical element OR;

имитатор ротора синхронной машины;simulator of a rotor of a synchronous machine;

второй блок задания уставки;second block for setting the set point;

второй блок сравнения;second comparison block;

третий блок задания уставки;the third block for setting the set point;

блок определения начального углового положения ротора синхронной машины;a unit for determining the initial angular position of the rotor of a synchronous machine;

блок вычисления начального состояния пересчётного кольца;unit for calculating the initial state of the scaling ring;

блок вычисления начального состояния имитатора;block for calculating the initial state of the simulator;

логический элемент И;logical element AND;

третий блок сравнения;the third block of comparison;

блок вычисления угла поворота ротора синхронной машины;a unit for calculating the angle of rotation of a rotor of a synchronous machine;

Figure 00000001
– логические сигналы управления тиристорами инвертора;
Figure 00000001
- logical signals to control the inverter thyristors;

Figure 00000002
– сигнал фазы обесточенного напряжения;
Figure 00000002
- phase signal of de-energized voltage;

Figure 00000003
– сигнал уставки фазы;
Figure 00000003
- phase setting signal;

Figure 00000004
– сигнал переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения;
Figure 00000004
- signal for switching the scaling ring in the phase of the de-energized voltage;

Figure 00000005
– сигнал момента коммутации тиристоров инвертора;
Figure 00000005
- signal of the moment of switching the thyristors of the inverter;

Figure 00000006
– сигнал углового ускорения имитатора;
Figure 00000006
- signal of the angular acceleration of the simulator;

Figure 00000007
– сигнал начальной угловой скорости имитатора;
Figure 00000007
- signal of the initial angular velocity of the simulator;

Figure 00000008
– сигнал угла поворота имитатора;
Figure 00000008
- signal of the angle of rotation of the simulator;

Figure 00000009
– сигнал уставки угла поворота поля статора;
Figure 00000009
- signal for setting the angle of rotation of the stator field;

Figure 00000010
– сигнал переключения пересчётного кольца от имитатора;
Figure 00000010
- signal for switching the scaling ring from the simulator;

Figure 00000011
– сигнал переключения пересчётного кольца;
Figure 00000011
- signal for switching the scaling ring;

Figure 00000012
– сигнал начального положения ротора синхронной машины;
Figure 00000012
- signal of the initial position of the rotor of a synchronous machine;

Figure 00000013
– сигналы начального состояния пересчётного кольца;
Figure 00000013
- signals of the initial state of the scaling ring;

Figure 00000014
– сигнал начального угла поворота имитатора;
Figure 00000014
- signal of the initial angle of rotation of the simulator;

Figure 00000015
– сигнал переключения пересчётного кольца по обратной связи;
Figure 00000015
- signal for switching the scaling ring by feedback;

Figure 00000016
– сигнал переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора синхронной машины;
Figure 00000016
- signal for switching the scaling ring according to the angle of rotation of the rotor of a synchronous machine;

Figure 00000017
– сигнал угла поворота ротора;
Figure 00000017
- signal of the angle of rotation of the rotor;

Figure 00000018
– сигнал длительности вычисления угла поворота имитатора с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора;
Figure 00000018
- signal of the duration of calculating the angle of rotation of the simulator from the moment of the last commutation of the thyristors of the dependent inverter;

Figure 00000019
– сигнал периода обесточенного напряжения.
Figure 00000019
- signal of the period of the de-energized voltage.

Схема на фиг. 1 содержит синхронную машину 1, статорная обмотка которой подключена к силовому выходу зависимого инвертора 2, реализованного на тиристорах. Силовой вход зависимого инвертора 2 через реакторы 3 и 4 соединён с силовым выходом выпрямителя 5, реализованного на тиристорах. Силовой вход выпрямителя 5 предназначен для подключения к источнику переменного тока. Управление выпрямителем 5 осуществляется от блока управления тиристорами выпрямителя 6, управление зависимым инвертором 2 – от блока управления тиристорами инвертора 7. Управляющий выход блока управления тиристорами выпрямителя 6 соединён с входом выпрямителя 5 сигналами управления соответствующими тиристорами. Управляющий выход блока управления тиристорами инвертора 7 соединён с входом зависимого инвертора 2 сигналами управления соответствующими тиристорами. Выход гашения блока управления тиристорами инвертора 7 через блок формирования импульсов гашения 8 соединён с первым входом блока управления тиристорами выпрямителя 6, второй вход блока управления тиристорами выпрямителя 6 соединён с выходом блока регулятора тока 9. Выход блока пересчётного кольца 10 логическими сигналами управления тиристорами инвертора

