SU1270833A1 - Устройство точной автоматической синхронизации вентильного двигател с сетью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники. Цель изобретени  повышение точности и надежности синхронизации путем снижени  бросков тока и механических ударов. Фазочувствительньй вьтр митель 9 по сигналам, поступающим с измерительных тр-ров 7 и-8 машины и сети формирует сигнал, пропорциональньш углу рассогласовани  между векторами напр жений. Регул тор фазы 10 через систему 5 регулировани  скорости уравнивает фазы напр жени  машины и сети воздействием на преобразователь частоты 1, Равенство амплитуд напр жений сети и машины реализуетс с помощью узла 12 контрол  разности напр жений, который формирует управл ющее воздействие в регул тор 6 тока возбуждени  i машины, а также выдает сигнал при достижении равенства амплитуд напр жеW С ний, поступающий на вход логической схемы И 13. На второй вход этой схемы поступает сигнал от компаратора 14, свидетельствующий о допустимом 1C ч1 о 00 со со

Description

дл  синхронизации угле рассогласовани . Сигналом с выхода логической схемы И через элемент 15 временной задержки осуществл етс  включение коммутационного аппарата 4. Регул тор фазы 10 нормально шунтирован ключем

1 1 и вводитс  в действие только в зоне разрешенных значений угла. В результате обеспечиваетс  соблюдение условий точной синхронизации, что позвол ет включать мощные синхронные машины на сеть без толчков тока. 3 ил.

1

Изобретение относитс  к электротехнике , более конкретно к мощным синхронным частотно-регулируемым электроприводам, выполненным по схеме вентильного двигател , дл  которых по услови м экономичности работы Необходим перевод синхронной машинн на питание от сети.

Цель изобретени  - повьш1ение. точности и надежности синхронизации путем снижени  бросков тока и механических ударов.

На фиг. 1 приведена блок-схем:а предлагаемого устройства;на фиг. 2 диаграммы , иллюстрирующие процессы , происход щие в отдельных элементах устройства; на фиг. 3 - принципиальна  схема компаратора.

Схема включает преобразователь частоты 1, подключенный к синхронной машине 2 через коммутационный аппара 3, коммутационный аппарат 4, посредством которого осуществл етс  подключение машины и сети, автоматический регул тор скорости 5, регул тор тока возбуждени  6 (элементы 1-6 в составустройств-1 не вход т и приведены дл  по снени  сущности его работы).

Устройство содержит узел питани  с измерительными трансформаторами 7 и 8 напр жений сети и машины, фазочувствительный выпр митель 9, регул тор фазы 10, ключ 11, узел контрол  разности напр жений 12, первую логическую схему И 13, первый компаратор амплитуды 14, элемент временной задержки 15, триггер 16, второй компаратор амплитуды 17, вторую логическую схему И 18, третий компаратор амплитуды 19, четвертый ко;ипаратор амплитуды 20, выпр митель суммарного напр жени  сети и машины 21, узел включени  22.

Устройство осуществл ет управлени процессом синхронизации (перехода

на сеть) синхронной машины, котора  получает питание от преобразовател  .частоты. Система, состо ща  из преобразовател  частоты и синхронной машины и именуема  вентильным двигателем , позвол ет осуществл ть запуск и разгон синхронной машины до синхронной скорости с последующим переключением ее на питание от сети. Кроме того, устройство формирует управл ющее воздействие в регул торы скорости и тока возбуждени , определ ет момент соблюдени  условий точной синхронизации и вьщает команду на переключение коммутационного аппарата , подключающего машину к сети В процессе синхронизации ввод тс  в действие регул тор фазы 10 и регул тор тока возбуждени  6. Регул тор фазы 10, воздейству  на систему регулировани  скорости 5, стремитс  поддерживать близким нулю угол между векторами напр жени  сети и машины, а регул тор тока возбуждени  6 уравнивает напр жение машины с напр жением сети.

