SU1241339A1 - Система электропитани и управлени группами гистерезисных электродвигателей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , позвол ет повысить надежность и экономичность системы электропитани  и управлени  гистере- зисными электродвигател ми за счет того, что последн   состоит из основного источника питани  с блоком управлени  частотой и напр жением, подключенного выходом к магистральным шинам питани ,- соединенным через ключи с индивидуальными шинами питани  (ИШП), к которым подключены через компенсирующие конденсаторы группы гистерезисных электродвигателей (ГЭ). На каждую группу ГЭ приходитс  блок импульсного намагничивани  (вин) с блоком управлени  (БУ), блок задани  частоты импульсов. На каждую группу ГЭ, кроме первой, имеетс  блок задержки, причем ВИН первым и вторым выходами включен в разрыв .одной из фаз ИОШП, а третьим выходом и первым входом подключен к другой фазе ИШП между компенсирующими конденсаторами и группой ГЭ, а вторым входом - к выходу БУ, первый и второй входы которого соединены с ЙШ11, а третий - с выходом блока задани  частоты импульсов этой же группы. Вход блока задани  частоты импульсов дл  первой группы ГЭ соединен с блоком управлени  частотой и напр жением основного источника питани , а блоки задани  частоты импульсов всех последующих групп соединены с блоком задани  частоты импульсов первой группы ГЭ через блоки задержки . 1 з.п. ф- лы , 9 ил. i (Л

Description

Изобретение относитс  к электроехнике ., а именно к системам электопитани  и управлени  гистерезисны- и двигател ми многодвигательного электропривода технологических лиий ,

Цель изобретени  - повышение экоомичности за счет увеличени  КПД и адежности,, обеспечение устойчивости, адежного ввода в синхронизм всех групп электродвигателей, защиты источника питани .

На фиг.1 изображена структурна  схема системы электропитани  и управлени  (п,1); на фиг.2 - структурна  схема системы электропитани  и управлени  (п.2); на фиг.З - структурна  схема варианта выполнени  блока импульсного намагничивани  и блока его управлени ; на фиг.4 и 5 - варианты структурного выполнени  блока импульсного намагничивани ; на фиг.6 и 7 - принципиальные схемы . выполнени  блока импульсного намагничивани  по фиг.4 и фиг,5 соответственно; на фиг.8 - структурна  схема выполнени  блока формировани  частоты и фазы импульсов; на фиг.,9 - временные диаграммы, по сн ющие принцип задани  параметров импульсов.

Система электропитани  и управлени  группами гистерезисных элект- родвига-телей (фиг.1) содержит основной источник 1 питани  с блоком 2 управлени  частотой и напр жением . К выходам основного источника 1 питани  подключены магистральные шины 3 питани , соединенные через ключи 4 с индивидуальными шинами 5 питани , к которым подключены через компенсирующие конденсаторы 6 группы гистерезисных электродвигателей 7.Система содержит также на каждую группу гистерезисных электродвигателей 7 блок 8 импульсного намагничивани  с блоком 9 управлени , блок 10 задани  частоты импульсов и на каждую Группу гистерезисных электродвигателей 7, кроме первой, - блок 11 задержки. При этом блок 8 импульсно-j го намагничивани  первым и вторым своими выходами включен в разрыв одной из фаз индивидуальных шин 5 питани , а третьим выходом и первым входом подключен к другой фазе индивидуальных шин 5 питани , между компенсирующими конденсаторами 6 и .группой гистерезисных электродвига

5

0

5

0

5

0

5

0

5

телей 7, а вторым входом - к выходу блока 9 управлени , первый-и второй входы которого соединены с индивидуальными шинами 5 питани , а третий - с выходом блока 10 задани  частоты иг шульсов этой же группы, вход блока 10 задани  частоты импульсов РД1Я первой групшз гистерезисных элек1родвигателей 7 соединен с блоком 2 управлени  частотой и напр жением основного источника 1 питани , а блоки 10 задани  частоты импульсов всех последующих групп 7 соединены с блоком 10 задани  частоты импульсов первой груп - пы гистерезисных, электродвига - телей 7 через блоки 11 задержки .