Figure 00000001
соединён со входом блока управления тиристорами инвертора 7 и с логическим входом блока контроля обесточенного напряжения 11, измерительный вход которого соединён с фазами силового выхода зависимого инвертора 2. Первый выход блока контроля обесточенного напряжения 11 соединён с первым входом первого блока сравнения 12 сигналом фазы обесточенного напряжения
Figure 00000002
, а второй вход первого блока сравнения 12 соединён с выходом первого блока задания уставки 13 сигналом уставки фазы
Figure 00000003
, и выход первого блока сравнения 12 соединён с первым входом логического элемента ИЛИ 14 сигналом переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения
Figure 00000004
. Первый вход имитатора ротора синхронной машины 15 соединён с входом блока формирования импульсов гашения 8 сигналом момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, второй вход имитатора ротора синхронной машины 15 соединён соответственно с первым выходом второго блока задания уставки 16 сигналами углового ускорения имитатора
Figure 00000006
и начальной угловой скорости имитатора
Figure 00000007
. Выход имитатора ротора синхронной машины 15 соединён с первым входом второго блока сравнения 17 сигналом угла поворота имитатора
Figure 00000008
, у которого второй вход соединён с выходом третьего блока задания уставки 18 сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, а выход второго блока сравнения 17 соединён со вторым входом логического элемента ИЛИ 14 сигналом переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000010
. Выход логического элемента ИЛИ 14 соединён с первым входом блока пересчётного кольца 10 сигналом переключения пересчётного кольца
Figure 00000011
.The diagram in Fig. 1 contains a synchronous machine 1, the stator winding of which is connected to the power output of the dependent inverter 2, implemented on thyristors. The power input of the dependent inverter 2 through reactors 3 and 4 is connected to the power output of the rectifier 5, implemented on thyristors. The rectifier power input 5 is intended for connection to an alternating current source. The rectifier 5 is controlled from the thyristor control unit of the rectifier 6, the dependent inverter 2 is controlled from the thyristor control unit of the inverter 7. The control output of the thyristor control unit of the rectifier 6 is connected to the rectifier input 5 by the control signals of the corresponding thyristors. The control output of the thyristor control unit of the inverter 7 is connected to the input of the dependent inverter 2 by control signals of the corresponding thyristors. The damping output of the thyristor control unit of the inverter 7 through the damping pulse generation unit 8 is connected to the first input of the rectifier thyristor control unit 6, the second input of the rectifier thyristor control unit 6 is connected to the output of the current regulator unit 9. The output of the scaling ring unit 10 by logical signals to control the inverter thyristors
Figure 00000001
connected to the input of the thyristor control unit of the inverter 7 and to the logic input of the de-energized voltage control unit 11, the measuring input of which is connected to the phases of the power output of the dependent inverter 2. The first output of the de-energized voltage control unit 11 is connected to the first input of the first comparison unit 12 by the de-energized phase signal
Figure 00000002
, and the second input of the first comparison unit 12 is connected to the output of the first setpoint setting unit 13 by a phase setting signal
Figure 00000003
, and the output of the first comparison unit 12 is connected to the first input of the OR gate 14 by a signal for switching the scaling ring in the phase of the de-energized voltage
Figure 00000004
... The first input of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 is connected to the input of the blocking pulse shaping unit 8 by the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
, the second input of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 is connected, respectively, with the first output of the second block for setting the setpoint 16 by signals of the angular acceleration of the simulator
Figure 00000006
and the initial angular velocity of the simulator
Figure 00000007
... The output of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 is connected to the first input of the second comparison unit 17 by the signal of the angle of rotation of the simulator
Figure 00000008
, in which the second input is connected to the output of the third block for setting the setpoint 18 by the setpoint signal for the angle of rotation of the stator field
Figure 00000009
, and the output of the second comparison unit 17 is connected to the second input of the logical element OR 14 by a signal for switching the scaling ring from the simulator
Figure 00000010
... The output of the logical element OR 14 is connected to the first input of the scaling ring block 10 by the scaling ring switching signal
Figure 00000011
...

Схема на фиг. 2 содержит дополнительно блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, выход которого соединён с входом блока вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и первым входом блока вычисления начального состояния имитатора 21 сигналом начального положения ротора синхронной машины

Figure 00000012
. Выход блока вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 соединён со вторым входом блока пересчётного кольца 10 сигналами начального состояния пересчётного кольца
Figure 00000013
. Второй вход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с первым входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, а выход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с третьим входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
.The diagram in Fig. 2 additionally contains a unit for determining the initial angular position of the rotor of the synchronous machine 19, the output of which is connected to the input of the unit for calculating the initial state of the scaling ring 20 and the first input of the unit for calculating the initial state of the simulator 21 by the signal of the initial position of the rotor of the synchronous machine
Figure 00000012
... The output of the block for calculating the initial state of the scaling ring 20 is connected to the second input of the scaling ring block 10 by signals of the initial state of the scaling ring
Figure 00000013
... The second input of the unit for calculating the initial state of the simulator 21 is connected to the first input of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 by the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
, and the output of the unit for calculating the initial state of the simulator 21 is connected to the third input of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 by the signal of the initial angle of rotation of the simulator
Figure 00000014
...

Схема на фиг. 3 содержит дополнительно введённые элементы: логический элемент И 22; третий блок сравнения 23 и блок вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24. При этом выход первого блока сравнения 12 связан с первым входом логического элемента ИЛИ 14 сигналом переключения пересчётного кольца по цепи обратной связи

