SU1744755A1 - Method of accurate automatic synchronization of motor fed from frequency converter with current inverter with a c network of commercial frequency - Google Patents
Method of accurate automatic synchronization of motor fed from frequency converter with current inverter with a c network of commercial frequency Download PDFInfo
- Publication number
- SU1744755A1 SU1744755A1 SU904782754A SU4782754A SU1744755A1 SU 1744755 A1 SU1744755 A1 SU 1744755A1 SU 904782754 A SU904782754 A SU 904782754A SU 4782754 A SU4782754 A SU 4782754A SU 1744755 A1 SU1744755 A1 SU 1744755A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inverter
- frequency
- current
- network
- synchronization
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: в электротехнике, в устройствах точной автоматической синхронизации синхронных двигателей питаемых Л ti 1 : jieaJ 3 W- и ъ&8№ от преобразователей частоты по схеме вентильного двигател , с сетью переменного тока промышленной частоты. Сущность изобретени : синхронный двигатель (СД) при питании от преобразовател частоты (ПЧ) работает с режиме вентильного двигател . Управление инвертором тока ПЧ производ т импульсами, частоту и фазу которых задает датчик положени ротора СД. Сравнивают частоту этих импульсов с частотой сети, при совпадении частот подключают статорную обмотку СД к сети, шунтиру ПЧ и регулируют фазу импульсов управлени инвертором путем регулировани возбуждени СД до величины угла вылета ротора вс вычисленного по формуле при фиксированном значении выходного тока инвертора Ис, соответствующего cto . и при в Ос. при значении выходного тока инвертора, равного Ис, запирают вентили ПЧ. а затем отключают его от сети и от СД. Достигаема при этом цель - осуществление бестолчкового режима вхождени синх- ронного двигател в синхронизм, исключающего колебательные процессы, улучшающего качество динамических характеристик переходного режима, повышающего надежносто синхронизации крупных синхронных машин. 2 ил. (Л С г 51 СЛ Usage: in electrical engineering, in devices for precise automatic synchronization of synchronous motors powered by L ti 1: jieaJ 3 W- and ъ & 8№ from frequency converters according to the valve motor circuit, with AC power frequency network. SUMMARY OF THE INVENTION: A synchronous motor (SD), powered by a frequency converter (FC), operates in the mode of a valve motor. The inverter current inverter is controlled by pulses, the frequency and phase of which are set by the SD rotor position sensor. The frequency of these pulses is compared with the network frequency, if the frequencies coincide, the stator winding of the LED is connected to the network and the frequency converter shunt and the phase of the inverter control pulses is adjusted by adjusting the excitation of the LED to the magnitude of the rotor departure angle calculated by the formula C, corresponding to cto. and when in Os. when the value of the output current of the inverter is equal to Is, the IF valves are closed. and then disconnect it from the network and from the CD. Achievable at the same time, the goal is to implement a synchronized engine without synchronized motor synchronization, eliminating oscillatory processes, improving the quality of the dynamic characteristics of the transient, increasing the reliability of synchronization of large synchronous machines. 2 Il. (L S g 51 SL
Description
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл реализации точной автоматической синхронизации синхронных двигателей (СД), питаемых от статических (тири- сторных) преобразователей частоты (ПЧ) по схеме вентильного двигател (ВД) и приводных синхронных двигателей рабочих механизмов (в том числе турбогенераторов ) с т желыми услови ми пуска, дл чего используютс специальные полупроводниковые пусковые устройства с зависимыми инверторами тока (ИТ), в которых коммутаци вентилей ИТ осуществл етс в такт с вращением ротора СД. т.е. по принципу ВДThe invention relates to electrical engineering and can be used to implement accurate automatic synchronization of synchronous motors (DM) powered from static (thyristor) frequency converters (FC) according to the valve motor (HP) circuit and drive synchronous motors of working mechanisms (including turbo-generators). ) with severe starting conditions, for which special semiconductor starting devices with dependent current inverters (IT) are used, in which the switching of IT valves is carried out in time with the rotation p otor diabetes. those. according to the principle of VD
17447551744755
Известен способ и устройство точной автоматической синхронизации вентильного двигател с сетью, включающее узлы измерени напр жени сети (Uc) и ЭДС вращени синхронного двигател (Е). На ба- зе этих сигналов логическа часть схемы устройств осуществл ет автоматическое регулирование скорости и тока возбуждени непосредственно ВД дл обеспечени необходимых (по данному способу) начальных условий, предшествующих фазе синхронизации с сетью, а именно достижени околосинхронной скорости () равенства амплитуд векторов напр жени сети и ЭДС вращени и минимально возможного значе- ни угла вылета ротора СД (угла нагрузки в, в -Ч)), т.е. синхронизации в окрестност х холостого хода синхронного двигател . При этом предусматриваетс временна задержка выдачи управл ющего сигнала на пере- ключение питани СД от полупроводникового преобразовател на сеть.The known method and device for accurate automatic synchronization of a valve motor with a network, includes nodes measuring the network voltage (Uc) and the emf of rotation of the synchronous motor (E). Based on these signals, the logical part of the device circuit automatically regulates the speed and excitation current of the VD itself to provide the necessary (in this way) initial conditions preceding the synchronization phase with the network, namely, achieving the near-synchronous speed () of the amplitude of the voltage vector and the EMF of rotation and the minimum possible value of the angle of departure of the rotor of the DM (load angle, in, -C), i.e. synchronization in the vicinity of idle synchronous motor. In this case, a time delay is provided for the issuance of the control signal for switching the power supply of the SD from the semiconductor converter to the network.
