SU1444928A1

SU1444928A1 - Электропривод переменного тока

Info

Publication number: SU1444928A1
Application number: SU874239671A
Authority: SU
Inventors: Иван Иванович Артюхов; Владимир Арсентьевич Серветник; Юрий Болеславович Томашевский
Original assignee: Саратовский политехнический институт
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-12-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл построени систем электропитани асинхронных электродвигателей от автономных инверторов тока. Целью изобретени вл етс повьшение надежности . Электропривод переменного тока содержит электродвигатель 1, автономный инвертор тока 2, комленсиру оп1да блок 3, основную 4 и дополнительную 5 батареи коммутирующих конденсаторов , последн выполнена из N секций, датчик 6 тока, сумматор 7, компараторы 8 и 9, катушку 10 реле, управл емый ключ 11, генератор 12 импульсов , элемент задержки 13, логические элементы 2И 14, 2И-НЕ 15, регистр сдвига 16, элементы коммутации 17. Электропривод позвол ет производить запуск электродвигател различной мощности с автоматическим выбором требуемой емкости коммутирующих конденсаторов , что обеспечивает необходимую коммутационную устойчивость инвертора при пуске двигател . Кроме того, исключаютс токовые перегрудки силовых элементов системы, что дополнительно повышает надежность. 2 ил. с S

Description

h

s

гот

кик

L J Ц-j /g .

к кЬ

ю

00

1l iW

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл построени систем электропитани асинхронных электродвигателей от ав- тономных инверторов тока.

Цель изобретени - повышение надежности .

На фиг. показана структурна схема электропривода; на фиг.2 - схема подключени релейных элементов.

Электропривод переменного тока (фиг.1) содержит асинхронный электродвигатель 1, автономный инвертор 2

ней с выходом датчика 6 тока и первым входом второго компаратора 9, выход первого компаратора 8 подключен со входом управл емого ключа 11, первым входом логического элемента 2И 14 и вторым входом управлени регистра 16 сдвига, вход сброса которого подключен к выходу логического элемента 2И-НЕ 15, второй вход которого соединен с выходом элемента 13 задержки . Вход синхронизации регистра 16 сдвига соединен с выходом генератора 12 импульсов и со вторым входом

тока, вентильно -реакторный компенси- 15 логического элемента 2И 14, выход корующий блок 3, основную батарею 4 коммутирующих ковденсаторов, дополнительную батарею 5 коммутирующих конденсаторов , выполненную из N секций 5.1,5.2 - 5.N, датчик 6 тока в цепи компенсирующего блока 3, сумматор 7, первый и второй компараторы 8 и 9, катушку реле 10, управл емый ключ 11, генератор 12 импульсов, элемент 13 задержки, логический элемент, 2И 14, логический элемент 2И-НЕ 15, регистр 16 сдвига, N элементов коммутации 17.1-17.N, группу силовых контактов 18 контактора, второй замыкающий кон20

25

торого подключен ко входу сдвига регистра 16 сдвига, выходы которого соединены с управл ющим входами соответствующих элементов коммутации 7.1-i7.N. Катушка 10 реле соединена с первым силовым выводом управл емого ключа I1, второй силовой вывод которого через заь ыкаюш;ий контакт 20 с вьщержкой BpeMfei-m на срабатывание промежуточного реле предназначен дл подключени к положительному выводу источника питани . Вход питани генератора 12 импу.ГлЬсов через второй замыкающий контакт 19 промежуточного

такт 19 промежуточного реле и замы- 30 реле предназначен дл подключени к

кающий контакт 20 с выдержкой времени на срабатывание промежуточного реле . Выводы автономного инвертора тока 2 и основной батареи 4 коммутируют- щих конденсаторов непосредственно а вентильно-реакторного компенсирук це- го блока 3 через датчик тока 6 объединена и через группу силовых контакКатушка 21 промежуточного реле (фиг.2) через последовательно соединенные размыкающий блок-контакт 22 контактора и кнопку Пуск 23, щунти- рованную первым замыкакщим контактом 24 промежуточного реле, предназначена дл подключени к положительтов 18 контактора соединены с выводами статорной обмотки электродвигате- 40 выводу источника питани . Катуш- п 1. Кажда из N секций 5.1,5.2-5.N ка 25 контактора через последователь- дополнительной батареи 5 коммутирующих конденсаторов через соответствующий элемент коммутации 17.1-17.N соено соединенные кнопку Стоп 26 и замыкающий блок-контакт 27 контактора, шунтированный замыкающим контактором

динена с выводами основной батареи 4 45 реле, предназначена дл подключени к положительному выводу источника питани .