Figure 00000015
через дополнительный логический элемент И 22 сигналом переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения
Figure 00000004
. Второй вход логического элемента И 22 соединён с выходом третьего блока сравнения 23 сигналом переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора
Figure 00000016
. Первый вход третьего блока сравнения 23 соединён с выходом третьего блока задания уставки 18 сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, а второй вход третьего блока сравнения 23 соединён с выходом блока вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 сигналом угла поворота ротора
Figure 00000017
. Первый вход блока вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 соединён со вторым выходом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом длительности вычисления угла поворота имитатора с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора
Figure 00000018
, а второй вход соединён со вторым выходом блока контроля обесточенного напряжения 11 сигналом периода обесточенного напряжения
Figure 00000019
.The diagram in Fig. 3 contains additionally introduced elements: logical element AND 22; the third comparison unit 23 and the unit for calculating the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine 24. In this case, the output of the first comparison unit 12 is connected to the first input of the OR logic element 14 by the signal for switching the scaling ring through the feedback circuit
Figure 00000015
through an additional logical element AND 22 by a signal for switching the scaling ring in the phase of the de-energized voltage
Figure 00000004
... The second input of the logical element And 22 is connected to the output of the third comparison unit 23 by the signal for switching the scaling ring by the angle of rotation of the rotor
Figure 00000016
... The first input of the third block of comparison 23 is connected to the output of the third block of setting the setpoint 18 by the setting signal of the angle of rotation of the stator field
Figure 00000009
, and the second input of the third comparison unit 23 is connected to the output of the unit for calculating the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine 24 by the signal of the angle of rotation of the rotor
Figure 00000017
... The first input of the unit for calculating the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine 24 is connected to the second output of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 by the signal of the duration of the calculation of the angle of rotation of the simulator from the moment of the last switching of the thyristors of the dependent inverter
Figure 00000018
, and the second input is connected to the second output of the de-energized voltage control unit 11 by the signal of the de-energized voltage period
Figure 00000019
...

Схема на фиг. 4 отличается от приведённой на фиг. 3 тем, что содержит блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, блок вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и блок вычисления начального состояния имитатора 21, которые соединены, как указано на фиг. 2. А именно выход блока вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 соединён со вторым входом блока пересчётного кольца 10 сигналами начального состояния пересчётного кольца

Figure 00000013
. Второй вход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с первым входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, а выход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с третьим входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
.The diagram in Fig. 4 differs from that shown in FIG. 3 in that it contains a unit for determining the initial angular position of the rotor of the synchronous machine 19, a unit for calculating the initial state of the scaling ring 20 and a unit for calculating the initial state of the simulator 21, which are connected, as indicated in FIG. 2. Namely, the output of the unit for calculating the initial state of the scaling ring 20 is connected to the second input of the block of the scaling ring 10 by signals of the initial state of the scaling ring
Figure 00000013
... The second input of the unit for calculating the initial state of the simulator 21 is connected to the first input of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 by the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
, and the output of the unit for calculating the initial state of the simulator 21 is connected to the third input of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 by the signal of the initial angle of rotation of the simulator
Figure 00000014
...

Техническое решение на фиг. 1 работает следующим образом. В любой момент времени, кроме момента коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, при разгоне синхронной машины 1 проводят ток выпрямителя 5 только два плеча тиристорного моста зависимого инвертора 2: один в катодной группе одной фазы тиристорного моста, другой в анодной группе другой фазы тиристорного моста. Таким образом, синхронная машина 1 одной фазой статора подключена к реактору 3, а другой фазой статора – к реактору 4. Плечи третьей фазы тиристорного моста зависимого инвертора 2 обесточены, а, значит, фаза статора синхронной машины 1, подключённая к этой фазе тиристорного моста, также обесточена. Включение пары плеч тиристорного моста зависимого инвертора 2 производится блоком управления тиристорами инвертора 7. Включение той или иной пары плеч тиристорного моста зависимого инвертора 2 зависит от логических сигналов управления тиристорами инвертора

Figure 00000001
, определяемых состоянием выхода блока пересчётного кольца 10, которые обуславливают и режим функционирования блока контроля обесточенного напряжения 11.The technical solution in FIG. 1 works as follows. At any time, except for the moment of switching the thyristors of the dependent inverter 2, when the synchronous machine 1 accelerates, only two arms of the thyristor bridge of the dependent inverter 2 conduct current during acceleration of the synchronous machine 1: one in the cathode group of one phase of the thyristor bridge, the other in the anode group of the other phase of the thyristor bridge. Thus, synchronous machine 1 is connected by one stator phase to reactor 3, and by the other stator phase to reactor 4. The arms of the third phase of the thyristor bridge of dependent inverter 2 are de-energized, which means that the stator phase of synchronous machine 1 connected to this phase of the thyristor bridge is also de-energized. A pair of thyristor bridge arms of the dependent inverter 2 is switched on by the thyristor control unit of the inverter 7. The switching on of one or another pair of thyristor bridge arms of the dependent inverter 2 depends on the logic signals for controlling the thyristors of the inverter
Figure 00000001
, determined by the state of the output of the unit of the scaling ring 10, which also determine the mode of operation of the control unit for de-energized voltage 11.