Органическим недостатком этого способа синхронизации вл ютс нулевые начальные услови , реализуемые в структуре ВД устройством, которые однако при переходе (переключении) к структуре СД соответствующей естественной схеме включени последнего, станов тс неудовлетворительными дл бестолчковой синхрониза- ции, исключающей колебани электромеханических переменных (тока статора, угла вылета и скорости ротора) в процессе вт гивани СД в синхронизм.The organic disadvantage of this synchronization method is the zero initial conditions realized in the VD structure by the device, which, however, when switching (switching) to the LED structure of the corresponding natural switching circuit of the latter, become unsatisfactory for best-synchronization, excluding oscillations of electromechanical variables (stator current, departure angle and rotor speed) in the process of drawing the diagrams into synchronization.
Вентильный двигатель в противополож- ность синхронному (в естественной схеме включени ) вл етс полностью управл емой электрической машиной, скорость вращени которой аналогично двигателю посто нного тока независимого возбужде- ни определ етс (при данном токе возбуждени ) напр жением на входе инвертора тока, а средний электромагнитный момент по той же аналогии - током кор (И) и магнитным потоком (потокощеплением i/ь ) обмотки возбуждени The valve motor, in contrast to the synchronous (in the natural switching circuit), is a fully controlled electric machine, whose rotational speed is similar to the DC motor of an independent excitation and is determined (at a given excitation current) by the input voltage of the inverter. Electromagnetic moment by the same analogy - the current of the core (I) and the magnetic flux (flux i / i) of the excitation winding
M |pnVbHmCos(0+/3i-|). (1)M | pnVbHmCos (0 + / 3i- |). (one)
Возможность независимого задани и регулировани потокощеплени ротора и угла опережени отпирани вентилей инвертора ( ) обеспечивает регулирование электромагнитного момента М и скорости МВД.Этим достигаетс желаемый алгоритм режима, предшествующего непосредственному периоду синхронизации СД с сетью.The ability to independently set and control rotor flux and the angle of advance of unlocking the inverter valves () provides for the regulation of the electromagnetic moment M and the velocity of the MIA. This achieves the desired algorithm of the mode preceding the direct synchronization period of the SD with the network.
После переключени питани статор- ной обмотки от преобразовател на сетьAfter switching the power of the stator winding from the converter to the network
синхронный двигатель становитс полууправл емым , так как скорость магнитного пол ш0 теперь не зависит от тока ИТ и определ етс частотой питающей сети, а развиваемый электромагнитный момент определ етс выражениемthe synchronous motor becomes semi-controlled, since the velocity of the magnetic field w0 is no longer dependent on the current IT and is determined by the frequency of the supply network, and the developed electromagnetic moment is determined by the expression
м-3РпиЦоm-3RpiCo
2 Шо Ха2 Sho Ha
sin в (2)sin in (2)
Вследствие убывани синхронизирующего момента при в электромеханической системе в окрестност х околосинхронной скорости, которому соответствуют услови Зна 0; #Нач 0, неизбежно возникновение электромеханических колебательных процессов ротора.Due to the decrease in the synchronizing moment in the electromechanical system in the vicinity of the near-synchronous speed, which corresponds to the condition Zn 0; # Begin 0, the inevitable occurrence of electromechanical oscillatory processes of the rotor.
