SU1739470A1

SU1739470A1 - Устройство дл возбуждени синхронного двигател

Info

Publication number: SU1739470A1
Application number: SU904812234A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Малафеев
Original assignee: Владимирский политехнический институт
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1992-06-07

Abstract

Использование: в промышленных электроустановках . Сущность изобретени : три контура регулировани построены по принципу подчиненного регулировани : 13-17- 18; 15-6; 11-2-3-4. При увеличении полного тока статора синхронного двигател 21 выше допустимого значени уменьшаетс коэффициент передачи пропорционального регул тора напр жени . Реактивный ток статора уменьшаетс , потери снижаютс . 4 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл использовани в промышленных электроустановках с синхронными двигател ми.

Целью изобретени вл етс улучшение энергетических показателей путем уменьшени потерь энергии.

На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства дл возбуждени синхронного двигател ; на фиг. 2 - характеристика нелинейности типа зона нечувствительности ; на фиг. 3 - характеристика нелинейности типа на фиг. 4 - характеристика нелинейности типа ограничение .

Устройство дл возбуждени синхронного двигател содержит задатчик 1 напр жени , первый элемент 2 сравнени , нелинейный элемент 3 с характеристикой типа зона нечувствительности, блок 4 перемножени , интегратор 5 с характеристикой типа упор, регул тор 6 реактивного тока, задатчик 7 максимального тока ста- торной цепи синхронного электродвигател , дифференцирующий блок 8, нелинейный элемент 9 с характеристикой типа ограничение, второй элемент 10 сравнени , преобразователь 11 напр жени , преобразователь 12 полного тока, регул тор 13 тока возбуждени , преобразователь 14 активного тока, преобразователь 15 реактивного тока, задатчик 16 тока возбуждени , тиристорный возбудитель 17, датчик 18 тока возбуждени , датчик 19 напр жени статорной цепи синхронного электродвигател , датчик 20 тока статорной цепи синхронного электродвигател 21. При этом задатчик 1 напр жени подключен к суммирующему входу первого элемента 2 сравнени , вычитающий вход которого через преобразователь 11 напр жени подключен к датчику 19 напр жени статорной цепи синхронного электродвигател 21, а выход через нелинейный элемент 3 с характеристикой типа зона нечувствительности соединен с первым входом блока 4 перемножени , второй вход которого через интегратор 5 с характеристикой типа упор подключен к выходу второго элемента 10 сравнени , а выход - к второму суммирующему входу регул тора 6 реактивного тока, первый суммирующий вход которого через дифференцирующий блок 8 подключен к выходу преобразовател 14 активного тока, вычитающий вход соединен с выходом преобразовател 15 реактивного тока, а выход через нелинейный элемент 9 с характеристикой типа ограничение подключен к второму суммирующему входу регул тора 13 тока возбуждени , первый суммирующий

вход которого подключен к задатчику 16 тока возбуждени , вычитающий - к датчику 18 тока возбуждени , включенного на выходе тиристорного возбудител 17, вход которого

подключен к выходу регул тора 13 тока возбуждени , а выход подключен к обмотке возбуждени синхронного электродвигател 21, выход датчика 19 напр жени статорной цепи синхронного электродвигател 21

0 подключен к управл ющим входам преобразователей активного 14 и реактивного 15 токов, информационные входы которых объьединены с входом преобразовател 12 полного тока и подключены к выходу датчи5 ка 20 тока статорной цепи синхронного электродвигател 21, выход преобразовател 12 полного тока подключен к вычитающему входу второго элемента 10 сравнени , суммирующий вход которого подключен к

0 выходу задатчика 7 максимального тока статорной цепи синхронного электродвигател 21.

Устройство дл возбуждени синхронного двигател работает следующим обра5 зом.

Управление режимом работы синхронного электродвигател 21 осуществл етс путем изменени тока в обмотке возбуждени , котора подключена к выходу тири0 сторного возбудител 17. Измерение тока возбуждени производитс датчиком 18 тока возбуждени , включенного на выходе ти.- ристорного возбудител 17. Регулирование тока возбуждени осуществл етс с по5 мощью регул тора 13 тока возбуждени , первый суммирующий вход которого подключен к выходу задатчика 16 тока возбуждени , а вычитающий вход соединен с выходом датчика 18 тока возбуждени . На

0 второй суммирующий вход регул тора 13 тока возбуждени подаетс выходной сигнал нелинейного элемента 9 с характеристикой типа ограничение, задающий значение тока возбуждени синхронного

5 электродвигател 21, необходимое дл обеспечени заданного режима работы (режима регулировани реактивного тока или стабилизации напр жени ).

Измерение параметров режима работы

0 синхронного электродвигател 21 производитс с помощью преобразователей полного 12, активного 14 и реактивного 15 токов, на информационные входы которых подаетс сигнал с выхода датчика тока статорной

5 цепи синхронного электродвигател , и преобразовател 11 напр жени , вход которого объединен с управл ющими входами преобразователей активного 14 и реактивного 15 токов и подключен к выходу датчика 19 напр жени статорной цепи синхронного

электродвигател 21. На выходах преобразователей активного 14, реактивного 15 и полного 16 токов формируютс сигналы соответственно U14 Kl4la; L)15 Kislp,1 U16 К1б1,где Ki4 - Kie - коэффициенты пропор- циональности; la, Ip, I - активный, реактивный и полный токи статора синхронного электродвигател .