ни к положительному выводу источника питани .

Второй источник опорного напр жекоммутирующих конденсаторов.

Входы сумматора 7, предназначены дл подключени к первому и второму источникам опорного напр жени , выход сумматора 7 подключен ко второму ни выполн етс дискретно-регулируе- входу второго компаратора 9, выход мым. В частности он может быть выпол- которого соединен со входом элемента нен на резиЪторах 29 (фиг.1), выклю- 13 задержки первым входом логическо чател х 30 и переключанндем контакте fo элемента 2И-НЕ 15 и первым входом 31. В качестве выключателей 30 могут

J2 быть использованы контакты командоуправлени регистра 16 сдвига. Пер- вьй вход первого компаратора В предназначен дл подключени ко второму источнику опорного напр жени , второй вход первого компаратора 8 соедиконтроллера , а в качестве контакта 31 может быть использован дополнительный переключающий контакт, которым снабжаетс промежуточное реле.

0

5

пoлoжитeльнo fy выводу источника питани .

Катушка 21 промежуточного реле (фиг.2) через последовательно соединенные размыкающий блок-контакт 22 контактора и кнопку Пуск 23, щунти- рованную первым замыкакщим контактом 24 промежуточного реле, предназначена дл подключени к положитель ° У выводу источника питани . Катуш- ка 25 контактора через последователь-

выводу источника питани . Катуш- ка 25 контактора через последователь-

но соединенные кнопку Стоп 26 и замыкающий блок-контакт 27 контактора, шунтированный замыкающим контактором

реле, предназначена дл подключени к положительному выводу источника питани .

ни выполн етс дискретно-регулируе- мым. В частности он может быть выпол- нен на резиЪторах 29 (фиг.1), выклю- чател х 30 и переключанндем контакте 31. В качестве выключателей 30 могут

Второй источник опорного напр же выполн етс дискретно-регулируе- . В частности он может быть выпол- на резиЪторах 29 (фиг.1), выклю- ел х 30 и переключанндем контакте В качестве выключателей 30 могут

контроллера, а в качестве контакта 31 может быть использован дополнительный переключающий контакт, которым снабжаетс промежуточное реле.

Электропривод работает следующим образом.

Перед пуском один из резисторов 29, cooTBeTCTByrenj3ift пусковому току гштаемого двигател , посредством выключател 30 должен быть подключен к .разомкнутому выводу контакта 3. В предпусковой момент все секции дополнительной батареи 5 отключены и в выходной цегш инвертора 2 имеет место следующий баланс реактивных мощностей:

QXN

Q

ОК6

где Q

ОКБ

:KV,

:р XXV,

реактивна мощность основной батареи коммутирующих конденсаторов 4; реактивна мощность венВеличина реактивной мощности ком- 10 пенсируюиего блока 3 Q ( в этом случае должна быть не меньше реактивной мощности двигател в пусковом режиме Это означает, что секции дополнитель ной конденсаторной батареи 5 должны 15 последовательно одна за другой подключатьс к выходу инвертора 2 до тех пор, пока сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, не превысит значени уставки, в качесттильно-реакторного компен- 20 ве которого используетс напр жение

сирующего блока 3 (величина ее должна быть не меньше реактивной мощности максимально возможной нагрузки в номинальном режиме работы последней)j Q (3 реактивна мощность, рас- ходуема на коммутацию

вентилей инвертора. Указанный баланс поддерживаетс подачей управл ющего сигнала со второго источника опорного напр жени на первый вход первого компаратора 8. Величина этого сигнала не должна пре- вьшать значени напр жени , поступающего на второй вход первого компаратора 8, и пропорционального току компенсирующего блока 3.