Эти колебательные процессы неустранимы посредством перевозбуждени СД, они обуславливают большие броски тока в сети, удары в механических передачах и вл ютс одной из главных причин усталостного перенапр жени металла валов крупных синхронных машин, привод щего к поломкам.These oscillatory processes are unavoidable through over-excitation of the LEDs, they cause large current surges in the network, shocks in mechanical gears and are one of the main reasons for the fatigue overvoltage of the metal of the shafts of large synchronous machines, leading to breakdowns.
Таким образом, известный метод синхронизации и устройство, реализующее этот метод, не исключает общеизвестные недостатки , присущие грубому способу синхронизации , дл которого характерны колебательные процессы, нередно заканчивающиес неудачной синхронизацией. Наличие узла временной задержки не дает гарантий синхронизации при зат нувшемс процессе синхронизации,так как установка этой временной задержки определ етс эмпирически и не корректируетс при изменении начальных условий пуска.Thus, the well-known synchronization method and the device implementing this method do not exclude the well-known shortcomings inherent in the rough synchronization method, which is characterized by oscillatory processes that often do not end in unsuccessful synchronization. The presence of the time delay node does not guarantee synchronization when the synchronization process is completed, since the setting of this time delay is determined empirically and is not corrected when the initial conditions of the start change.
Наиболее близким к предлагаемому в- л етс способ синхронизации СД системы вентильного двигател с сетью, включающий управление инвертором тока импульсами , частоту и пор док следовани которых задает датчик положени ротора.The closest to the proposed method is the synchronization of the SD of the valve motor system with the network, including the control of the current inverter pulses, the frequency and order of which the rotor position sensor sets.
Схемой устройства осуществл етс сравнение частоты и фазы этих импульсов и импульсов, формируемых из напр жени сети посто нной частоты. При совпадении частот и фаз сравниваемых сигналов производитс включение выключател , шунтирующего ПЧ и одновременно подключающего статорную обмотку СД к питающей сети. После снижени тока в выходной цепи ИТ до нул выключатели на выходе и входе ПЧ отключаютс , вывод из работы ПЧ и исключа тем самым бестоковую паузу в цепи статора СД, что имеет место в предыдущем устройстве синхронизации.The device circuit compares the frequency and phase of these pulses and pulses generated from the voltage of a fixed frequency network. When the frequencies and phases of the compared signals coincide, the switch is turned on, which shunt the frequency converter and simultaneously connect the stator winding of the LED to the supply mains. After reducing the current in the IT output circuit to zero, the switches at the output and the inverter input are turned off, the output from the operation of the inverter and thereby eliminating the dead time in the stator circuit of the LED, which is the case in the previous synchronization device.
Недостатком этого способа синхронизации также вл етс неизбежность колебаний ротора в период синхронизации с сетью вследствие несовпадени (несогласованности ) угловых характеристик ВД и СД, про вл емого при переходе от динамической структуры ВД на динамическую структуру СД. При этом сформированные в структуре ВД начальные услови , а именно а) (Оо и в 0 при переходе на структуру СД вызывают возмущени , вли тем самым на величину амплитуды и на фазу колебаний ротора, несмотр на неизменность динамических параметров механической части электропривода.The disadvantage of this synchronization method is also the inevitability of oscillations of the rotor during the synchronization period with the network due to the inconsistency (inconsistency) of the angular characteristics of the VD and the SD, manifested during the transition from the dynamic structure of the VD to the dynamic structure of the SD. At the same time, the initial conditions formed in the VD structure, namely a) (Oo and 0 when going to the SD structure, cause disturbances, thereby affecting the magnitude of the amplitude and the rotor oscillation phase, despite the unchanged dynamic parameters of the mechanical part of the drive.
Таким образом, способы синхронизации и реализующие их устройства имеют один и тот же недостаток, заключающийс в том, что эти способы и, соответственно, устройства и учитывают разную степень чувствительности динамических структур ВД и СД к начальным услови м синхронизации и поэтому не обеспечивают их надлежащее формирование, исключающее толчковый режим с последующими колебательными процессами в фазе синхронизации СД с сетью.Thus, synchronization methods and devices that implement them have the same drawback, which consists in the fact that these methods and, accordingly, devices take into account the different degrees of sensitivity of dynamic structures of VD and DM to initial conditions of synchronization and therefore do not ensure their proper formation. , eliminating jogging with subsequent oscillatory processes in the phase of synchronization of the SD with the network.
