SU1164847A1 - Статический преобразователь частоты дл синхронного электропривода - Google Patents

Abstract

СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ СИНХРЬННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА , содержащий последовательно включенные управл емый выпр митель , реактивный накопитель и инвертор тока, выход которого предназначен дл  подключени  синхронного двигател , систему управлени  преобразователем, включающую. узел рекуперативного торможени , первым управл ющим выходом соединенный с входом регул тора выходного тока выпр мит.ел , вторым управл ющим выходом подключенный к одному входу генератора управл ющих импульсов инвертора, другими входа ми соединенного свыходом датчика напр жени  противо-ЭДС инвертора и выходом задатчика пусковой частоты, третий управл ющий выход узла рекуперативного торможени  соединен с одним управл ющим входом y3Jia отключени  преобразовател , и узел блокировани  импульсов управлени  отличающийинвертором , с,  тем, что, с целью повышени  надежности остановки синхронного двигател  без свободного выбега, в систему управлени  преобразователем .введены первый и второй логические элементы И-НЕ и первый и второй узлы задержки, а генератор управллюцих импульсов снабжен входом (Л блокировани , причем вход первого . логического элемента И-НЕ подключен к третьему управл ющему выходу узла рекуперативного торможени , вход второго логического элемента соединен с выходом генератора управл ющих импульсов инвертора, выходы логических элементов И-НЕ объединены и подключены к входу первого узла заО ) держки, выходом соединенного с вхо4ib 00 4 дом узла блокировани  импульсов управлени  инвертором, входом блокировани  генератора управл ющих импульсов инвертора и входом второго узла задержки, выходом подключенного к другому управл ющему .входу узла отключени  преобразовател .