Естественная коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 на средних и высоких частотах вращения ротора синхронной машины 1 осуществляется за счёт ЭДС вращения статора, т.е. за счёт реактивной мощности синхронной машины 1. При пуске синхронной машины 1 из неподвижного состояния, что соответствует области нулевой и низких частот вращения ротора синхронной машины, ЭДС вращения статора недостаточно для естественной коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, поэтому применяют принудительную коммутацию тиристоров зависимого инвертора 2 за счёт перевода тиристоров выпрямителя 5 в инверторный режим. Работу выпрямителя 5 определяет блок управления тиристорами выпрямителя 6 так, что при отсутствии сигнала на выходе блока формирования импульсов гашения 8 выпрямитель 5 формирует ток в соответствии с воздействием блока регулятора тока 9. Если блок формирования импульсов гашения 8 выдаёт импульсный сигнал, то в течение действия этого сигнала выпрямитель 5 переводится в инверторный режим и его ток прекращается, при этом производится восстановление запирающих свойств тиристоров моста зависимого инвертора 2. Блок формирования импульсов гашения 8 формирует импульсный сигнал гашения по сигналу момента коммутации тиристоров инвертора

Figure 00000005
, поступающему от блока управления тиристорами инвертора 7 в момент переключения пересчётного кольца сигналом переключения пересчётного кольца
Figure 00000011
. В новом состоянии пересчётного кольца сочетание проводящих плеч зависимого инвертора 2 такое, что поле статора синхронной машины 1 по отношению к предыдущему его состоянию отличается на 60 электрических градусов по ходу направления вращения ротора синхронной машины 1. Значение этого угла записывается в третьем блоке задания уставки 18. По логическим сигналам управления тиристорами инвертора
Figure 00000001
с выхода блока пересчётного кольца 10 блоком контроля обесточенного напряжения 11 производятся измерения напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора 2 фазной обмотке синхронной машины 1 и определение фазы измеряемого напряжения в зависимости от того, какая группа тиристорного моста зависимого инвертора 2, анодная или катодная, будет коммутировать. Текущий результат фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора 2 фазной обмотке статора синхронной машины 1 сигналом фазы обесточенного напряжения
Figure 00000002
подаётся на первый вход первого блока сравнения и сравнивается с сигналом уставки фазы
Figure 00000003
, результат сравнения подаётся на выход первого блока сравнения сигналом переключения пересчётного кольца по фазе
Figure 00000004
. Таким образом, осуществляется обратная связь по угловому положению ротора синхронной машины.Natural switching of the thyristors of the dependent inverter 2 at medium and high rotor speeds of the synchronous machine 1 is carried out due to the EMF of the stator rotation, i.e. due to the reactive power of the synchronous machine 1. When starting the synchronous machine 1 from a stationary state, which corresponds to the region of zero and low rotational speeds of the rotor of the synchronous machine, the EMF of the stator rotation is not enough for natural switching of the thyristors of the dependent inverter 2, therefore, forced switching of the thyristors of the dependent inverter 2 is used for by converting the thyristors of the rectifier 5 to the inverter mode. The operation of the rectifier 5 is determined by the thyristor control unit of the rectifier 6 so that in the absence of a signal at the output of the quenching pulse shaping unit 8, the rectifier 5 generates a current in accordance with the action of the current regulator unit 9. If the quenching pulse shaping unit 8 emits a pulse signal, then during this signal, the rectifier 5 is transferred to the inverter mode and its current is stopped, while the locking properties of the thyristors of the bridge of the dependent inverter 2 are restored.
Figure 00000005
coming from the thyristor control unit of the inverter 7 at the moment of switching the scaling ring by the scaling ring switching signal
Figure 00000011
... In the new state of the scaling ring, the combination of the conducting arms of the dependent inverter 2 is such that the stator field of the synchronous machine 1 in relation to its previous state differs by 60 electrical degrees in the direction of rotation of the rotor of the synchronous machine 1. The value of this angle is recorded in the third block of setting the setpoint 18. By logic signals to control the inverter thyristors
Figure 00000001
from the output of the scaling ring unit 10, the dead voltage control unit 11 measures the voltage in the non-flowing current of the dependent inverter 2 in the phase winding of the synchronous machine 1 and determines the phase of the measured voltage depending on which group of the thyristor bridge of the dependent inverter 2, anode or cathode, will commute. The current result of the voltage phase in the non-streamlined dependent inverter 2 phase stator winding of a synchronous machine 1 by the signal of the de-energized voltage phase
Figure 00000002
is fed to the first input of the first comparison block and is compared with the phase setpoint signal
Figure 00000003
, the result of the comparison is fed to the output of the first comparison block by the signal for switching the scaling ring in phase
Figure 00000004
... Thus, feedback is provided on the angular position of the rotor of the synchronous machine.

Имитатор ротора синхронной машины 15 производит вычисления угла поворота имитатора с учётом сигнала углового ускорения имитатора

Figure 00000006
и сигнала начальной угловой скорости имитатора
Figure 00000007
, а в момент появления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, поступающего с выхода гашения блока управления тиристорами инвертора 7 на вход блока формирования импульсов гашения 8, угол поворота имитатора обнуляется. Значение угла поворота имитатора через первый выход имитатора ротора синхронной машины 15 подаётся в виде сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000008
на первый вход второго блока сравнения 17 и сравнивается с сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, результат сравнения подаётся на выход второго блока сравнения 17 сигналом переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000020
.The simulator of the rotor of the synchronous machine 15 calculates the angle of rotation of the simulator, taking into account the signal of the angular acceleration of the simulator
Figure 00000006
and the signal of the initial angular velocity of the simulator
Figure 00000007
, and at the moment of the appearance of the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
coming from the quenching output of the thyristor control unit of the inverter 7 to the input of the quenching pulse shaping unit 8, the angle of rotation of the simulator is reset to zero. The value of the angle of rotation of the simulator through the first output of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 is supplied as a signal of the angle of rotation of the simulator
Figure 00000008
to the first input of the second comparison unit 17 and is compared with the signal for setting the angle of rotation of the stator field
Figure 00000009
, the result of comparison is fed to the output of the second block of comparison 17 by the signal of switching the scaling ring from the simulator
Figure 00000020
...