Целью изобретени вл етс осуществление бестолчкового режима вхождени СД в синхройизм, исключающего колебательные процессы, улучшающего качество динамических характеристик переходного режима, повышающего надежность процесса синхронизации крупных синхронных машин с сетью, за счет определени угла нагрузки вс синхронного двигател (в окрестност х скорости холостого хода), работающего в режиме ВД и сохранении услови #нач Ос как начального при переключении ВД на СД.The aim of the invention is to implement a zero-speed mode of entering the SD into synchronization, eliminating oscillatory processes, improving the quality of the dynamic characteristics of the transitional regime, increasing the reliability of synchronization processes of large synchronous machines with the network, by determining the load angle of the all synchronous engine (in the vicinity of idle speed), operating in the VD mode and saving the # nach OS condition as initial when switching the VD to the SD.
Поставленна цель достигаетс технической реализацией нового способа синхронизации , заключающегос в определении в окрестности скорости холостого хода, совпадающего с синхронной СД, тока нагрузки (Не) и соответствующего ему угла нагрузки вс синхронного двигател с последующим переключением СД из структуры ВД на структуру СД при сохранении этих же условий как начальных, а именноThe goal is achieved by the technical implementation of a new synchronization method, which consists in determining in the vicinity of the idling speed, which coincides with the synchronous DM, the load current (He) and the corresponding load angle of the entire synchronous engine and then switches the SD from the VD structure to the SD structure while maintaining the same conditions as initial, namely
нач Не нач GT .,nach nach nach GT.,
Тогда переходный период синхронизации СД с сетью протекает при условии а (t) Wo const и в (t) #c const.Then the transition period of synchronization of the SD with the network proceeds under the condition a (t) Wo const and in (t) #c const.
Дл технической реализации способа синхронизации на основе управлени инвертором тока ПЧ импульсами, частоту иFor the technical implementation of the synchronization method based on the control of the inverter current of the IF pulses, frequency and
пор док следовани которых задает датчик положени ротора ДПР (см.фиг.1), сравнени частоты и фазы этих импульсов и импульсов , формируемых напр жением чсети,the order of which is determined by the position sensor of the DPR rotor (see Fig. 1), comparing the frequency and phase of these pulses and pulses generated by the voltage of the network,
включением выключател , шунтирующего ПЧ и одновременно соедин ющего статор- ную обмотку СД с сетью, запирающим в начале, а затем отключающим ПЧ от сети и от зажимов СД, дополнительно измер ютс turning on the switch, shunting the inverter and simultaneously connecting the stator winding of the LED with the network locking at the beginning and then disconnecting the inverter from the network and from the terminals of the LED, are additionally measured
производна скорости приводного двигател и величина выходного тока инвертора при одновременном измерении действующих значений напр жени сети и ЭДС вращени двигател , наход т произведениеthe derivative of the speed of the drive motor and the value of the output current of the inverter, while simultaneously measuring the effective values of the mains voltage and the emf of the motor rotation, find the product
напр жени и ЭДС, кроме того, фиксируют (запоминают) величину тока ИТ - Нс в момент времени, когда производна скорости СД по времени равна нулю ( d w/dt 0), а фаза между импульсами, сформированными напр жением сети, и импульсами управлени инвертора посредством ДПР стабилизируетс при вычисленном значении угла нагрузки ротора, обусловленного внешней нагрузкой на валу:voltage and EMF, in addition, fix (remember) the value of the current IT - Hc at the time when the derivative of the speed of DM on time is zero (dw / dt 0), and the phase between the pulses generated by the mains voltage and the inverter control pulses by means of DPR stabilized at the calculated value of the rotor load angle, due to the external load on the shaft:
Я К 1j)0 1с а , У Ъ и, Р- +о I K 1j) 0 1c a, U b and, P- + o
Ui EUi E
(3)(3)
где Не - действующее значение выходногоwhere Not - the actual value of the output
тока ИТ при 0;IT current at 0;
угол отпирани вентилей ИТ, задаваемый системой управлени ; the angle of unlocking of the IT valves defined by the control system;
Ui, Ео - действующее значение напр жени сети и ЭДС вращени СД;Ui, Eo is the effective value of the mains voltage and the emf of rotation of the SD;
к - конструктивный коэффициент ВД;k - constructive coefficient of VD;
У KiHc - угол коммутации инвертора ВД;In KiHc, the commutator angle of the VD inverter;
потокосцепление ротора ВД; VD rotor flux linkage;
KI - коэффициент пропорциональности.KI - proportionality coefficient.