Сигнал Ui4 через дифференцирующий блок 8 поступает на первый суммирующий вход регул тора 6 реактивного тока, на вычитающий вход которого поступает выходное напр жение Uis измерительного преобразовател 15 реактивного тока. На второй суммирующий вход регул тора 6 реактивного тока поступает выходное напр жение блока 4 перемножени , определ ющее установку реактивного тока в зависимости от изменений напр жени .

Преобразователь 11 напр жени фор- мирует сигнал посто нного тока Un, пропорциональный напр жению, подводимому к синхронному двигателю 21. Этот сигнал поступает на вычитающий вход первого элемента 2 сравнени , на суммирующий вход которого подаетс с выхода задатчика 1 напр жени сигнал, пропорциональный заданному значению напр жени на зажимах синхронного двигател 21.

Напр жение 1)2 с выхода первого элемента 2 сравнени , пропорциональное ошибке регулировани напр жени , поступает на вход нелинейного элемента 3 с характеристикой типа зона нечувствительности /О при IU2 I AUM

U3 F3(U2) K3(U2 + A UM) при 1)2 - AUM;

( Кз(У2 - AUM) при U2 A UM; где A(JM - порог чувствительности первого нелинейного элемента.

Сигнал из с выхода нелинейного элемента Зс характеристикой типа зона нечувствительности поступает на первый вход блока 4 перемножени , на второй вход которого поступает выходное напр жение ин- тегратора 5, пропорциональное интегралу от разности заданного максимального тока статора 10, и полного тока статора I. Указанна разность формируетс на выходе второго элемента 10 сравнени , на суммирующий вход которого подаетс сигнал с выхода задатчика 7 максимального тока статорной цепи синхронного электродвигател 21, а на вычитающий вход поступает напр жение с выхода преобразовател 12 полного тока.

Интегратор 5 имеет нелинейную характеристику типа упор и действует следующим образом. Сигнал DIG, поступающий на вход интегратора 5, интегрируетс до тех

пор, пока выходное напр жение интегратора 5 не достигнет значени Us 0 или Us USM. Если сигнал достигает одного из указанных значений, интегрирование прекращаетс и на выходе интегратора 5 действует сигнал Us 0 или Us USM. Как только входной сигнал интегратора 5 Uio изменит знак, вновь начинаетс процесс его интегрировани .

Таким образом, устройство дл возбуждени синхронного двигател 21 представл ет собой трехконтурную автоматическую систему регулировани , реализованную по принципу подчиненного регулировани координат ,

Первый подчиненный контур регулировани тока возбуждени синхронного электродвигател 21 включает регул тор 13 тока возбуждени , тиристорный возбудитель 17 и датчик 18 тока. Нелинейный элемент 9, включенный на входе регул тора 13, обеспечивает ограничение тока возбуждени синхронного двигател 21.

Второй подчиненный контур регулировани реактивного тока синхронного двигател 21 включает преобразователь 15 реактивного тока и регул тор 6 реактивного тока. В контуре также использована положительна обратна св зь по производной от активного тока статора, реализованна с помощью измерительного преобразовател активного тока 14 и дифференцирующего блока 8. Контур обеспечивает поддержание реактивного тока статорной цепи на уровне, задаваемом выходным сигналом блока 4 перемножени . Гибка обратна св зь по активному току предназначена дл улучшени динамических характеристик системы,

Третий главный контур регулировани напр жени включает преобразователь 11 напр жени , первый элемент 2 сравнени , нелинейный элемент 3 с характеристикой типа зона нечувствительности и блок 4 перемножени .

Измерительный преобразователь 12 полного тока, второй элемент 10 сравнени , задатчик 7 максимального тока статорной цепи и интегратор 5 с характеристикой типа упор составл ют схему ограничени тока статорной цепи.

Внутренний подчиненный контур регулировани тока возбуждени синхронного двигател обеспечивает поддержание тока возбуждени на уровне, задаваемом задат- чиком 16 тока возбуждени и выходным сигналом нелинейного элемента 9. Если выходной сигнал нелинейного элемента 9 равен 0, то ток возбуждени стабилизируетс на уровне, равном номинальному значению IB.H. При изменении выходного напр жени нелинейного элемента 9 происходит увеличение или уменьшение тока возбуждени синхронного двигател , привод щее к изменению режима его работы.

Второй подчиненный контур регулировани реактивного тока формирует сигнал задани дл контура регулировани тока возбуждени в зависимости от реактивного тока статорной цепи и выходного сигнала блока 4 перемножени , Если выходной сигнал блока 4 перемножени равен 0, то второй подчиненный контур регулировани реактивного тока обеспечивает поддержание реактивного тока на нулевом уровне. Такой режим обеспечивает минимальную чувствительность изменений напр жени на синхронном двигателе к изменени м нагрузки и минимальные потери энергии в питающей электрической сети.