Переключение состояния пересчётного кольца производится по сигналу переключения пересчётного кольца

Figure 00000011
, поступающего с выхода логического элемента ИЛИ 14, формируемого в момент поступления любого из сигналов с выходов первого и второго блоков сравнения 12 и 17 соответственно: сигнала переключения пересчётного кольца по фазе
Figure 00000004
или сигнала переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000020
. При этом происходит включение следующей пары плеч тиристорного моста зависимого инвертора 2 и измерение напряжения другой фазной обмотки статора синхронной машины 1, которая обесточивается, и запускается следующий цикл определения момента переключения пересчётного кольца. Если по каким-либо причинам сигнал переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения
Figure 00000004
, относящийся к обратной связи по угловому положению ротора синхронной машины, от первого блока сравнения 12 отсутствует, то переключение состояния пересчётного кольца будет осуществляться по сигналу переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000020
в момент достижения вычисленного сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000008
сигнала уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
. Таким образом, устраняются возможные нарушения периодичности коммутаций тиристоров зависимого инвертора 2, которые, как правило, возникают в пусковой период, вызывая необходимость оперативных действий для повторного пуска синхронной машины 1.The switching of the state of the scaling ring is carried out by the signal of switching the scoring ring
Figure 00000011
, coming from the output of the logical element OR 14, formed at the moment of receipt of any of the signals from the outputs of the first and second comparison units 12 and 17, respectively: the signal for switching the scaling ring in phase
Figure 00000004
or the signal for switching the scaling ring from the simulator
Figure 00000020
... In this case, the next pair of arms of the thyristor bridge of the dependent inverter 2 is turned on and the voltage of the other phase winding of the stator of the synchronous machine 1 is measured, which is de-energized, and the next cycle for determining the moment of switching the scaling ring starts. If, for some reason, the switching signal of the scaling ring in the phase of the de-energized voltage
Figure 00000004
, related to the feedback on the angular position of the rotor of a synchronous machine, from the first comparison unit 12 is absent, then the switching of the state of the scaling ring will be carried out by the scaling ring switching signal from the simulator
Figure 00000020
at the moment of reaching the calculated signal of the angle of rotation of the simulator
Figure 00000008
signal for setting the angle of rotation of the stator field
Figure 00000009
... Thus, possible violations of the switching frequency of the thyristors of the dependent inverter 2 are eliminated, which, as a rule, occur during the start-up period, causing the need for prompt action to restart the synchronous machine 1.

В техническом решении на фиг. 2 дополнительно учитывается начальное угловое положение ротора синхронной машины перед первой коммутацией тиристоров зависимого инвертора 2, для определения которого может быть использован типовой блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, применяемый в инженерной практике. Сигнал начального положения ротора синхронной машины

Figure 00000012
с выхода блока определения начального углового положения ротора синхронной машины 19 поступает одновременно на блок вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и блок вычисления начального состояния имитатора 21. По сигналу начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
блоком вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 формируются сигналы начального состояния пересчётного кольца
Figure 00000013
, которые устанавливают начальное состояние пересчётного кольца для первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, обеспечивающее электромагнитный момент синхронной машины 1, необходимый для вращения ротора в заданную сторону с первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2.In the technical solution shown in FIG. 2 additionally takes into account the initial angular position of the rotor of the synchronous machine before the first switching of the thyristors of the dependent inverter 2, to determine which a typical unit for determining the initial angular position of the rotor of the synchronous machine 19, used in engineering practice, can be used. Signal of the starting position of the rotor of a synchronous machine
Figure 00000012
from the output of the unit for determining the initial angular position of the rotor of the synchronous machine 19 is fed simultaneously to the unit for calculating the initial state of the scaling ring 20 and the unit for calculating the initial state of the simulator 21. According to the signal of the initial position of the rotor of the synchronous machine
Figure 00000012
the unit for calculating the initial state of the scaling ring 20 generates signals of the initial state of the scoring ring
Figure 00000013
, which set the initial state of the scaling ring for the first switching of the thyristors of the dependent inverter 2, which provides the electromagnetic torque of the synchronous machine 1, which is necessary to rotate the rotor in a given direction from the first switching of the thyristors of the dependent inverter 2.

В то же время блоком вычисления начального состояния имитатора 21 по сигналу начального положения ротора синхронной машины

Figure 00000012
формируется сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
, который в момент поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
на его первый вход записывается как начальное значение угла поворота имитатора ротора синхронной машины 15, а сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
обнуляется. Таким образом, в условиях первой коммутации тиристоров зависимого инвертора производится вычисление сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000021
с учётом сигнала начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
. Во всех последующих циклах переключения состояний пересчётного кольца в моменты поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
на первый вход имитатора ротора синхронной машины 15 записывается как нулевое значение угла поворота имитатора ротора, т.е. устройство работает аналогично устройству на фиг. 1.At the same time, the unit for calculating the initial state of the simulator 21 according to the signal of the initial position of the rotor of the synchronous machine
Figure 00000012
a signal of the initial angle of rotation of the simulator is generated
Figure 00000014
, which at the moment of receipt of the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
to its first input is written as the initial value of the angle of rotation of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15, and the signal of the initial angle of rotation of the simulator
Figure 00000014
is reset to zero. Thus, under the conditions of the first switching of the thyristors of the dependent inverter, the signal of the rotation angle of the simulator is calculated
Figure 00000021
taking into account the signal of the initial position of the rotor of the synchronous machine
Figure 00000012
... In all subsequent cycles of switching the states of the scaling ring at the moments of arrival of the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
the first input of the rotor simulator of the synchronous machine 15 is written as a zero value of the angle of rotation of the rotor simulator, i.e. the device operates in a similar manner to that of FIG. one.