Система электро1титани  и управле- .ни  группами гистерезисных электродвигателей (фиг.2) содержит также блок 12 выбора режима управлени  с четырьм  выходами дл  каждой группы гистерезисных электродвигателей 7 и на группу электродвигателей 7 - блок 13 задани  параметров работы группы гистерезисных электродвигателей 7j блок 14 сравнени 5 блок 15 измерени  параметров работы группы гистерезисных электродвигате- ,, измерительные входы которых подключены к индивидуальным, шинам 5 питани , логическую cxeNry ИЛИ 16, логическую схему И 17, элемент 18, имеющий зону нечувствительности.При этом дл  кажд,ой группы электродвигателей 7 соответствующие выходы блока 12 выбора режима управле {и  сое-- динены с входами блока 15 измерени  параметров работы группы гистерезисных электродвигателей 7, блока 13 задани  параметров работы этой группы электродвигателей 7, элемента 18, имеющего зону нечувствительности, и логической схемь ИЛИ 16, выходом подключенной к одному из входов логической схемы И 1 7,второй вход которой соединен с выходом блока 10 задани  частоты: импульсов, а выход - с входом блока 9 управлени  блока 8 импульсного намагничивани . Выход блока 15 измерени  параметров работы гругхпы гистерезисных электродвигателей 7 подключен к соответствующим входам блока 14 сравнени , выход которого через элемент 18 св зан с вторым входом логического элемента ИЛИ 16.

31

Каждый блок 8 импульсного намагничивани  (фиг.З) содержит трансформатор 19 тока, замыкающий ключ 20, разр дный ключ 21, конденсатор 22, зар дный блок 23. Блок 9 управлени  . (фиг.З) состоит из блока 24 формировани  частоты и фазы импульсов, блока.25 формировани  длительности импульсов и логического элемента НЕ 26. При этом трансформатор 19 то- ка первичной обмоткой включен в одну из. фаз индивидуальных шин 5 питани , вторична  обмотка зашунтирована замыкающим ключом 20 и через разр д- ньй ключ 21 подключена к конденсато- ру 22. Управл ющие входы разр дного ключа 21 непосредственно, а замыкающего ключа 20 через логический элемент НЕ 26 соединены с выходом блока 25 формировани  длительности импульсов, вход которого соединен с выходом блока 24 формировани  частоты и фазы импульсов. Входы последнего  вл ютс  входами блоков 9 управлени . Конденсатор 22 подключен к за- р дному блоку 23, входы которого подключены к индивидуальным шинам 5 питани  .

Каждьш блок 8 импульсного намаг- ничиванй  (фиг.4) содержит разделительный ключ 27 и разр дный ключ 21, конденсатор 22, подключенный к зар дному блоку 23. При этом конденсатор 2 и разр дньш ключ 21 соединены после- довательно и включены в разрыв одной из индивидуальных шин 5 питани  и шунтированы разделительным ключом 27

В блоке 8 импульсного намагничивани  (фиг,5) конденсатор 22, подклю- ченный к зар дному блоку 23, и разр дный ключ 21 соединены последовательно и включены параллельно индивидуальным шинам 5 питани . Разделитель- ньй ключ 27 включен в разрыв одной из индивидуальных шин 5 питани  между -точкой соединени  цепочки конден- сатор 22 - разр дный ключ 21 и компенсирующими конденсаторами 6.

Блок 24 формировани  частоты и .фазы импульсов (-фиг.8) состоит из блока 28 синхронизации, регул то,- ра 29 фазы и триггера 30. При этом один вход триггера 30 через регул тор 29 фазы, блок 28 синхронизации подключен к индивидуальным шинам 5 питани , второй - к блоку 10 задани  частоты импульсов. Выход триггера 30

394

 вл етс  входом блока 25 формировани  /длительности импульсов.

Система электропитани  и управлени  группами гистерезисных элек-т- родвигателей (фиг.1) работает следующим образом.

Группа гистерезисных электродвигателей 7 -подключена к индивидуальным шинам 5 питани , которые через ключи 4 соединены с магистральными ши- нами 3 питани . Магистральные шины 3 питани  подключены к основному источнику 1 питани , имеющему блок 2 управлени  частотой и напр жением. По команде блока 10, определ ющего частоту следовани  импульсов, через блок 9, задающий фазу и длительность импульсов, блок 8 импульсного намагничивани  формирует импульс тока по индивидуальным шинам 5 питани . Дл  исключени  пульсаций тока в

магистральных шинах 3 питани  и защиты источника питани  в устройство введены блоки 11 задержки, обеспечивающие несинфазное импульстюе намагничивание различных групп электродвигателей 7.