При нажатии кнопки Пуск 23 на катущку 21 промежуточного реле подаетс напр жение, реле срабатывает, контактом 24 встает на самоблокировку , контактом 20 подготавливает цепь питани реле 10, контактом 19 осуществл ет запуск генератора 12 импульсов и, наконец, контактом 31 измен ет уровень выходного напр жени второго источника опорного напр жени . Величина этого напр жени вл етс индивидуально задаваемой дл каждого конкретного двигател и измен етс путем соответствующего подбора согфотивлени резистора 30. Новый уровень опорного напр жени вто25

30

второго источника опорного напр ;е- ни .

Логика работы цепочки подключени секций дополнительной батареи 5 к выходу инвертора 2 такова. До срабатывани промежуточного реле и изменени уровн напр жени второго источника опорного напр жени сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, выделенный датчиком тока 6, будет превышать опорный сигнал, поступающий со второго источника опорного напр жени , вследствие чего на выходе первого компаратора 8 будет при35 сутствовать сигнал логического нул , который, поступа через элемент 211 14 на вход сдвига D, регистра 16 не е- н ет комбинации сигналов на выходных выводах регистра Q,,...,Q|. Запрещаю40 щей информацией на изменение выходных сигналов вл етс также отсутствие импульсов на входе синхронизации С. После переключени контакта 31 напр жение второго источника опорного нап45 р жени превысит сигнал обратной св зи цепи компенсации, на выходе первого компаратора 8 по витс сигнал лог. 1, который подаетс на второй вход управлени регистра 16 сдвига и на первый вход логического элемента 2И 14, на второй вход которого подаютс импульсы с генератора 12 импульсов. Эти же импульсы подаютс на вход синхронизации С регистра 16. Вследствие

50

рого источника будет соответствовать 55 по вившейс комбинации управл ющих следующему балансу реактивных мощное- сигналов на входе регистра 16 сдвига Yg выходы последнего станут последона тельно заполн тьс уровн ми лог. 1, Q р, + Q k(|

Q

ОКБ

+ Q

АКБ

вл ющейс информацией к подключению

где Q дцб реактивна мощность той части секций батареи 5, которую необходимо подклю- чить дл обеспечени кo мутационной устойчивости инвертора 2 при пуске двигател 1 ,

Величина реактивной мощности ком- пенсируюиего блока 3 Q ( в этом случае должна быть не меньше реактивной мощности двигател в пусковом режиме. Это означает, что секции дополнительной конденсаторной батареи 5 должны последовательно одна за другой подключатьс к выходу инвертора 2 до тех пор, пока сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, не превысит значени уставки, в качест5

0

второго источника опорного напр ;е- ни .

Логика работы цепочки подключени секций дополнительной батареи 5 к выходу инвертора 2 такова. До срабатывани промежуточного реле и изменени уровн напр жени второго источника опорного напр жени сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, выделенный датчиком тока 6, будет превышать опорный сигнал, поступающий со второго источника опорного напр жени , вследствие чего на выходе первого компаратора 8 будет при5 сутствовать сигнал логического нул , который, поступа через элемент 211 14 на вход сдвига D, регистра 16 не е- н ет комбинации сигналов на выходных выводах регистра Q,,...,Q|. Запрещаю0 щей информацией на изменение выходных сигналов вл етс также отсутствие импульсов на входе синхронизации С. После переключени контакта 31 напр жение второго источника опорного нап5 р жени превысит сигнал обратной св зи цепи компенсации, на выходе первого компаратора 8 по витс сигнал лог. 1, который подаетс на второй вход управлени регистра 16 сдвига и на первый вход логического элемента 2И 14, на второй вход которого подаютс импульсы с генератора 12 импульсов. Эти же импульсы подаютс на вход синхронизации С регистра 16. Вследствие