В техническом решении на фиг. 3 обратная связь по угловому положению ротора синхронной машины 1 осуществляется сигналом переключения пересчётного кольца по обратной связи

Figure 00000015
с использованием двух сигналов: сигнала переключения пересчётного кольца по фазе
Figure 00000004
, поступающего с первого блока сравнения 12, как на фиг. 1, и сигнала переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора
Figure 00000016
, поступающего с третьего блока сравнения 23, объединённых через логический элемент И 22.In the technical solution shown in FIG. 3 feedback on the angular position of the rotor of a synchronous machine 1 is carried out by a signal of switching the scaling ring by feedback
Figure 00000015
using two signals: phase scaling ring switching signal
Figure 00000004
coming from the first comparison unit 12 as in FIG. 1, and the signal for switching the scaling ring by the angle of rotation of the rotor
Figure 00000016
, coming from the third block of comparison 23, combined through a logical element And 22.

Сигнал переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора

Figure 00000016
формируется следующим образом. Измеряемый в блоке контроля обесточенного напряжения 11 период напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора 2 фазной обмотке синхронной машины 1 передаётся на блок вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 сигналом периода обесточенного напряжения
Figure 00000019
, на другой вход которого с имитатора ротора синхронной машины 15 поступает сигнал длительности вычисления угла поворота имитатора с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора
Figure 00000018
. В блоке вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 вычисляется угол поворота ротора синхронной машины 1 с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, текущий результат вычисления сигналом угла поворота ротора
Figure 00000017
подаётся на третий блок сравнения и сравнивается с сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, результат сравнения подаётся на выход третьего блока сравнения сигналом переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора
Figure 00000016
. В результате использования двух указанных сигналов в цепи обратной связи по угловому положению ротора синхронной машины обеспечивается возможность повышения точности определения углового положения ротора синхронной машины, способствующей формированию требуемого электромагнитного момента синхронной машины и надёжного пуска.Signal for switching the scaling ring by the angle of rotation of the rotor
Figure 00000016
is formed as follows. The voltage period measured in the dead voltage control unit 11 in the non-flowing current of the dependent inverter 2 in the phase winding of the synchronous machine 1 is transmitted to the unit for calculating the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine 24 by the signal of the dead voltage period
Figure 00000019
, to the other input of which the signal of the duration of calculating the angle of rotation of the simulator is received from the simulator of the rotor of the synchronous machine 15 from the moment of the last commutation of the thyristors of the dependent inverter
Figure 00000018
... In the unit for calculating the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine 24, the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine 1 is calculated from the moment of the last switching of the thyristors of the dependent inverter 2, the current result of the calculation is the signal of the angle of rotation of the rotor
Figure 00000017
is fed to the third comparison unit and compared with the signal of the stator field rotation angle setting
Figure 00000009
, the result of comparison is fed to the output of the third block of comparison by the signal of switching the scaling ring by the angle of rotation of the rotor
Figure 00000016
... As a result of the use of these two signals in the feedback circuit for the angular position of the rotor of a synchronous machine, it is possible to increase the accuracy of determining the angular position of the rotor of a synchronous machine, which contributes to the formation of the required electromagnetic moment of the synchronous machine and reliable start-up.

В техническом решении на фиг. 4 дополнительно учитывается начальное угловое положение ротора синхронной машины перед первой коммутацией тиристоров зависимого инвертора 2, для определения которого может быть использован типовой блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, применяемый в инженерной практике. Сигнал начального положения ротора синхронной машины

Figure 00000012
с выхода блока определения начального углового положения ротора синхронной машины 19 поступает одновременно на блок вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и блок вычисления начального состояния имитатора 21. По сигналу начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
блоком вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 формируются сигналы начального состояния пересчётного кольца
Figure 00000013
, которые устанавливают начальное состояние пересчётного кольца для первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, обеспечивающее электромагнитный момент синхронной машины 1, необходимый для вращения ротора в заданную сторону с первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2.In the technical solution shown in FIG. 4 additionally takes into account the initial angular position of the rotor of the synchronous machine before the first switching of the thyristors of the dependent inverter 2, to determine which a typical unit for determining the initial angular position of the rotor of the synchronous machine 19 used in engineering practice can be used. Signal of the starting position of the rotor of a synchronous machine
Figure 00000012
from the output of the unit for determining the initial angular position of the rotor of the synchronous machine 19 is fed simultaneously to the unit for calculating the initial state of the scaling ring 20 and the unit for calculating the initial state of the simulator 21. According to the signal of the initial position of the rotor of the synchronous machine
Figure 00000012
the unit for calculating the initial state of the scaling ring 20 generates signals of the initial state of the scoring ring
Figure 00000013
, which set the initial state of the scaling ring for the first switching of the thyristors of the dependent inverter 2, which provides the electromagnetic torque of the synchronous machine 1, which is necessary to rotate the rotor in a given direction from the first switching of the thyristors of the dependent inverter 2.