В многодвигательном гистерезисном электроприводе с целью компенсации реактивной мощности, потребл емой группой электродвигателей 7, на индивидуальные шины 5 питани  подключаютс  конденсаторы 6. В этом случае блок 8 импульсного намагничивани  оключаетс  в разрыв одной из фаз ин- .дивидуальных шин 5 питани  между компенсирующими конденсаторами 6 и группой гистерезисных электродвигателей 7. Это позвол ет обеспечить разр д коненсатора блока 8 импульсного намагничивани  на фазы статоров группы электродвигателей 7.

В режиме запуска группы гистерезисных электродвигателей 7 наличие намагничивающих импульсов деформиру ет механическую характеристику гис- терезисного электродвигател . В обасти малых скольжений ротора электромагнитный момент, развиваемый электродвигателем, увеличиваетс . Это происходит вследствие малого поворота намагниченности ротора отноительно пол  статора в интервале ремени между двум  последующими импульсами .

Благодар  этому эффекту повышаетс  надежность ввода в синхронизм всех групп гистерезисных электродвигателей 7. Напр жение питани  электродвигателей , установлёнпых в конце магистральных шин 3 питани , вследствие падени  напр жени  из-за потерь в проводах в предсинхронной области будет с пониженным электромагнитным моментом. Наличие блока импульсного намагничивани  позвол ет ввести в синхронизм и эту группу гистерезис- ных электродвигателей 7,

Импульсное намагничивание гистерезис ных электродвигателей 7 в синхронном режиме работы позвол ет повы .сить и стабилизировать энергетические блоке15 измерени  параметров вклю- характеристики, эффективно демпфироС блока 12 выбора ре шма управ- 10 лени  в, соответствующем коде управ л ющие сигналы подаютс  на блок 15 , измерени  параметров, блок 13 зада ни  параметров и элемент 18, имеющ зону нечувствительности,, При этом

чаютс  датчики напр жени  и тока, сх емы вычислени  и фильтры, в резул тате чего на выходе по вл етс  сигнал , пропорциональный переменной со 20 тавл ющей изменени  активной мощно потребл емой группой гистерезисных э.;1ектродвигателей 7, которьш подает на второй вход блока 14 сравнени . блока 13 по команде блока 12 выбора режима управлени  этом случае на первый вход блока 14 сравнени  подаетс  сигнал нулевого потенциала, элементе 18 па второй вход компарат ра подаетс  сигнал, Соответствующий минимально допустимому уровню кача БД выходе элемента 18 по вл етс  с

25

30

вать качани  роторов.

Намагничивающие импульсы могут следовать периодически с частотой, превышающей частоту собственных качаний роторов электродвигателей, но меньше частоты основного источника питани , Однако подобный режим работы в некоторых случа х недостаточ- но радионален.

Устройство (фиг,2) работает следующим образом.

Блок 12 выбора режима управлени   вл етс  вычислительным устройством, выходные сигналы которого представл ют собой цифровые коды, каждому из которык соответствует .определенный режим управлени . Простейший код ло- гической 1 и логического О подаетс  на первый вход логической схе- .мы И 17. При подаче сигнала логичес- - кой 1 на первый вход логической схемы И 17 осуществл етс  режим периодического следовани  намагничивающих импульсов. При подаче сигналов логического О - режим, задаваемый блоком 12,.

Блок 15 измерени  параметров представл ет собой сочетание-датчиков на- пр жени  и тока, а также схем вычислени , позвол ющих получить такие, параметры работы группы гистерезис- ных электродвигателей, как, например , ток, активна  и реактивна  мощности . Блок 3 задани  параметров содержит р д потенциометров по числу управл емых .параметров. Блок 14 сравнени   вл етс  типовым и может быть выполнен на основе усилител  посто нного тока (компаратора). Элемент 18, имеющий зону нечувс.твительности,пред ставл ет собой сочетание потенциометров и компаратора, на первьй вход которого подаетс  выходной сигнал

20

4Q

45

50

.-55

блоке15 измерени  параметров вклю-

блока 14 сравнени , а на второй вход сигнал с соответствующего лотенцио- Метра, определ юш.ий минимально до- пустимьш уровень изменени  регули- руемого параметра,

Данный узел в режиме демпфировани  качаний роторов электродвигателей работает следующим образом.