Главный контур регулировани напр жени обеспечивает стабилизацию напр жени в узле нагрузки путем изменени реактивного тока в питающей электрической сети. Этот контур имеет нелинейную характеристику типа зона нечувствительности и регулируемое ограничение в зависимости от полного тока статора.

Если ток статора синхронного электродвигател 21 не превышает допустимого значени lo, то на выходе второго элемента 10 сравнени действует положительное напр жение , поступающее на вход интегратора 5. При этом выходное напр жение интегратора 5 достигает напр жени ограничени , равного DSM. Следовательно, на второй вход блока 4 перемножени поступает сигнал Us USM const. Следовательно, блок перемножени 4 эквивалентен пропорциональному звену.

Напр жение на синхронном двигателе 21 сравниваетс с напр жением задани Ui с помощью первого элемента 2 сравнени . Выходной сигнал этого элемента поступает на нелинейный элемент 3, который имеет статическую характеристику типа зона нечувствительности . Величина зоны нечувствительности ±AUM выбираетс равной ±5% от номинального напр жени сети, т.е. равной диапазону допустимых изменений напр жени .

Если изменени напр жени не превышают ± A UM, то выходной сигнал нелинейного элемента 3 равен 0 и, следовательно, устройство работает в режиме компенсации реактивного тока. Если изменени напр жени превыс т I ± Л UM I, то сигнал из соответствующей пол рности будет действовать на первом входе блока 4 перемножени , на втором входе которого действует сигнал Us Обм. В результате на входе регул тора реактивного тока будет действовать сигнал, пропорциональный ошибке регулировани напр жени , Таким образом в системе будет осуществл тьс регулирование реактивного тока с установкой, определ емой выходным сигналом контура регулировани напр жени . Изменени реактивного тока при этом будут обеспечивать стабилизацию напр жени в узле нагрузки. Если увеличение реактивного тока приведет к увеличению полного тока синхронного двигател 21 выше допустимого lo, то

выходной сигнал второго элемента 10 сравнени изменит знак, в результате чего напр жение на выходе интегратора 5 будет уменьшатьс . Это приведет к уменьшению выходного напр жени блока 4 перемножени и, следовательно, уменьшению его выходного сигнала. В результате реактивный ток синхронного электродвигател будет уменьшатьс до допустимого значени lo. Блок 4 перемножени при этом выполн ет

роль усилител с переменным коэффициентом передачи в пропорциональном регул торе напр жени . При уменьшении сигнала на втором входе блока 4 перемножени коэффициент передачи этого пропорционального регул тора напр жени уменьшаетс . Процесс регулировани напр жени при этом продолжаетс , но ошибка регулировани возрастает. Величина этой ошибки зависит от степени перегрузки двигател и

всегда поддерживаетс минимальной дл обеспечени допустимого значени тока статора синхронного двигател .

Таким образом, предлагаемое устройство дл управлени возбуждением синхронного двигател обеспечивает минимальные потери энергии в двигателе и питающей сети при допустимых по ГОСТ 13109-87 изменени х напр жени и ограничение тока статорной цепи синхронного электродвигател .

Claims

Формула изобретени Устройство дл возбуждени синхронного двигател , содержащее тиристорный возбудитель дл подключени к обмотке

возбуждени синхронного двигател , датчик тока возбуждени , включенный на выходе тиристорного возбудител , вход которого соединен с выходом регул тора тока возбуждени , вычитающий вход которого подключей к выходу датчика тока возбуждени , а первый суммирующий вход - к выходу задатчика тока возбуждени , датчик напр жени статорной цепи синхронного двигател , выход которого через преобразователь напр жени св зан с первым входом первого элемента сравнени , вторым входом подключенного к выходу задатчика напр жени , а выходом - к входу нелинейного элемента с характеристикой типа зона не- чувствительности, датчик тока статорной цепи синхронного двигател , выход которого соединен с информационными входами преобразователей реактивного и полного токов, управл ющие входы преобразовате- лей активного и реактивного токов подклю- чены к выходу датчика напр жени статорной цепи синхронного электродвигател , выход преобразовател активного тока через дифференцирующий блок подключен к первому суммирующему входу регул тора реактивного тока, снабженного вторым суммирующим входом, выход преобразовател реактивного тока соединен с вычитающим входом регул тора реактивно- го тока, выход преобразовател полного тока - с первым входом второго элемента сравнени , второй вход которого подключен к выходу задатчика максимального тока статорной цепи синхронного электродвигател , выход регул тора реактивного тока через нелинейный элементе характеристикой типа ограничение св зан с вторым суммирующим входом регул тора тока возбуждени , отличающеес тем, что, с целью улучшени энергетических показателей путем уменьшени потерь энергии, введены двухвходовый блок перемножени и интегратор с характеристикой типа упор, вход которого соединен с выходом второго элемента сравнени , а выход - с первым входом блока умножени , вторым входом соединенного с выходом нелинейного элемента с характеристикой типа, зона нечув- ствительности, а выход - с вторым суммирующим входом регул тора реактивного тока.

Цм

ОSu,0dt

Фиг.З

fg (US)

U9n

&и„ и2

Фиг. 2