В то же время блоком вычисления начального состояния имитатора 21 по сигналу начального положения ротора синхронной машины

Figure 00000012
формируется сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
, который в момент поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
на его первый вход записывается как начальное значение угла поворота имитатора ротора синхронной машины 15, а сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
обнуляется. Таким образом, в условиях первой коммутации тиристоров зависимого инвертора производится вычисление сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000021
с учётом сигнала начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
. Во всех последующих циклах переключения состояний пересчётного кольца в моменты поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
на первый вход имитатора ротора синхронной машины 15 записывается как нулевое значение угла поворота имитатора ротора, т.е. устройство работает аналогично устройству на фиг. 3.At the same time, the unit for calculating the initial state of the simulator 21 according to the signal of the initial position of the rotor of the synchronous machine
Figure 00000012
a signal of the initial angle of rotation of the simulator is generated
Figure 00000014
, which at the moment of receipt of the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
to its first input is written as the initial value of the angle of rotation of the simulator of the rotor of the synchronous machine 15, and the signal of the initial angle of rotation of the simulator
Figure 00000014
is reset to zero. Thus, under the conditions of the first switching of the thyristors of the dependent inverter, the signal of the rotation angle of the simulator is calculated
Figure 00000021
taking into account the signal of the initial position of the rotor of the synchronous machine
Figure 00000012
... In all subsequent cycles of switching the states of the scaling ring at the moments of arrival of the signal of the moment of switching the thyristors of the inverter
Figure 00000005
the first input of the rotor simulator of the synchronous machine 15 is written as a zero value of the angle of rotation of the rotor simulator, i.e. the device operates in a similar manner to that of FIG. 3.

Предложенные технические решения исключают возможные нарушения периодичности коммутаций тиристоров зависимого инвертора и повышают точность определения углового положения ротора синхронной машины, что обеспечивает повышение надёжности пуска синхронной машины. Дополнительный положительный фактор заключается в том, что с ведением функции вычисления угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, и сравнения его с заданной уставкой угла появляется возможность осуществлять коммутацию тиристоров зависимого инвертора без обратной связи по угловому положению ротора синхронной машины, что существенно упрощает пусконаладочные работы, которые выполняются с целью проверки правильности подключения силовых, измерительных и управляющих цепей пускового устройства, в состав которого входят выпрямитель и зависимый инвертор, и снижает сроки и затраты на их проведение.The proposed technical solutions exclude possible violations of the switching frequency of the thyristors of the dependent inverter and increase the accuracy of determining the angular position of the rotor of a synchronous machine, which ensures an increase in the reliability of starting a synchronous machine. An additional positive factor is that with the maintenance of the function of calculating the angle of rotation, simulating the angular movement of the rotor of a synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, and comparing it with the given angle setting, it becomes possible to switch the thyristors of the dependent inverter without feedback on the angular position the rotor of a synchronous machine, which greatly simplifies the commissioning work, which is carried out in order to check the correct connection of the power, measuring and control circuits of the starting device, which includes a rectifier and a dependent inverter, and reduces the time and cost of their implementation.

Claims (4)

1. Способ пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающийся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора при достижении вычисляемого угла поворота с заданной уставкой угла или достижении измеряемой фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины с заданной уставкой фазы.1. A method of starting a synchronous machine connected to the network through a series-connected rectifier and a dependent inverter, which consists in the fact that by switching the thyristors of the dependent inverter, the synchronous machine is accelerated to a given setpoint of the angular speed of rotation, the voltage in the phase winding of the synchronous machine that is not streamlined by the current of the dependent inverter is measured , measure the phase of this voltage and compare it with a given setting of the phase, characterized in that the angle of rotation is additionally calculated, simulating the angular displacement of the rotor of a synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, comparing it with the given setting of the angle and performing the specified commutation of the thyristors of the dependent inverter upon reaching the calculated angle of rotation with the given setting of the angle or reaching the measured phase of the voltage in the non-flowing current of the dependent inverter in the phase winding of the synchronous machine with the given setting of the phase. 2. Способ пуска синхронной машины по п. 1, отличающийся тем, что первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующий перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.2. The method of starting a synchronous machine according to claim 1, characterized in that the first switching of the thyristors of the dependent inverter is carried out according to a certain initial angular position of the rotor of the synchronous machine, and the angle of rotation imitating the movement of the rotor of a synchronous machine in the period between the first and second commutations and thyristors of the dependent inverter , is calculated taking into account a certain initial angular position of the rotor of a synchronous machine. 3. Способ пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающийся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла, отсчитывают время от последней очередной коммутации тиристоров зависимого инвертора, определяют период измеряемого напряжения, вычисляют угол поворота ротора синхронной машины с учётом отсчитываемого времени и определяемого периода измеряемого напряжения, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора, если измеряемая фаза напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины не меньше заданной уставкой фазы и определяемый угол поворота ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора не меньше заданной уставкой угла или в момент достижения вычисляемого угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, заданной уставкой угла.3. A method of starting a synchronous machine connected to the network through a series-connected rectifier and a dependent inverter, which consists in the fact that, by switching the thyristors of the dependent inverter, the synchronous machine is accelerated to a given setting of the angular speed of rotation, the voltage in the phase winding of the synchronous machine that is not streamlined by the current of the dependent inverter is measured , measure the phase of this voltage and compare it with the specified phase setting, characterized in that the angle of rotation is additionally calculated, simulating the angular movement of the rotor of a synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, it is compared with the given angle setting, the time is counted from the last regular commutation the thyristors of the dependent inverter, determine the period of the measured voltage, calculate the angle of rotation of the rotor of the synchronous machine, taking into account the counted time and the determined period of the measured voltage, compare it with the given setting of the angle and carry out the specified commutation of the thyri stores of the dependent inverter, if the measured phase of the voltage in the phase winding of the synchronous machine that is not streamlined by the current of the dependent inverter is not less than the specified setting of the phase and the determined angle of rotation of the rotor of the synchronous machine during the time period between the commutations of the thyristors of the dependent inverter is not less than the specified setting of the angle or at the moment of reaching the calculated angle of rotation, simulating the angular movement of the rotor of a synchronous machine during the period of time between the commutations of the thyristors of the dependent inverter, given by the angle setting. 4. Способ пуска синхронной машины по п. 3, отличающийся тем, что первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующий перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.4. The method of starting a synchronous machine according to claim 3, characterized in that the first switching of the thyristors of the dependent inverter is carried out according to a certain initial angular position of the rotor of the synchronous machine, and the angle of rotation simulating the movement of the rotor of a synchronous machine in the period between the first and second commutations and thyristors of the dependent inverter , is calculated taking into account a certain initial angular position of the rotor of a synchronous machine.
RU2021112460A 2021-04-29 2021-04-29 Method for starting a synchronous machine (options) RU2761865C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112460A RU2761865C1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 Method for starting a synchronous machine (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112460A RU2761865C1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 Method for starting a synchronous machine (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761865C1 true RU2761865C1 (en) 2021-12-13