В момент времени, когда частота импульсов , сформированных напр жением сети , и частота импульсов управлени ИТ равны между собой, т.е. ш (t) ш, а сдвиг фаз между этими импульсами равен измеренному в ( t ) подключают обмотку статора СД дополнительно к сети посто нной частоты . Сигналы возникшего рассогласовани между измеренными и вычисленными углами вылета ротора используютс дл автоматического регулировани выходного тока инвертора и тока возбуждени СД, следовательно , электромагнитного момента двигател с целью подгонки (выравнивани ) этих углов друг к другу и достижении услови At the time when the frequency of the pulses generated by the mains voltage and the frequency of the IT control impulses are equal to each other, i.e. W (t) W, and the phase shift between these pulses is equal to the measured in (t) connect the stator winding of the LED in addition to the network of constant frequency. The arising mismatch signals between the measured and calculated rotor departure angles are used to automatically control the output current of the inverter and the drive current of the LED, therefore, the electromagnetic torque of the motor in order to adjust (equalize) these angles to each other and reach the condition
h(t)l 1с при cto/dt 0.h (t) l 1c with cto / dt 0.
При одновременной реализации этих условий ток в выходной цепи инвертора спадает до нул и преобразователь отключаетс с двух сторон - от сети и от синхронного двигател .With the simultaneous implementation of these conditions, the current in the output circuit of the inverter drops to zero and the converter is disconnected from two sides - from the network and from the synchronous motor.
Предлагаемый способ позвол ет реализовать закон, обеспечивающий бестолчковую синхронизацию путем предваритель- ного регулировани угла сдвига фаз $(t) между напр жением сети и ЭДС вращени СД до достижени значени 9с, Дл этого дополнительно измер етс производна скорости СД и ток нагрузки двигател и фик- сируетс его значение в момент стабилизации угла нагрузки в вс, Этому моменту и соответствует нулева производна скорости вала СД. Таким образом, введение указанных двух новых операций обуславливает выравнивание координат рабочих точек угловых характеристик последних (Мс,$с ) в момент изменени динамических структур единой электромеханической системы. Это, в свою очередь, исключает чувствитель- ность угла вылета ротора к изменени м динамических структур системы и тем самым обеспечивает бестолчковый процесс перекоммутации обмоток статора СД от ПЧ на сеть.The proposed method makes it possible to implement a law that provides deadless synchronization by preliminarily adjusting the phase shift angle $ (t) between the mains voltage and the emf of the rotation of the LED until 9s is reached. For this, the derivative of the speed of the SD and the load current of the engine and the fix its value is set at the moment of stabilization of the load angle in Sun. This moment corresponds to the zero derivative of the speed of the SD shaft. Thus, the introduction of these two new operations determines the alignment of the coordinates of the operating points of the angular characteristics of the latter (Mc, $ s) at the time of changing the dynamic structures of a single electromechanical system. This, in turn, eliminates the sensitivity of the angle of departure of the rotor to changes in the dynamic structures of the system and thus provides a no-push process of re-switching the stator windings from the inverter to the network.
Способ точной автоматической синхронизации синхронного двигател , питаемого от преобразовател частоты с инвертором тока, с сетью переменного тока промышленной частоты осуществл етс устройством. A method for precise automatic synchronization of a synchronous motor powered from a frequency converter with a current inverter with a power frequency AC network is implemented by the device.
На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы сигналов, иллюстрирующие алгоритм реализации данного предлагаемого способа синхронизации.FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 are signal diagrams illustrating the implementation algorithm of this proposed synchronization method.