При достижении равества (с заданной точностью) амплитуды напр жени  ,сети и машины, а также при нахождевии величины угла между векторами напр жений сети и машины в зоне допус .ка (например, 5° эл.) выдаетс  сигна на включение коммутационного аппарата 4, который подключает машину к сети и одновременно своими блокконтактами отключает коммутационный аппарат 3, отсоедин   таким образом машину от преобразовател .

Claims (1)

1. Датчиком угла рассогласовани  между векторами напр жений машины и сети  вл етс  фазочувствительный выпр митель 9, представл ющий собой операционный ус:илитель, работающий в режиме суммировани  входных сигналов , на входе которого включен трех3 фазный коммутатор. На входы коммута тора подаютс  сигналы фазных напр ж ний синхронной машины с трансформат ра 7, а управление ключами коммутат ра производитс  сигналами линейных напр жений сети с трансформатора 8. Выходной сигнал фазочувствительного выпр мител  9. вл етс  синусоидальной функцией угла рассогласовани , а его средйее значение будет пропор ционально синусу угла рассогласован Э. Качественное соответствие между 0 и sinQ существует в зоне -90° , поэтому фазочувствительный выпр митель используетс  в каче стве датчика угла области значений 101 примерно до 60° эл. Подачей напр жени  фазочувствите ного выпр мител  9 на вход регул то ра фазы 10 обеспечиваетс  формирова ние управл ющего воздействи  в систему регулировани  скорости 5 дл  уравнивани  фаз напр жений сети и машины. Таким образом реализуютс  два необходимые дл  точной синхронизации услови . Третье необходимое условие - равенство амплитуд напр жений сети и машины реализуютс  с п мощью узла контрол  разности напр жений 12, представл ющего собой известное устройство (например, узел, состо щий из операционного усилител , выход которого подключен через компаратор), которое формирует управ л ющее воздействие в регул тор тока возбуждени  машины 6, а также вьщает логический сигнал при достижении с заданной точностью равенства амплитуд контролируемых напр жений. Этот сигнал поступает на один из входов первой логической схемы И 13, а на другой вход этой схемы сигналы поступают из первого компаратора 14, сравнивающего выходное напр жение фазочувствительного выпр мител  9 с величиной уставки, котора  определ ет область допустимого дл  синхронизации угла рассогласовани  между векторами напр жений сети и машины (например 5°). Если сравниваемое напр жение меньше уставки, .то на выходе компаратора 1А имеетс  логичесл кий сигнал. Логическа  схема И 13 формирует сигнал разрешени  переключени  синхронной машины на сеть при наличии сигналов на обоих входах схе мы И, т.е. при соблюдении всех условий точной синхронизации. Однако в 33 процессе поиска момента синхронизации может иметь место кратковременное совпадение векторов напр жений сети и машины. В этом случае перва  логическа  схема И 13 выдает ложный импульс, Лп  исключени  прохождени  ложных импульсов на переключение выход схемы И 13 подключен к элементу временной задержки 15, который осуществл ет задержку вьщачи сигнала на переключение на некоторое врем  (например , 1-3 с). Если по истечении , этого времени сигнал на выходе схемы И 13 не исчезнет, то это означает, что машина находитс  в режиме синхронного вращени  и угол между векторами напр жений сети и машины близок к нулю, а с выхода временной задержки 15 выдаетс  сигнал в узел включени  25 на включение коммутационного аппарата 4, Регул тор фазы 10 нормально шунтирован ключом 11 и вводитс  в. действие только в зоне разрешенных значений угла. Ключ 11 размыкаетс  при поступлении сигнала готовности с триггера 16. Формирование сигнала готовности происходит следующим образом . Напр жение с фазочувствительного выпр мител  9 подаетс  на третий компаратор амплитуд 19, на выходе которого формируютс  импульсы, соответствующие элементам перехода через нуль напр жени  фазочувствительного выпр мител  9 (фиг, 2). Эти импульсы поступают на один вход второй схемы И 18, на другой вход этой схемы подключен выход второго компаратора амплитуды 17, сравнивающего вьшр мленное выпр мителем 22 напр жение биений , образованного в результате суммировани  напр