SU1164846A1

SU1164846A1 - System for starting synchronous electric drive

Info

Publication number: SU1164846A1
Application number: SU833629581A
Authority: SU
Inventors: Иван Николаевич Самойлов; Александр Михайлович Колоколкин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4903
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1985-06-30

Abstract

СИСТЕМА ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОТО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержаща инвертор тока со звеном посто нного тока, выход которого предназначен дл подключени к синхронному двигателю , систему управлени инвертором , состо щую из задатчика пусковой частоты, выход которого св li ; , .Hf-4a зан с первым входом генератора управл ющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управл ющим входам инвертора, при этом второй вход генератора управл ющих импульсов соединен с вьТходом датчика напр жени противо-ЭДС инвертора тока, о т л и ч а ю nf а с тем, что, с цепью снижени времени пуска, задатчик пусковой частоты содержит врем задающую интегрирующую цепь, разр дный ключ и пороговый элемент, при этом вход врем задающей интегрирующей цепи вл етс входом задатчика пусковой частоты, а выход указанной цепи через пороговый элемент св зан с «л первым входом генератора упра;вл ющик импульсов, параллельно выходу врем задающей интегрирук цей цепи подключен разр дный ключ, .управл ю щий вз(од которого соединен с выходом генератора управл юп х импуль . сов. 05 4 00 NU О)SYSTEM FOR STARTING A SYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE, containing a current inverter with a DC link, the output of which is intended to be connected to a synchronous motor, an inverter control system consisting of a starting frequency adjuster whose output is li; , .Hf-4a is connected to the first input of the control pulse generator, the output connected via a distributor to the control inputs of the inverter, while the second input of the control pulse generator is connected to the upper voltage output of the inverter’s counter-EMF voltage sensor, tl and h nf a with the fact that, with a start-up reduction circuit, the starting frequency adjuster contains the time specifying the integrating circuit, the bit switch and the threshold element, while the input time specifying the integrating circuit is the input of the starting frequency adjuster, and pi is connected to the first input of the control generator through a threshold element; which is a pulse, the discharge switch is connected parallel to the output of the master circuit; the control key is connected to the output of the control pulse generator. 4 00 NU O)