Устройство (фиг.1) включает синхронный двигатель 1, снабженный статическим возбудителем 2 с системой управлени и с регул тором тока возбудител 3, подключаемый с помощью первого коммутационного аппарата (масл ного выключател ) 4 к полупроводниковому преобразователю с инвертором тока 5, второй коммутационный аппарат 6, посредством которого система электропривода с вентильным двигателем (либо предназначенный дл синхронизации и запускаемый устройством 5 синхронный генератор) подключаетс к сети переменного тока промышленной частоты, третий ком- мутационный аппарат 7, подающий напр жение сети к статорным обмоткам двигател и тем самым реализующий переключение СД от преобразовател 5 на питающую сеть промышленной частоты, полупроводниковый преобразователь со звеном посто нного тока, состо щий из управл емого выпр мител и инвертора тока, снабженный соответствующими системами 8 и 9 управлени , св занными с регул торомThe device (Fig. 1) includes a synchronous motor 1 equipped with a static exciter 2 with a control system and with a current regulator of the exciter 3, connected via a first switching device (oil switch) 4 to a semiconductor converter with an inverter 5, the second switching device 6 by means of which an electric drive system with a valve engine (or intended for synchronization and a synchronous generator started by device 5) is connected to a power frequency AC network, t a switching device 7, supplying the mains voltage to the stator windings of the engine and thereby realizing the switching of the LED from the converter 5 to the power supply network of industrial frequency, a semiconductor converter with a DC link consisting of a controlled rectifier and a current inverter, equipped with corresponding control systems 8 and 9 associated with the controller
10 скорости, с датчиком 11 скорости и датчиком 12 положени ротора двигател соответственно , узлы измерени с измерительными трансформаторами 13 напр жени сети и ЭДС вращени синхронного двигател 14, формирователи импульсов напр жени сети 15 и тактовых импульсов ИТ 16, блок 17 оперативного управлени и регулировани собственно вентильным двигателем с ко- мандоаппаратом выбора режима работы СД с функцией его синхронизации.10 speeds, with a speed sensor 11 and a motor rotor position sensor 12, respectively, measurement nodes with measuring transformers 13 of the grid voltage and EMF of rotation of the synchronous motor 14, voltage pulse generators of the grid 15 and the IT 16 clock pulses, operational control and regulation unit 17 valve engine with a commander for selecting the operating mode of the SD with its synchronization function.
Элементы 1-17 в состав устройства, реализующего предлагаемый способ, не вход т и приведены дл по снени принципа осуществлени нового способа синхронизации .Elements 1-17 of the device implementing the proposed method are not included and are given to clarify the principle of the implementation of the new synchronization method.
Устройство, реализующее предлагаемый способ синхронизации, содержит функциональные преобразователи: измеритель частоты 18 и измеритель фазы 19, компаратор 20, нуль-орган 21, первый логический элемент И 22, регул тор 23 фазы, узел 24 включени (выключени ) коммутационного аппарата 7, блок умножени напр жени сети и ЭДС вращени синхронного двигател 25, блок 26 делени , дифференцировани 27, второй нуль-орган 28, запоминающий элемент 29, датчик 30 выходного тока инвертора или тока статора, компаратор 31, второй логический элемент И 32, блок подачи импульсов, запирающих выпр митель, и инвертор , функционирующий по логике И 33, узел отключени (включени ) 34 коммутационных аппаратов 4 и 6, сумматор 35 и блок 36 задани угла опережени отпирани вентилей инвертора , первый 37 и второй 38 коммутаторы, причем измеритель 13 напр жени соединен с первым входом блока 25 умножени , второй вход которого соединен с входом узла измерени ЭДС вращени 14, а выход - с вторым входом блока 26 делени , выход которого соединен с первым входом сумматора 35, второй вход которого соединен с первым входом блока 26 делени , вторым входом компаратора 31 и с выходом запоминающего элемента 29. Третий вход сумматора 35 св зан с выходом блока 36 задани угла опережени отпирани вентилей инвертора, выход сумматора 35 соединен z первыми входами регул торов фазы 23 и тока возбуждени 3, вторые входы которых соединены с выходом измерител фазы 19 и первым входом компаратора 20, втооой вход которого соединен с выходом сумматора 35, а выход - с первым входом первого логического элемента И 22, к второму входу которого через первый нуль-орган 21 подключен измеритель 18 частоты. Выход логического элемента И 22 подключен к первому входу второго логического элемента И 32 иA device that implements the proposed synchronization method contains functional converters: frequency meter 18 and phase meter 19, comparator 20, null organ 21, first logic element AND 22, phase controller 23, node 24 on (switching off) the switching device 7, multiplication unit mains voltage and EMF of rotation of synchronous motor 25, dividing block 26, differentiation 27, second null organ 28, memory 29, sensor 30 for output current of an inverter or stator current, comparator 31, second logic element 