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и преобразовательной технике, в частности к тиристорным преобразовател м частоты дл  пуска, синхрониза ции, с сетью и рекуперативного торможени  мощных синхронных двигателей в приводах компрессоров, воздуходувок , обратимых агрегатов гидроаккуму лирующих станций. Известен статический преобразователь частоты дл  синхронного электропривода , который содержит включенные последовательно управл емый выпр митель , звено посто нного тока и инвертор, регул тор частоты, регул тор тока и пороговый элемент ll . В известном преобразователе динамическое торможение двигател  осуществл етс  за счет подачи посто нного тока в какие-либо две фазы статорной обмотки. . Недостатком известного преобразов тел   вл етс  то, что дл  синхронного двигател  при данном возбуждении кроме тормозного динамического момен та, значителен знакопеременный синхронный момелт, определ емый током возбуждени  и ст атора, что приводит к недопустимым динамическим электромеханическим воздействи м на элек троприводной агрегат. Наиболее близким к изобретению  вл етс  статический преобразователь частоты дл  синхронного электропривода , содержащий последовательно вкл1оченные управл емый выпр митель, реактивный накопитель и инвертор тока , выход которого предназначен дл  подключени  синхронного двигател , систему управлени  преобразователем, включающую узел рекуперативного торможени  , первым управл ющим выходом соединенньй с входом регул тора выходного тока выпр мител , вторым управл ющим выходом подключенный к одному входу генератора управл ющих импульсов инвертора, другими входами соединенного с выходом датчика напр жени  противо-ЭДС инвертора и выходом задатчика пусковой частоты, третий управл ющий выход уэла рекуперативного торможени  Соединен с однимуправл ющим входом узла отключени  преобразовател , а также узел блокировани  импульсов управлени  инвертором pj, Однако известный преобразователь не обеспечивает надежной остановки синхронного двигател  без свободного выбега, так. как отключение преобразовател  после рекуперативного торможени  осуществл етс  из режима непрерывного тока статора с возможным неконтролируемым переходом на режим динамического торможени  . Цель изобретени  - повышение надежности остановки синхронного двигател  без свободного выбега. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в статический преобразователь частоты дл  синхронного электропривода, содержа1Щ1й последовательно включенные управл емый выпр митель, -реактивный -накопитель и инвертор тока, выход кото- рого предназначен дл  подключени  синхронного двигател  , систему управлени  преобразователем, включающую узел рекуперативного торможени , первым управл ющим выходом соединенный с входом регул тора выходного тока выпр мител , вторым управл ющим выходом подключенный к одному входу генератора управл ющих импульсов инвертора, другими входами соединенного с йыходом датчика напр жени  противо-ЭДС л нвертора и выходом задатчика пусковой частоты, третий управл ющий выход узла рекуперативного торможени  соединен с одним управл юпщм входом узла отключени  преобразовател , а также узел блокировани  импульсов управлени  инвертором , в систему управлени  преобразователем введены первый и второй логические элементы И-НЕ и первый и второй узлы задержки , а генератор управл ющих импульсов снабжен входом блокировани , причем вход первого логического элемента И-НЕ подключен к третьему управл ющему выходу узла рекуперативного тбрможени , вход второго логического элемента соедижен с выходом генератора управл ющих импульсов инвертора, выходы логических элементов И-НЕ объединены и подключены к входу первого узла задержки, выходом соединенного с входом узла блокировани  импульсов управлени  инвертором, входом блокировани  генератора управл ющих импульсов инвертора и входом второго узла задержки, выход подключенного к друтому управл ющему входу узла отключени  преобразовател  . На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2 диаграммы работы преобразовател  В режиме рекуперативного торможени  и остановки синхронного двигател . Статический преобразователь частоты дл  синхронного электропривода содержит последовательно включенные управл е Ф1{5 выпр митель I, реактивный накопитель 2,и инвертор тока 3, выход 4 которого предназначен дл  подключени  синхронного дви гател  5, систему управлени  6 преобразователем , включающую узел 7 ре куперативного торможени , первым управл ющим выходом 8 соединенньй с входом регул тора выходного тока 9 выпр мител  1, вторым управл ющим выходом 10 подключенный к одному вх ду генератора 11 управл ющих импуль сов инвертора 3, другими входами со диненного с выходом датчика 12 напр женин противо-ЭДС инвертора и выходом задатчика пусковой частоты 13. Третий управл ющий выход 14 -узла ре куперативного торможени  7 соединен с одним управл ющим входом 15 узла отключени  16 преобразовател ., а та же узел 17блокировани  импульсов управлени  инвертором 3.В систему управлени  6 преобразователем введе ны первый 18 и второй 19 логические элементы И-НЕ и первый 20 и второй 21 узлы задержки. Вход первого логи ческого элемента И-НЕ подключен к третьему управл ющему выходу 14 узла рекуперативного торможени , вход второго логического элемента соединен с выходом 22 генератора 11 управл ющих импульсов инвертора, выхо логических элементов И-НЕ объединены и подключены к входу первого узла задержки, выходом 23 соединенн го с входом узла 17 блокировани  импульсов управлени  инвертором, входом 24 блокировани  генератора 11 управл юпщх импульсов инвертора и входом второго узла задержки, вых дом 25 подключенного к другому управл ющему входу узла отключени  преобразовател . Распределение импульсов по венти л м выпр мител  и инвертора осущест вл етс  соответствующими системами управлени  26. Подключение преобраз 474 вател  к сети и синхронному двигателю осуществл етс  выключател ми 27 и 28. Узлы задержки могут состо ть из интегрирующей НС-цепочки 29 и порогового элемента 30. На фиг. 2 прин ты следуюпще обозначени  : 31- сигнал на входе первого логического элемента.И-НЕ; 32- сигнал на выходе 10 узла 7 рекуперативного торможени ; 33- сигнал на входе второго логического элемента 19; 34- сигнал на входе первого узлшл. задержки 20; 35- сигнал на входе порогового элемента 30 первого узла задержки 20, 36- сигнал на выходе первого 20 узла задержки; 37- сигнал на входе порогового элемента 30 второго узла задержки 21 ; 38- сигнал на выходе второго узла задержки 21; 39- положение выключател  28; 40- положение выключател  27; 41- ток двух фазных обмоток электроприводного агрегата; 42- сигнал на выходе 8 узла рекуперативного торможени  7; 43- ток в звене реактивного накопител ; 44- обороты злектроприводного агрегата. Статический преобразователь частоты дл  синхронного электропривода работает следующим образом. В исходном состо нии, когда синхронный двигатель питаетс  от сети или идет процесс его разгона или регулировани  оборотов от преобразовател  частоты, управл к цие сигналы на выходах узла рекуперативного торможени  и первого и второго узлов задержки отсутствуют. При подаче на вход узла 7 рекуперативного торможени  команды Торможение на его выходах 8 и 10 формируютс  управл ющие сигналы, обеспечивающие перевод инвертора 3 в вьтр мительный режим, например, эа счет подачи на вход генератора I1 сигнала, пропорционального выходному напр жению преобразовател  (диаграмма 32), и работу выпр мител  в режиме стабилизации тока, причем изменением величины тока можно осуществл ть регулирование или