Description

Изобретение относитс к «лектротехнике и может оыть использова , но в статических преобразовател х частоты, предназначенных дл частотного пуска, регулиров.ани оборотов и синхронизации с -сетью мощных синхронных приводов компрессоров , воздуходувок, обратимых гидроагрегатов гидроаккумулирующих стащий и синхронных компенсаторов Известна система дл пуска синх ронного электропривода, котора со держит включенные последовательно управл емый выпр митель, звено пос о нного тока и инвертор, выход которого предназначен дл подключе ни синхронного двигател , систему управлени инвертором, включающую задающий генератор выходной частоты инвертора и задатчик пусковой часто ты генератора PJ . НедостаЙсом известной системы в л етс то, что в ней на Начальном этапе запуска синхронного двигател когда инвертор работает в режиме ис кусственной коммутации, частота генератора посто нна (0,1 Гц), а заfeM начинает плавно увеличиватьс с посто нным темпом, определ емым задатчиком частоты. Все это врем на обмотки статора и ротора синхронного двигател и на электроприводной механизм действуют неблагопри тные механические ударные воздействи , св занные с периодическим прерыванием тока статора ,что сокращаетсро службы синхронного двигател . Наиболее близкой к изобретению вл етс система дл пуска синхронного электропривода, содержаща инвертор тока со звеном посто нного тока, выход .которого предназначен дл подключени к синхронному двигателю , систему управлени инвертором , состо щую из задатчика пуско вой частоты, выход которого св зан первым входом генератора управл ющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управл ющ входам инвертора, при этом второй вход генератора управл ющих импульсов соединен с выходом датчика напр жени противо-ЭДС инвертора тока 2. Недостаток известной системы низка надежность запуска синхронного двигател ,с максимально возмож ным темНом. Это св зано с тем, что 46. . 2 сигнал задатчика пусковой частоты при низких частотах выходйого напр жени , когда инвертор работает в режиме искусственной коммутации за счет прерывани тока, складыва сь с сигналом противо-ЭДС инвертора , значительно увеличивает угол управлени ( инвертора, что приводит к уменьшению мощности подводимой к электроприводу, и темпа его разгона. Переход на режим естественной коммутации, когда входной ток инвертора непрерывен, возможен только при некотором минимальном значении оборотов электропривода, врем разгона до которых и определ етс подводимой к нему мощностью. Работа же инвертора в режиме искусственной коммутации при частотном пуске электропривода сопровождаетс ударными механическими воздействи ми на электроприводной механизм и крутильными колебани ми, что ограничивает срок службы электропривода . При этом минимально допустимое значение пусковой частоты опре дел етс процессом вт гивани генератора в синхронизм с частотой на-пр жени на двигателе и допустимыми тепловыми Harpy3KaivM на тиристоры инвертора при низких частотах, т.е. оно не может быть выбрано произвольно низким. Целью изобретени вл етс повышение надежности запуска с максимально возможным темпом.) V Поставленна цель достигаетс тем, что в системе дл пуска синхронного электропривод а, содержащей инвертор тока со звеном посто нного тока, выход которого предназначен дл подключени к синхронному двигателю, систему управлени инвертором , состо щую из задатчика пусковой частоты, выход которого св зан с первым входом генератора управл ющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к. управл ющим входам инвертора, при этом второй вход генератора управл ющих импульсов соединен с выходом датчика напр жени противо-ЭДС инвертора тока, задатчик пусковой частоты содержит врем задающую интегрирующую цепь, разр дный ключ и пороговый элемент, при этом вход врем задающей интегрирующей цепи вл етс входом задатчика пусковой частоты, а выход указанной цепи че рез пороговый элемент св зан с пер вым входом генератора управл ющих импульсов, параллельно выходу врем заданнцей интегрирующей цепи подклю чей разр дный ключ, управл кщий вх которого соединен с выходом генера тора управл ющих импульсов. На фиг. 1 представлена принципиальна электрическа блок-схема системы дл пуска синхронного эле тропривода; на фиг. 2 - диаграмма заботы блоков системы в режиме чалтотного запуска электропривода. Система дл пуска синхронного электропривода содержит инвертор гока 1 со звеномпосто нного тока 2, выход 3 которого предназначен Р1Я подключени к синхронному двигателю 4; систему управлени 5 инвертором , состо щую из задатчика пусковой частоты 6, выход которого св зан с первым входом 7 генератора 8 управл ющих импульсов, выхо .