32, impulse supply unit A rectifier locking device and an inverter operating according to logic AND 33, switching-off (switching on) unit 34 of switching devices 4 and 6, adder 35 and block 36 defining the advance angle of the inverter valves, first 37 and second switches, and measuring device 13 is connected to the first input of multiplier 25, the second input of which is connected to the input of the measuring unit EMF of rotation 14, and the output to the second input of division 26, the output of which is connected to the first input of adder 35, the second input of which is connected to the first input of division 26 wto The input of the comparator 31 and with the output of the storage element 29. The third input of the adder 35 is connected to the output of the block 36 setting the advance angle of the inverter valves, the output of the adder 35 is connected to the first inputs of the phase 23 and excitation current regulators 3, the second inputs of which are connected to the output phase meter 19 and the first input of the comparator 20, the second input of which is connected to the output of the adder 35, and the output with the first input of the first logical element 22, to the second input of which the frequency meter 18 is connected through the first zero body 21. The output of the logical element And 22 is connected to the first input of the second logical element And 32 and
к узлу 24 включени коммутационного аппарата 7, выход нуль-органа 21 подключен к управлению первым коммутатором 37 между выходом регул тора фазы 23 и вторым входом регул тора скорости 10, вторым коммутатором 38 - между регул тором 3 тока возбуждени и возбудителем 2. Первые входы измерительной частоты 18 и фазы 19 подключены к выходу формировател 15 импульсов напр жени сети, а вторые входы - к выходу формировател 16 тактовых импульсов инвертора тока, вход которого соединен с выходом системы управлени инвертором 9, третий вход которого соединен с вторым входом системы управлени выпр мителем 8 и выходом блока 33 подачи запирающих импульсов, первый вход которого соединен с входом узла 34 отключени коммутационных аппаратов 4 и 6, а второй - с выходом компаратора 31, первый вход которого подключен к выходу датчика 30 тока статора и к первому входу запоминающего элемента 29, второй вход которого через нуль-орган 28 и блок 27 дифференцировани подключен к датчику 11 скорости .to the switching device switching section 24, the output of the null organ 21 is connected to control the first switch 37 between the output of the phase control 23 and the second input of the speed controller 10, the second switch 38 between the excitation current regulator 3 and the exciter 2. The first inputs Frequency 18 and phase 19 are connected to the output of the voltage pulse generator 15, and the second inputs are connected to the output of the frequency converter 16 clock pulses of the current inverter, the input of which is connected to the output of the inverter control system 9, the third input of which with the second input of the control system of the rectifier 8 and the output of the block 33 of the supply of locking pulses, the first input of which is connected to the input of the node 34 shutdown switching devices 4 and 6, and the second - with the output of the comparator 31, the first input of which is connected to the output of the sensor 30 of the stator current and to the first input of the storage element 29, the second input of which is connected via the null organ 28 and the differentiation unit 27 to the speed sensor 11.
Электромеханическа система, приводима во вращение посредством синхронного двигател 1, питаемого от преобразовател 5 и управл емого блоком 17, например комплектна система ПЧВС, по команде из регулировочного режима переводитс в режим синхронизаци .An electromechanical system driven by a synchronous motor 1, powered by converter 5 and controlled by unit 17, for example, a complete set of system ПЧВС, is commanded from the adjusting mode to synchronization mode.
Устройство (фиг. 1), вводимое в 17, формирует управл ющее воздействие на регул торы скорости и тока возбуждени , определ ет момент достижени синхронной скорости, выдает команду на включение коммутационного аппарата, подключающего обмотки статора СД дополнительно на питающую сеть посто нной частоты, далее продолжа воздействие на регул тор скорости и тока возбуждени , устройство фиксирует момент наступлени условий бестолчковой синхронизации и выдает команду на запирание ПЧ и на коммутационные аппараты , отключающие преобразователь от сети и от зажимов синхронного двигател .The device (Fig. 1), introduced in 17, generates a control action on the speed and excitation regulators, determines the instant of reaching the synchronous speed, issues a command to turn on the switching device that connects the stator windings of the SD to the supply network of a constant frequency, then continuing the effect on the speed controller and the excitation current, the device records the moment of occurrence of the deadlock-synchronized conditions and issues a command to lock the inverter and to switching devices that turn off the converter s from the network and the synchronous motor terminals.