С блока 12 выбора ре шма управ- лени  в, соответствующем коде управл ющие сигналы подаютс  на блок 15 измерени  параметров, блок 13 задани  параметров и элемент 18, имеющий зону нечувствительности,, При этом в

блоке15 измерени  параметров вклю-

чаютс  датчики напр жени  и тока, сх емы вычислени  и фильтры, в результате чего на выходе по вл етс  сигнал , пропорциональный переменной сос- тавл ющей изменени  активной мощности, потребл емой группой гистерезисных э.;1ектродвигателей 7, которьш подаетс  на второй вход блока 14 сравнени . С блока 13 по команде блока 12 выбора режима управлени  этом случае на первый вход блока 14 сравнени  подаетс  сигнал нулевого потенциала, В элементе 18 па второй вход компаратора подаетс  сигнал, Соответствующий минимально допустимому уровню качаний, БД выходе элемента 18 по вл етс  сигнал: логической

который подаетс 

-

Q

5

0

на первый вход логической схемы И 17, Таким образом сигнал.с выхода блока 10 задани  частоты импульсов поступает на индивидуальный блок 9 управлени , и на обмотки статоров электродвигателей подаютс  намагничивающие импульсы.

Наличие элемента 18 с зоной нечувствительности необходимо дл  исключени  возможности режима Звонка системы управлени ,

В.качестве регулируемых параметров могут быть выбраны cosq, потребл ема  электродвигател ми активна  мощность 5 ток двигател  I и т.д.

На фиг,3 представлен вариант выполнени  блока В импульсного намагничивани  и блока 9 его управлени . Сигнал, определ ющий частоту следовани  импульсов, поступает с блока 10 непосредственно, либо через логическую схему И 17 и логическую схему ИЛИ 16. В случае работы системы электропитани  .в режиме контрол  параметров сигнал поступает через логическую ИЛИ 16 с выхода эле71

мента 18. После блока 24 формировани  частоты и фазы импульсов сигнал поступает на блок 25 формировани  длительности импульсов. Таким образом , выходной сигнал блока 25 содер- жит всдо информацию о параметрах импульса . При по влении сигнала на выходе блока 25 разр дный ключ 2Т за-, мыкаетс , а замыкающий ключ 20 размыкаетс . Это обеспечивает разр д : конденсатора 22 на первичную обмотку трансформатора 19 тока, что при- .водит к созданию импульса тока в цеп х статоров группы гистерезисных электродвигателей 7. После исчезновени  сигнала на выходе блока 25 ключ 20 замыкаетс , а ключ 21 размыкаетс  и конденсатор 22 зар жаетс  от блока 23, подключенного к индивидуальным шинам 5 питани .

На фиг.4 показан.другой вариант построени  блока 8 импульсного намагничивани . Здесь конденсатор 22 вклю- чен в одну из фаз индивидуальных шин 5 питани  и шунтирован раздели- тельным ключом 27. Последовательно с конденсатором 22 в ту же фазу включен разр дньш ключ 21. Конденсатор 22 подключен также к зар дному блоку 23 При поступлении сигнала с блока 9 управлени  на ключи 21 и 27 разделительный ключ 27 размыка етс , а разр дный ключ 21 замыкаетс , обеспечива  разр д конденсатора 22 на фазы статоров группы гистерезисных элект- родв-игателей 7.

Конденсатор 22 (фиг.5) последовательно с разр дным ключом 21 включен между фазами индивидуальных шин 5 питани . В одну из этих фаз включен 0 разделительный ключ 27. Схема работает аналогично.

На фиг.8 представлен вариант выполнени  блока 24 формировани  частоты и фазы импульсов. Вход блока 28 45 синхронизации подключен к фазам, индивидуальных шин 5, питани . В бло- .ке 28 синусоидальное напр жение питани  группы электродвигателей 7 п ре- образуетс  в серию импульсов. Таким 50

образом, выходной сигнал f блока 28 несет в себе информацию о фазе основного напр жени  питани  (фиг.9). Этот сигнал подаетс  на регул тор 29 фазы намагничивающих импульсов. В 55 зависимости от величины управл ющего сигнала, подаваемого на второй вход регул тора 29, осуществл етс  фа

5 5 0

s

5

0

5 0

5

3398

зов)1й сдвиг сигнала fp на выходе регул тора 29.по отношению к сигналу на его входе f,.

G

Выходной сигнал регул тора 29 фазы подаетс  на первый вход триггера 30, на второй вход которого поступает сигнал font с блока 10 задани  частоты импульсов. По сигналу, с блока 10 триггер 30 взводитс , а по сигналу с регул тора 29 - сбрасываетс  (временна  диаграмма А на фиг.9). Выходной сигнал триггера 30, содержащий информацию о фазе и частоте следовани  импульсов (временна  диаграмма В на фиг.9), подает-- с  на вход блока 25 формировани  . длительности импульсов. Выходной сигнал блока 25 несет информацию о дли-, тельности, фазе и частоте намагничивающих импульсов. Амплитуда импульсов определ етс  напр жением, до ко- торого зар жаетс  конденсатор 22 от зар дного блока 23.