Family

ID=79175183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021112460A RU2761865C1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 Method for starting a synchronous machine (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761865C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1003261A1 (en) * 1981-04-01 1983-03-07 Криворожский Ордена Трудового Красного Знамени Горнорудный Институт Device for determining angular position of thyratron motor rotor
SU1339847A1 (en) * 1985-09-19 1987-09-23 Г. А. Дубина Method of starting a thyratron motor
RU2096902C1 (en) * 1992-04-23 1997-11-20 Акционерное общество АвтоВАЗ Method and device for starting synchronous machines
RU2277289C1 (en) * 2004-11-23 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вега-ГАЗ" Method and device for quasi-frequency stepless start of synchronous motor
US20210083602A1 (en) * 2017-06-21 2021-03-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Thyristor starter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1003261A1 (en) * 1981-04-01 1983-03-07 Криворожский Ордена Трудового Красного Знамени Горнорудный Институт Device for determining angular position of thyratron motor rotor
SU1339847A1 (en) * 1985-09-19 1987-09-23 Г. А. Дубина Method of starting a thyratron motor
RU2096902C1 (en) * 1992-04-23 1997-11-20 Акционерное общество АвтоВАЗ Method and device for starting synchronous machines
RU2277289C1 (en) * 2004-11-23 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вега-ГАЗ" Method and device for quasi-frequency stepless start of synchronous motor
US20210083602A1 (en) * 2017-06-21 2021-03-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Thyristor starter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3636340B2 (en) Power converter for AC rotating machine
US6239563B1 (en) Electronic starting and operating control system for a single-phase synchronous motor with a permanent magnetic rotor, also in case of failure
CN101621271B (en) Control method of low-speed stage starting of static frequency conversion starting of pumped storage power station
US8120297B2 (en) Control of synchronous electrical machines
CN104481907A (en) Starting and controlling method and device for direct-current fan
US10778125B2 (en) Synchronous electric power distribution startup system
US8872466B2 (en) Synchronous-machine starting device
US20170163185A1 (en) Method for sensorless commutation of a brushless direct current motor
CN106533266A (en) Method for restarting induction machine
RU2761865C1 (en) Method for starting a synchronous machine (options)
US6380708B1 (en) Method for controlling the starting of an AC induction motor
CN101635548B (en) Smooth switching method of position sensorless control of brushless DC motor
RU205355U1 (en) Device for starting a synchronous machine
RU2766862C1 (en) Synchronous machine starting device
JP3788925B2 (en) Wind power generator using permanent magnet type synchronous generator and its starting method
CN106788032B (en) Alternating current generator rotary speed tracing control method
RU2656846C1 (en) Frequency converter control method
JP5762794B2 (en) Power converter for motor drive
US10425016B2 (en) Method for controlling medium-voltage inverter and system comprising the same
SU1339847A1 (en) Method of starting a thyratron motor
JPH0670586A (en) Driver for sensorless brushless motor
CN117914191A (en) Control system and control method for starting permanent magnet motor
BR112021009657B1 (en) METHOD FOR NETWORK SYNCHRONIZATION OF A THREE-PHASE PERMANENT MAGNET MACHINE, COMPUTER READABLE MEDIUM, CONTROL APPARATUS, AND THREE-PHASE MACHINE
Ramachandran et al. Simulation of Current Controlled Modulation Technique for Brushless Dc Motors
JPH06233570A (en) Device for controlling speed of induction motor