дом 9 подключенного через распреде литель 10 к управл ющим входам инвертора. При этом второй вход 11 генератора 8. управл юЕЦих импульсов соединен с выходом датчика 12 напр жени противо-ЭДС инвертора тока 1. Задатчик пусковой частоты 6 содержит врем задающую интегрирующую цепь 13, разр дный ключ 14 и пороговый элемент 15. При этом вход 16 врем задающей интегрирующей цепи 13 вл етс входом задатчика пусковой частоты 6, выход 17 указанной цепи через пороговый элемен 15 св зан с лервым входом 7 генератора 8, а параллельно выходу 17 эр м задающей интегрирующей цепи 13 подключен разр дный ключ 14, управл ющий вход которого соединен с вы дом 9 Генератора 8 управл ющих импульсов . Регулирование возбуждени синхронного двигател 4 осуществл етс регул тором возбуждени 18. .Генератор 8 управл ющих импульсов состоит, например, из интегратора 19 с шунтируюш 1м ключом 20, нульоргана 21 с порогом переключени Vj), и одновибратора 22. Фазозадающий трансформатор 23 обеспечивает синхронизацию системы управлени 5 инвертором с частотой напр жени на выходе инвертора. Датчик 12 напр жени противо-ЭДС подключаетс к входным шинам инвертора либо к фазозадающему трансформатору 23. В качестве порогового элемента может быть использован стабилитрон. На фиг. 2 прин ты следующие обозначени : 24- напр жение на выходе 17 врем задающей интегрирующей цепи; 25- напр жение на выходе задатчика пусковой частоты 6; 26- напр жение на выходе 9 генератора 8 управл ющих импульсов; 27- ток в звене посто нного тока инвертора; 28- напр жение на выходе датчика 12 противо-ЭДС инвертора; 25 - напр жение на выходе интегратора 19 генератора 8. Система дл пуска синхронного электропривода работает следующим образом. После подачи питающих напр жений на систему управлени 5 инвертором ток в статорные обмотки синхронного двигател не поступает, его обороты равны нулю, сигнал противо-ЭДС инвертора отсутствует, а частота выходных импульсов генератора 8 определ етс параметрами врем задающей интегрирующей цепи, порогового элемента 15 и параметрами интегратора 19 и нуль-органа 21 генератора 8. При этом с каждым переключением генератора 8 происходит разр д конденсатора врем задающей интегрирующей цепи 13, и напр жение на выходе задатчика пусковой частоты 6 по вл етс не сразу, а через врем Т (фиг. 2, диаграмма 24): .C lnE,/(), где R, С - параметры врем задающей интегрирующей цепи напр жение на входе задатчика пусковой частоты; напр жение порогового элемента. Врем Т, определ ет частоту J| генератора 8, при которой н тр жение на выходе задатчика пуск6 вой частоты 6, а следовательно и само значение пусковой частоты равны нулю:1 W, 27 С0( 1ч Т Ым l-iT 1 /„ Е, рп, ,-V, где ш. - число .фаз инвертору тока (Уц - номинальное значение угловой частоты вращени синхронного двигател . После пробо порогового элемента 15напр жение с выхода 17 врем задающей интегрирующей цепи J3 поступает на первый вхОд 7 генератора 8. Таким образом,перед подачей ток в статорные обмотки синхронного дв гател устанавливаетс некоторое начальное значение о о пусковой частоть dp, которое и определ ет частоту переключени выходного тока инвертора тока 1 по обмоткам синхронного двигател : . (- о л Е, 2 m -«к а - коэффициент, определ ющий св зь между напр жением на выходе задатчика пусковой частоты и частотой импульсов на выходе 9 генератора С учетом сказанного св зь между частотой частотой (и генератор 8 управл ющих импульсов инвертора определ етс выражением После подачи, напр жени на вход звена посто нного тока и обмотку возбуждени синхронного двигател подаетс ток в статорные обмотки (фиг. 2, диаграмма ,27.), и синхрон ный двигатель начинает разворачиватьс . На его статорных обмотках по вл етс напр жение, величина которого и определ ет противо-ЭДС инвертора (фиг. 2, диаграмма 28) поступающую на второй вход 11 гене ратора 8 по цепи обратной св зи. Натф жение противо-ЭДС инвертора складываетс с сигналом задатчика пусковой частоты 6 (фиг. 2, диагра ма 25) увеличивает частоту выходных импульсов генератора 8 (фиг.2, диаграмма 26V что приводит к умень шению напр жени на выходе задатчи ка, . уменьшению пусковой часто ты. 46. 6 После вт гивани генератора 8 в синхронизм счастотой напр жени на синхронном двигателе за счет об-ратной св зи по противо-ЭДС инверт ра пускова мощность, подводима к двигателю .в установившемс режиме частотного пуска при заданных значени х тока статора и коэффициента обратной св зи по противо-ЭДС определ етс , как показано выше, и значением пусковой частоты . В данной системе дл пуска синхронНого электропривода значение пусковой частоты посто нно уменьшаетс по мере разгона синхронного двигател , ai при оборотах, соответствующих частоте о, , напр жение на выходе задатчика пусковой частоты 6 равно нулю, что соответствует максимальной мощности, подводимой от инвертора тока 1 кэлектроприводу. Увеличение мощности, подводимой к электроприводу за счёт уменьшени значени пусковой частоты оС в процессе частотного разворота-повышает темп разгона электропривода, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему уменьшению пусковой частоты (/Q. При этом на самом начальном этапе Частотного пуска электропривода, когда обороты синхронного двигател и противо-ЭДС инвертора малы, частота генератора управл ющих импульсов инвертора определ етс в основном только выходным сигналом задатчика пусковой частоты, которьш может быть выбран, например, из услови оптимального вт гивани генератора в синхронизм с частотой напр жени на синхронном двигателе, что также сокращает врем выхода инвертора .