0

тельно заполн тьс уровн ми лог. 1,

вл ющейс информацией к подключению

посредством элементов 17 коммутации секций дополнительной батареи 5 к выходу инвертора 2. Периодичность подключени секции ,5. 1-5.N будет определ тьс частотой следовани импульсов управлени генератора 13. Частота их принимаетс таковой, что очередное подключение секций происходит после окончани переходного процесса под- ключени предыдущей секции. Последовательное подключение секции дополнительной батареи 5.1-5.N будет происходить до тех пор,,пока реактивна мощность емкостного в вы- ходной цепи инвертора 2 не станет достаточной дл обеспечени коммутационной устойчивости последнего при пуске двигател 1. Фиксируетс этот момент превьшением тока компенсирую- щего блока 3 значени уставки и по влением на выходе первого компаратора 8 сигнала лог. О. После этого управл емый ключ 11 отпираетс и на катушку 10 реле подаетс напр жение питани . Реле срабатывает и контактом 28 подает питание на катушку 25 контактора, который блок-контактом 27 встает на самоблокировку, силовой группой контактов 18 подключает дви- гатель 1 к инвертору 2, а блок-контактом 22 разрывает цепь питани катушек 21 промежуточного реле, которое своими контактами разрьшает цепь питани реле, снимает разрешающий сигнал с генератора 12 импульсов и измен ет уровень выходного сигнала второго источника опорного напр жени .

После подключени двигател 1 к выходу инвертора 2 устанавливаетс следующий баланс реактивных мощностей:

Qft+ QK + Рпл Q

ОКБ

+ Q

АКБ

где РПД - реактивна мощность двигател в пусковом режиме; Рц - избыток реактивной мощности емкостного характера, потребл емого компенсирующим блоком 3.

По мере разгона двигател величина Qfljf будет уменьшатьс и, следовательно , будет увеличиватьс величина

Информацией об окончании пуска вл етс превьпление сигнала, пропорционального току компенсирующего блока 3 над суммарным напр жением обоих

5 0 5 о

Q

5

источников опорных напр жений, получаемым на выходе сумматора 7.

Необходимость превышени сигнала, подаваемого на второй вход второго компаратора 9 над сигналом, подаваемом на первый вход первого компаратора 8 на величину напр жени первого источника опорного напр жени , обусловлена дискретным характером изменени величины емкостной энергии. Величина же выходного напр жени первого источника опорного напр жени должна быть не мен1)Ше разности сигналов на выходе датчика 6 тока, измеренных после и до подключени очередной секции дополнительной ковденсаторной батареи 5. Введение зоны регулировани , в которой минимальным уровнем вл в : с лапр жеш{г второго источника опорного напр жени , а максимальным - сумма напр жений обоих источников, исключает подачу управл ющего воздействи на целожу отключени секций дополнительной батареи 5.1-5.N в процессе последовательного подключени последних, а следовательно, исключает отключение конденсаторной батареи 5 при первом превышении тока компенсирующего блока 3 значени уставки.

При превышении выходным сигналом датчика 6 тока значени напр жени ка выходе сумматора 7, что будет иметь место по окончании запуска двигател I и нараставши тока компенсирующего блока 3 за счет высвободившейс энергии дополнительной батареи конденсаторов 5, на выходе второго компаратора 9 по витс уровень лог. 1, который подаетс на первый вход управлени . S, регистра 16, на первый вход логического элемента 2И-НЕ 15 и через элемент 13 задержки на второй вход элемента 15.

На выходе последнего по витс уровень лог. .О, котоный подаетс на R-вход сброса регистра 16 сдвига в нулевое состо ние.

Нулевой уровень поступает на управл ющие входы элементов 17 коммутации , которые отключают секции дополнительной конденсаторной батареи 5 от выходных выводов инвертора 2.

Элемент 13 задержки введен дп того , чтобы исключить подачу нулевого уровн на R-вход сброса регистра 16 сдвига в момент отключени промежуточного реле, когда напр жение второго источника опорного напр жени изменилось в сторону уменьшени (до уровн , соответствующего номинальному режиму работы системы электропитани ) , а ток компенсирующего блока 3 не успел еще снизитьс до уровн , какой он будет иметь во врем разгона двигател .