стабилизацию темпа торможени  синхронного двигател .

После подключени  ринхронного двигател  и преобразователю если он питалсй от сети, начинаетс  йроцесс рекуперативного торможени , причем коммутаци  тока по статорным обмоткам двигател  осуществл етс  за счет напр жени  на статорньк обмотках, величина которого определ етс  током возбуждени  синхронного двигател  и его оборотами . В таком режиме рекуперативного торможени  ток реактивного накопител  непрерывен, а величина синхронного тормозного момента посто нна и зависит от угла управлени  инвертором, напр жени  на синхронном двигателе и его статорногр тока. При этом частота .импульсов на выходе 22 генератора 11 управл ющих импульсов инвертора 3 синхронизирована с частотой вращени  синхронного двигател  за счет напр жени  противо-ЭДС инвертораJ Поступаннцего на вход генератора 11 с выхода датчика.12.

Указанный режим работы преобразовател  продолжаетс . доуменьшени  оборотов синхронного двигател  до такой величины, при которой коммутаци  тока реактивного накопител  за счет напр жений синхронного двигател  становитс  недопустимой , так как это может привести к опрокидыванию инвертора и последующему протеканию посто нного тока по двум неконтролируемым статорным обмокам двигател  .Режим протекани  посто нного тока создает знакопеременный момент на валу сиизфонного двигател  и тем самым зат гивает процесс его, торможени , поскольку в&личина динамического тормозного момента при токе статора много меньше номинального и недостаточна дл  остановки электропривода с большими маховыми массами.

При уменьшении, оборотов двигател  до величины, не допускающей работы инвертора в режиме естественной коммутации, и также в случае опрокидывани  инвертора на выходе 8 узла рекуперативного торможени  до влйетс  сигнал, обеспечивающий работу выпр мител  в режиме искусственной коммутации его выходного тока по статорным обмоткам двигател  за счет кратковременного уменьшени  тока до нул .

Одновременно подаетс  управл ющий сигнал на вход узла отключени  16 и вход первого логического элемента И-НЕ 18, выход которого снимает блокировку с работы первого узла задержки 20. Однако отключение преобразо 0 вател  не происходит, так как работа узла отключени  блокирована выходным сигналом второго узлазадержки 21. Продолжаетс  дальнейшее торможение синхронного двигател  в услови х синхронизма, т,е. за счет синхронной составл ющей электромагнитного момента, определ емой током статора и током возбуждени , но в режиме прерывистого тока статора.

20 При этом по мере уменьшени  оборотов синхронного двигател  он переходит в режим шагового вращени  (или близкий к шаговому), причем частота шагового вращени  определ етс 

25 в основном задатчикам пусковой .частоты , так как сигнал противо-ЭДС и сигнал на выходе 10 узла рекуперативного торможени  10 (он пропорционален напр жению на синхронном

2Q двигателе) уменьшаютс  практически . до нул .