на режим естественной коммутации , когда не требуетс искусственное прерывание тока статора. , Таким образом, введение врем зайающей интегрирующей цепочки, разр днбго ключа и порогового элемента в задатчик пусковой выходного тока инвертора позвол ет непрерывно уменьшать среднее значение.напр жени на выходе задатчика а следовательно , и величину пусковой частоты переключени тока по статорным обмоткам синхронного двигател по мере его разгона, что надежно увеличивает в зоне низких частот ющность, подводимзю к электроприводу (за счет уменьшени угла управлени HHBepTopoMj, а следовательно, увеличивает темп его разгона, что сокращает примерно в два раза врем работы инвертора в режиме искусственной коммутации и само количество искусственных коммутаций, когда при каждом переключении генератора управл ющих импульсов инвертора осуществл етс прерывание тока двигател , т.е. уменьшение пускового момента до нул , которое выэывает значительные ударные механические воздействи на электроприводной механизм.The invention relates to electrical engineering and can be used, but in static frequency converters intended for frequency starting, speed control and synchronization with the network of powerful synchronous drives for compressors, blowers, reversible hydraulic units of hydraulic accumulators and synchronous compensators. A system for starting synchronous drives is known. an electric drive that contains a series-controlled rectifier, a connected current link and an inverter whose output is intended to be connected and a synchronous motor, an inverter control system including a master oscillator and the output frequency of the inverter trigger often you dial PJ generator. The disadvantage of the well-known system is that in it at the Initial stage of starting the synchronous motor when the inverter is operating in the artificial switching mode, the frequency of the generator is constant (0.1 Hz), and after thefeM begins to gradually increase at a constant rate frequencies. All this time, the windings of the stator and rotor of a synchronous motor and the electric drive mechanism are affected by adverse mechanical shocks associated with the periodic interruption of the stator current, which reduces the life of the synchronous motor. Closest to the invention is a system for starting a synchronous electric drive containing a current inverter with a DC link, the output of which is intended to be connected to a synchronous motor, an inverter control system consisting of a setpoint frequency generator, the output of which is connected by the first input of the generator control pulses, the output connected through the distributor to the control inputs of the inverter, while the second input of the generator control pulses connected to the output of the voltage sensor counter-EMF inv 2. PTOP current drawback of the known system is low reliability of starting the synchronous motor with the maximum possible nym dark. This is due to the fact that 46.. 2 The start frequency setting signal at low output voltage frequencies, when the inverter operates in artificial switching mode by interrupting the current, combined with the counter-EMF signal of the inverter, significantly increases the control angle (inverter, which leads to a decrease in the power supplied to the electric drive, and the rate of its acceleration. The transition to the mode of natural commutation, when the input current of the inverter is continuous, is possible only at a certain minimum value of the drive speed, the acceleration time to which and power is supplied to it, while the operation of the inverter in the artificial switching mode with a frequency start of the electric drive is accompanied by mechanical shock effects on the electric drive mechanism and torsional vibrations, which limits the service life of the electric drive. At the same time, the minimum permissible starting frequency is determined by the retraction process generator in synchronism with the frequency of on-stpu on the engine and permissible thermal Harpy3KaivM on the inverter thyristors at low frequencies, i.e. it cannot be chosen arbitrarily low. The aim of the invention is to increase the reliability of starting at the highest possible rate.) V The goal is achieved by the fact that in the system for starting a synchronous electric drive a containing a current inverter with a DC link, the output of which is intended to be connected to a synchronous motor, an inverter control system consisting of a starting frequency adjuster, the output of which is connected to the first input