Таким образом данна  система обладает р дом преимуществ. Использование блока импульсного намагничивани  при разном фазовом сдвиге между намагничивающими импульсами различных групп гистерезисных электродвигателей позвол ет значительно повысить их энер- . гетические характеристики (КПД, cos q ) и устойчивость системы. За счет снижени  потерь в меди статора, потерь в сети и преобразователе дл  технологической линии в 10 электро- дви-гателей достигаетс  значительный экономический эффект. Повышение КПД и cosQ) позвол ет снизить ток в шинах питани , а следовательно, уменьшить установленную мощность источника питани . При сохранении мощности источника питани  использование изобретени  позвол ет подключить к магистральным шинам питани  дополнительные группы электродвигателей. Дл  перевозбужденного гистерезисного электродвигател  характерны также меньшие пол  рассе ни  статора и ротора,что, в свою очередь, снижает тормозной момент и потери от взаимодействи  двигател  с Элементами конструкции,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1, Система электропитани  и управлени  группами гистерезисных электродвигателей, содержаща  основной источник питани  с блоком уп- равлени  частотой и напр жением, подключенный выходом к магистральным

   91

   шинам питани , соединенным через ключи с индивидуальными шинами питани , к которым подключены через, компенсирующие конденсаторы группы гис- терезисныхэлектродвигателей, отличающа с  тем, что, с целью повьшени  экономичности и на дежности;, в нее введены на каждую группу гистерезисных электродвигателей блок импульсного намагничивани  с блоком управлени , блок задани  частготы импульсов и на каждую группу .гистерезисных электродвигателей , кроме первой, - блок задержки, при этом блок импульсного намагничивани  первым и вторым своими выходами включен в разрыв одной из фаз индивидуальных шин питани , а третьим выходом и первым входом подключен к другой фазе индивидуальных шин пи тани  между компенсирующими конденсаторами и группой гистерезисных электгг родвигателей, а вторым входом - к выходу блока управлени , первый и вто- рой входы которого соединены с ин ,дивидуальными шинами питани , а третий - с выходом блока задани  частоты импульсов этой же группы, вход блока задани  частоты импульсов дл  первой группы гистерезисных электродвигателей соединен с блоком управлени  частотой и напр жением основного источника питани , а блоки задани  часто.ты импульсов всех последующих групп соединены с блоком задани  частоты импульсов первой груп пы гистерезисных электродвигателей через .блоки задержки,

   /

   1339

   10

   П.1,

   отличаю10

   15

   20

   25

   30

   35

   2 о Система по щ а   с   тем, что введены блок вы- бора режима управлени  с четырьм  выходами дл  каждой группь гистерезисных электродвигателей и на каждую группу электродвигателей - блок задани  параметров работы группы гис- те-резискых электродвигателей, блок сравнени , блок измерени  параметров работы группы гисте резисных электродвигателей , измерительные входы которых подключены к индивидуальным ши- . нам питани , логическа  схема ИЛИ, логическа  схема И, элемент, имею- ,щий зону нечувствительности, при этом дл  кажд,ой группы электродвигателей соответствующие выходыблока выбораре- лшма травлени  соединены с входами блока измерени  параметров работы группы гистерезисных электродвигателей, блока задани  параметров работы этой группы, элемента, имеющего зону нечувствительности , и логической схемы ШШ, выходом подключенной к одному из входов логической схемы И, второй .вход которой соединен с выходом блока задани  частоты импульсов, а выход - с входом блока управлени  блока им)1ульсного намагничивани , выход блока задани  и измерени  параметров работы группы гистерезисных электродвигателей подключен к соответствую- ffijiM входам блока сравнени  , выход которого через элемент, имеющий зону нечувствительности , св зан с вторым входом логического элемента

   wm.

   IPuff. /

   О

   О ООО

   о

   IPi/S.

   L L L

   (Риг.

   cp(jf.5

   QJus.S

   Фаз. 7

   Фи.9

   Редактор И.Касарда

   Составитель М„Кр хтунова

   Техред- О.Сопко Корректор О Лугова 

   Заказ 3606/49 Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и от,крытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул. Проектна , 4