жени  сети и машины с величиной уставки, определ ющей область допустимых значений (например, 10° эл.). Если напр жение биений меньше уставки, то на выходе компаратора имеетс  логический сигнал. Импульс с выхода схемы И 18 переключает триггер 16 управлени  ключом 11, разреша  работу регул тора азы 10, Возврат триггера 16 в исходное состо ние производитс  сигналом, формируемьм с помощью четвертого компаратора амплитуды 20, подключенного . к выходу фазочувствительного выпр мител  9, Компаратор 20 аналогичен компараторам 14, 17 и 19, но отличаетс  тек„ что логический сигнал на его выходе по вл етс , когда входной сигнал превышает напр жение уставки, (фиг, 3). Выход компаратора подключае к второму управл ющему входу триггера 16. Логический сигнал на выходе 20 возникает, когда напр жение фазочувствительного выпр мител  9 превышает по абсолютной величине напр жение уставки ±огр. Величина этой ус 60°. Компатазки по углу, например, ратор 20 формирует сигнал, который переключает .триггер 16 в исходное со то ние , блокиру  с помощью ключа 11 регул тор фазы 10, Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечивает стро гое собхЕЮдение условий точной синхронизации и тем самым позвол ет и включать мощные синхронные машины на сеть без толчков тока, что  вл етс  благопри тным фактором повышени  надежности работы как синхронной машины , так и энергосистемы Схема компаратора амплитуды (фиг.8 включает два операционных усилител  23 и 24 и две логические схемы И 25 и НЕ 26, Сравниваемый сигнал Ugj, подаетс  на пр мой вход одного усилител  и инвертирующий вход другого ,, а опорные сигналы разных знако на другие входы усилителей, причем пол рность опорных сигналов ( ) соответствует показанной на фиг. 3, Если измер емый сигнал по амплитуде меньше опорных, на выходах обоих усилителей положительные сигналыр на выходе схемы И 25 (вых. 1) есть сигналэ на выходе НЕ 26 (вых.2 нет сигнала, если измер емый сигнал по амплитуде больше опорных, на выходе схемы И 25 сигнал отсутствует « на выходе схемы НЕ 26 имеетс . Работа компараторов 14, 17, 19 и 20 отличаетс  уровн ми опорных сигналов и исггользованием выходов, дл  14, 17 и 19 используетс  Вых. 1,дл  Вых. 2 Формула изобретени Устройство точной автоматической синхронизации вентильного двигател  с сетью, содержащее измерители напр жени  сети и машины, автоматический регул тор скорости, первую логическую схему И, узел включени , отличающеес  тем, что, с целью повьпиени  точности и надежности синхронизации, путем снижени  бросков тока и механических ударов, в него введены фазочувствительный выпр митель , регул тор фазы, ключ, шунтирующий регул тор фазы, триггер, четыре компаратора амплитуды, втора  логическа  схема И, схема временной задержки, выпр митель суммарного напр жени  сети и машины, узел контрол  разности напр жений, причем выход измерител  напр жений машины , в качестве которого использован измеритель фазных напр жений, подключен к входу фазочувствительного выпр мител , управл ющие входы которого соединеныс выходом измерител  напр жений сети, в качестве которого использован измеритель линейных напр жений, а выход фазочувствительного выпр мител  через регул тор фазы соединен с входом автоматического регул тора, скорости, кроме того, выход фазочувствительного выпр мител  подключен через первьй компаратор амплитуды к первому входу первой логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом узла контрол  разности напр жений, а выход первой логической схемы И соединен с узлом включени  через элемент временной задержки, одновременно выход фазочувствительного выпр мител  подключен к третьему компаратору амплитуды , выход которого соединен с первым входом второй логической схемы И, второй вход которой, а также третий вход первой схемы И через второй компаратор амплитуды соединен с выходом выпр мител  суммарного напр жени  . сети и машины, при этом выход второй схемь И соединен с первым управл ющим входом триггера, второй управл ющий вход которого через четвертый компаратор амплитуды соединен с выходом фазочувствительного выпр мител , а выход триггера подключен к управл ющему входу ключа, шунтирующего регул тор фазы.