of the control pulse generator, the output connected via the distributor to the control inputs of the inverter, while the second The input of the generator of control pulses is connected to the output of the voltage sensor of the counter-EMF of the current inverter, the starting frequency setting device contains the time specifying the integrating circuit, the discharge switch and the threshold element, while the input time of the setting integrating circuit is the starting frequency setting input, and the output the specified circuit through a threshold element is connected with the first input of the generator of control pulses, parallel to the output time set by the integrating circuit of a connecting bit to which the control key is connected to the output of the gene control pulses. FIG. 1 is a schematic electrical block diagram of a system for starting a synchronous electric drive; in fig. 2 is a diagram of the care of the system units in the mode of start-up of the electric drive. The system for starting a synchronous electric drive contains a gok 1 inverter from a commutated current 2, the output 3 of which is intended to be connected to a synchronous motor 4; an inverter control system 5 consisting of a starting frequency adjuster 6, the output of which is connected to the first input 7 of the generator 8 of control pulses, output of house 9 connected through the distributor 10 to the control inputs of the inverter. At the same time, the second input 11 of the generator 8. The control pulses are connected to the output of the voltage sensor 12 of the counter-EMF of the current inverter 1. The starting frequency setter 6 contains the time specifying the integrating circuit 13, the discharge switch 14 and the threshold element 15. The input 16 master circuit 13 is the input of the starting frequency adjuster 6, output 17 of the circuit through the threshold element 15 is connected to the first input 7 of the generator 8, and parallel to the output 17 of the master circuit 13 is connected a dongle 14, the control input of which is connected ene with you home 9 controls the pulse generator 8 constituents. The excitation of the synchronous motor 4 is controlled by the excitation regulator 18. The generator 8 of control pulses consists, for example, of an integrator 19 with a shunt 1 m key 20, a null organ 21 with a switching threshold Vj), and a single vibrator 22. The phase-cushion transformer 23 ensures synchronization of the control system 5 by an inverter with a voltage frequency at the output of the inverter. Sensor 12 voltage counter-EMF is connected to the input bus of the inverter or phase shifting transformer 23. A zener diode can be used as a threshold element. FIG. 2 the following notation is accepted: 24 - voltage at the output 17 time of the master integrating circuit; 25- voltage at the output of the setting frequency starting frequency 6; 26 is the voltage at the output 9 of the generator 8 of control pulses; 27 is the current in the DC link of the inverter; 28 - voltage at the output of the inverter's anti-EMF sensor 12; 25 is the voltage at the output of the integrator 19 of the generator 8. The system for starting the synchronous electric drive works as follows. After supplying the supply voltage to the control system 5 by the inverter, no current flows to the stator windings of the synchronous motor, its speed is zero, there is no counter-EMF signal of the inverter, and the frequency of the output pulses of the generator 8 is determined by the timing parameters of the integrating circuit, the threshold element 15 and the parameters the integrator 19 and the zero-body 21 of the generator 8. With each switching of the generator 8, a capacitor discharge time sets the integrating circuit 13, and the voltage at the output of the starting frequency setter 6 appears not immediately, but through time T (Fig. 2, diagram 24): .C lnE, / (), where R, C are the parameters of the time of the master of the integrating circuit, the voltage at the input of the starting frequency setter; voltage threshold element. Time T determines the frequency J | generator 8, in which the friction at the output of the setpoint start-up frequency 6, and therefore the start-up frequency itself, is equal to zero: 1 W, 27 С0 (1 h T lm-iT 1 / "E, pp,, -V, where W. is the number of the phase of the current inverter (Hz is the nominal value of the angular frequency of rotation of the synchronous motor. After the breakdown of the threshold element 15, the voltage from the output 17 of the driving time of the integrating circuit J3 goes to the first input 7 of the generator 8. Thus, before applying the current to the stator windings the synchronous engine establishes some initial value about the starting Frequency dp, which determines the switching frequency of the output current of the current inverter 1 through the windings of a synchronous motor:. (- o l E, 2 m - "k a is the coefficient determining the relationship between the output voltage of the starting frequency setter and the pulse frequency generator output 9 Considering the above, the relationship between the frequency frequency (and the inverter's 8 control pulse generator is defined by the expression. After supplying, the input voltage of the DC link and the excitation winding of the synchronous motor is supplied to the stator windings (FIG. 2, diagram. 