В режиме шагового (или близкого к нему) вращени  на вал синхронного двигател  действует знакопеременный синхронный мойент, который с началом каждого такта работы генератора 11 (т.е. переключени  тока по статорным обмоткам) ускор ет ротор, а затем тормозит го до полной .остановки (или незначиЕтель ого вращени ). В таком ре- жи14е с поступлением каждого тактового импульса с вьпюда 22 генератора П (диаграмма 33) на вход вто- . рого логического элемента И-НЕ 19

5 на его выходе и на входе первого

узла задержки 20 (диаграмма. 34) формируетс  нулевой потенциал, обеспечивающий установку узла задержки 20 в исходное состо ние

0 (конденсатор интегрирующей цепочки разр жен - диаграмма 35, сигнал на блокирование генератора 11 и импульсов управл.ени -инвертором с выхода 23 узла задержки 20 не посту5 пает - диаграмма 36} .

При частоте выходных импульсов генератора 11, близкой к пусковой Частоте, определ емой задатчиком 13, длительность единичного потенци7

ала на входе узла задержки 20 возрастает , -что обеспечива:ет зар д конденсатора интегрирующей НС-цепочки 29 до более высокого уровн  (диаграма 35), который достигнет порога переключени  порогового злемента 30. На выходе 23 (диаграмма 36) первого узла задержки 20 формируетс  нулевой потенциал, обеспечивающий подачу комйнды на вход узла 17 блокировани  выходных импульсов управлени  инверторам 3 и вход 24 блокировани  выходных импульсов генератора П , При зтом обеспечиваетс  гарантированна  остановка синхронного двигател , так как статорньй ток продолжает поступать именно в те .его обмотки, которые создают тормозной вращающий момент. Длительность протекани  выходного тока вы пр мител  по этим статорным обмоткам определ етс  посто нной времени второго узла задержки 21.

После срабатывани  порогового элемента.30 второго узла задержки 21 с его выхода подаетс  команда на

48478

вход узла отключени  I6 и происходит отключение преобразовател  (выключаютс  выключатели 27 и 28 либо блокируютс  импульсы управлени  5 преобразователем).

Такой режим работы преобразова . тел  при рекуперативном торможении гарантирует надежную остановку электроприводного агрегата, таккак рекуперативное .торможение электропривода продолжаетс  и при работе прет образовател  в режиме искусственной коммутации (диаграммы 43 и 44), когда напр жение на электроприводном

5 агрегате недостаточно дл  осуществлени  естественной коммутации тиристоров инвертора. Это позвол ет уменьшать обороты электропривода в-режиме рекуперативного торможени  до величины, соответствующей шаговому режиму вращени  синхронного двигател  с последующей подачей статорного тока в те его обмотки, протекание тока по которым обеспечивает синхронный тормозной момент, что гарантирует надежную остановку электропривода без режима свободного выбега.

фаг. f тип I и ill I М М I I i НШИ111М1 I I I I I I П r n n U U

45 rv JU 1ППППГ

YYYinr

Hi-i

44

«/с/г.

Claims (1)

1. СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащий последовательно включенные управляемый выпрямитель, реактивный накопитель и инвертор тока, выход которого предназначен для подключения синхронного двигателя, систему управления преобразователем, включающую, узел рекуперативного торможения, первым управляющим выходом соединенный с входом регулятора выходного тока выпрямит.еля, вторым управляющим выходом подключенный к одному входу генератора управляющих импульсов инвертора, другими входа • ми соединенного с’выходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора и выходом задатчика пусковой частоты, третий управляющий выход узла рекуперативного торможения соединен с одним управляющим входом узла отключения преобразователя, и узел блокирования импульсов управления инвертором, отличающийч с_Ая тем, что, с целью повышения надежности остановки синхронного двигателя без свободного выбега, в систему управления преобразователем .введены первьай и второй логические элементы И-НЕ и первый и второй узлы задержки, а генератор уп- <g равняющих импульсов снабжен входом блокирования, причем вход первого логического элемента И-НЕ подключен к третьему управляющему выходу узла рекуперативного торможения, вход второго логического элемента соединен с выходом генератора управляющих импульсов инвертора, выходы логических элементов И-НЕ объединены и подключены к входу первого узла задержки, выходом соединенного с входом узла блокирования импульсов управления инвертором, входом блокирования генератора управляющих импульсов инвертора и входом второго узла задержки, выходом подключенного к другому управляющему . входу узла, отключения преобразователя.

   1 1164847 2