Контакт 20 промежуточного реле ВЫполнен с задержкой на замыкание дл исключени срабатывани реле 10 и подключени двигател 1 к инвертору 2 в момент изменени напр жени второго источника опорного напр жени с уровн , соответствующего его предпусковому режиму работы системы (режиму подключени секций 5 к выходу инвертора 2 и накапливани системой емкостной мощности, необходимой дл обеспечени коммутационной устойчи- вости инвертора при пуске двигател )

Таким образом, электропривод позвол ет производить запуск электродвигател различной мощности с автомати- ческим выбором требуемой емкости коммутирующих конденсаторов, что обеспечивает необходимуто коммутационную устойчивость инвертора при пуске двигател . Кроме того, исключаютс токовые перегрузки силовых элементов системы электропитани в пусковом режиме, обеспечиваетс возможность выполнени коммутирующего устройства упрощенной конструкции с меньшей массой и габаритаки, более высокими КПД.

Claims

Формула изобретени

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель , автономньй инвертор тока с вен- тильно-реакторным компенсирующим блоком , основную и дополнительную батареи коммутирующих конденсаторов, ре- ле, катушка которого подключена к первому силовому выходу управл емого ключа, управл ющий вход которого соединен с.выходом первого компаратора, промежуточное реле с катушкой и Дву- м замыкак цими контактами, контактор с катушкой и группой силовых контак- тон и двум блок-контактами, кнопки Пуск и Стоп, выводы автономного инвертора тока и основной батареи коммутирующих конденсаторов непосредственно , а вывод вентильно-реакторно- го компенсирующего блока через датчик тока объединены и через группу

силовых контактов контактора соединены с выводами статорной обмотки асинхронного электродвигател , отличающийс тем, что, с целью повьппени надежности, в него введены второй компаратор, генератор импульсов , элемент задержки, логический элемент 2И, логический элемент 2И-НЕ, регистр сдвига с двум входами управлени , входом синхронизации, входом сдвига, выходом сброса и с N выходами N элементов коммутации, промежуточное реле снабжено размыкающим контактом с в ыдержкой времени на срабатывание , дополнительна батаре коммутирующих конденсаторов выполнена из N секций, кажда из которых через соответствующий элемент коммутации соединена с выводом основной батареи коммутирующих конденсаторов, входы сумматора предназначены дл подключени к выходам первого и второго источников опорного напр жени , первый вход первого компаратора предназначен дл подключени к выходу второго источника опорного напр жени , второй вход объединен с первым входом второго компаратора и подключен к выходу датчика тока, выход сумматора соединен с вторым входом второго компаратора , выход которого соединен с входом элемента задержки, первым входом логического элемента 2И-НЕ и первым входом управлени регистра сдвига , выход элемента задержки соединен с вторым входом логического элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с входом с&роса регистра сдвига, выход первого компаратора соединен с первым входом логического элемента 2И и вторым входом управлени регистра сдвига, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом логического элемента 2И,выход которого соединен с входом сдвига регистра сдвига, N выходов которого соединены с управл ющими входами соответствующих N элементов коммутации , катушка промежуточного реле через последовательно соединенные, размыкающий блок-контакт контактора и кнопку Пуск, шунтированную первым замыкак цим контактом промежуточного реле, предназначена дл подключени к положительному выводу источника питани , катушка контактора через последовательно соединенные кнопку Стоп и замыкающий блок-контакт

контактора, шунтированный замыкающим контактом реле, предназначена дл подключени к положительному выводу источника питани , второй силовой вывод управл емого ключа через замы- каюирий контакт с выдержкой времени на срабатывание промежуточного реле

iix

2S

-TiJTrФиг . I

Редактор А.Долинич

Составитель С.Позднухов

Техред Л. Сердюкова Корректор М. Шароши

Заказ 6514/56

Тираж 584

ВНИИПИ Государственкого комитета СССР

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

предназначен дл подключени к положительному выводу источника питани , вход питани генератора импульсов через второй замыкающий контакт промежуточного реле предназначен дп подключени к положительному выводу источника гштани .

2S

f5

Подписное