27.), And the synchronous motor begins to unfold. A voltage appears on its stator windings, the magnitude of which determines the counter-emf of the inverter (Fig. 2, diagram 28) supplied to the second input 11 of the generator 8 through the feedback circuit. The inverter EMF tension is added to the starting frequency setting signal 6 (Fig. 2, Diagram 25), which increases the frequency of the output pulses of the generator 8 (Figure 2, 26V diagram, which reduces the voltage at the setting output, 46. 6 After the generator 8 is turned into synchronism with happy voltage on a synchronous motor due to the feedback from the counter-EMF of the inverter, it starts up the power supplied to the motor in the steady-state frequency-start mode at the given stator current values and coefficient and the back EMF feedback is determined, as shown above, and the starting frequency value.In this system, to start a synchronous electric drive, the starting frequency value decreases continuously as the synchronous motor accelerates, ai at revolutions corresponding to frequency o, voltage at the output of the starting frequency setting device 6 is equal to zero, which corresponds to the maximum power supplied from the current inverter to the electric drive 1. The increase in power supplied to the electric drive by reducing the value of the starting frequency oC in This frequency turn increases the acceleration rate of the electric drive, which, in turn, leads to a further decrease in the starting frequency (/ Q. At the very beginning of the Frequency start of the electric drive, when the speed of the synchronous motor and the counter-EMF of the inverter are small, the frequency of the inverter control pulses is determined mainly by the output signal of the starting frequency setting, which can be selected, for example, from the condition of optimal retraction generator in synchronism with the frequency of the voltage on a synchronous motor, which also reduces the time of the inverter output to the natural switching mode, when no artificial current interruption is required Torah. Thus, the introduction of the timing of the integrating chain, dongle key and threshold element into the setter of the starting output current of the inverter allows the average value to be continuously reduced. The voltage at the setpoint generator and, therefore, the value of the starting frequency of switching the current through the stator windings of the synchronous motor its acceleration, which reliably increases the presence in the low-frequency zone, is supplied to the electric drive (by reducing the control angle HHBepTopoMj, and consequently, increases its acceleration rate, which is Approximately twice the time of the inverter's operation in artificial switching and the number of artificial switching, when at each switching of the inverter control pulses generator, the motor current is interrupted, i.e., the starting torque decreases to zero, which results in significant mechanical shock effects electric drive mechanism.

Ч-H-

VV

НлNl

wqwq

II

с.with.

++

--

РежимMode

естественнойnatural

копнутацииdigging

i i

эав)eav)

2525

IIII

.Х-1 .X-1

ПP

И II 1Г1ПГ7And II 1G1PG7

ТT

ff

Claims

SYSTEM FOR STARTING A SYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE, containing a current inverter with a DC link, the output of which is designed to be connected to a synchronous motor, an inverter control system consisting of a starting frequency master, the output of which is connected to the first input of the control pulse generator, the output connected through a distributor to the control inputs of the inverter, while the second input of the generator of control pulses is connected to the output of the voltage sensor of the counter-EMF of the current inverter, which is due to the fact that, In order to reduce the start-up time, the start-up frequency adjuster contains a time-integrating circuit, a bit key and a threshold element, while the input of the time-integrating circuit is the input of the start-frequency adjuster, and the output of the specified circuit is connected through the threshold element to the first input of the control pulse generator parallel to the output of the time-integrating a bit is connected to the circuit, the control input of which is connected to the output of the control pulse generator.

i