В период же работы системы в регулировочном режиме венртильного двигател устройством 17 вводитс в действие регул тор 3 тока возбуждени и регул тор 10 скорости . Последний, воздейству на систему 8 регулировани выпр мленного тока, стремитс установить скорость двигател равной заданной или, если предусмотрена синхронизаци , то синхронной, а регул тор 3 тока возбуждени обеспечивает потребный электромагнитный момент, что, в свою очередь, обуславливает определенный уголDuring the same period of operation of the system in the adjustment mode of the ventilating engine, the device 17 activates the field current regulator 3 and the speed regulator 10. The latter, affecting the system 8 for adjusting the rectified current, tends to set the motor speed equal to the set or, if synchronization is provided, synchronous, and the field current regulator 3 provides the required electromagnetic moment, which, in turn, causes a certain angle
между пространственными векторами напр жени сети и ЭДС вращени , т.е. угол 9С. В окрестност х синхронной скорости используютс сигналы измерител частоты,between the spatial vectors of the network voltage and the emf of rotation, i.e. angle 9C. In the vicinity of the synchronous speed, frequency meter signals are used,
соответственно, тока (напр жени ) сети и синхронной машины 18 и измерител сдвига фаз между этими сигналами 19, сигналы от последних измерителей посредством компаратора 20 и нуль-органа 21 преобразуютс во входные сигналы первого логического элемента И 22. Элементы И 22 фиксирует момент наступлени точного совпадени частот тока сети и выходного тока инвертора и выдает сигнал на узел 24 шунтирующего преобразователь коммутационного аппарата (масл ного выключател ) 7 с одновременной выдачей сигнала на второй логический элемент И 32. Происходит включение аппарата 7, подключающего обмоткиrespectively, the current (voltage) of the network and the synchronous machine 18 and the phase shift meter between these signals 19, the signals from the last meters through the comparator 20 and the zero-body 21 are converted into input signals of the first logic element AND 22. Elements And 22 captures the instant of the onset coincides the frequencies of the mains current and the output current of the inverter, and outputs a signal to the node 24 of the shunt converter of the switching apparatus (oil switch) 7 with simultaneous output of the signal to the second logic element 32. switching on the device 7 connecting the windings
статора СД 1 к зажимам питающей сети.stator SD 1 to the power supply terminals.
Одновременно в период описанной стадии подготовки к полной синхронизации СД с сетью автоматически вступает в работу от сигналов рассогласовани измеренного иAt the same time, during the described stage of preparation for full synchronization of the SD with the network, it automatically enters into operation from the error signals of the measured and
вычисленного углов вылета ротора канал, воздействующий на регул тор 23 фазы и регул тор 3 тока возбуждени . При одновременном воздействии на скорость СД по каналу 23-10-8 и на ток возбуждени поthe calculated angles of departure of the rotor channel, acting on the phase controller 23 and the field current controller 3. With a simultaneous impact on the speed of DM on channel 23-10-8 and on the excitation current on
каналу 3-2 обеспечиваетс подгонка текущего угла вылета в (t) к требуемому углу нагрузки ротора вс соответствующего моменту сопротивлени на валу Мс.Channel 3-2 provides the adjustment of the current departure angle in (t) to the required load angle of the rotor, all the corresponding to the moment of resistance on the shaft MS.
Дл выполнени этого услови , при котором обеспечиваетс полное совпадение рабочих точек угловых характеристик синхронной машины, работающей как в режиме вентильного двигател , так и в режиме естественного включенного синхронного двигател , автоматически вступает в работу система вычислени угла нагрузки ротораTo fulfill this condition, in which the working points of the angular characteristics of the synchronous machine operating both in the valve motor mode and in the natural activated synchronous motor mode are fully coincided, the rotor load angle calculation system automatically comes into operation.
6k.6k.
Эта система состоит из блока 25 умножени , определ ющего произведение сигналов , выдаваемых измерител ми 13 напр жени сети и ЭДС двигател 14, запоминающего элемента 29, фиксирующего ве- личину статорного тока двигател , измеренного датчиком 30 тока в моментThis system consists of a multiplication unit 25 determining the product of the signals emitted by the network voltage meters 13 and the EMF of the engine 14, the storage element 29 fixing the stator current of the engine measured by the current sensor 30 at the time
равенства нулю производной угловой ско- рости ротора, определ емой дифференцирующим звеном 27, подключенным к зажимам тахогенератора 11 и блока 26 делени и сумматора 35, сигнал на выходеthat the derivative of the angular velocity of the rotor, defined by the differentiating link 27 connected to the terminals of the tacho generator 11 and the dividing unit 26 and the adder 35, equal to zero, the output signal
которого пропорционален углу нагрузки, так как в 26, 25 и 35 реализуетс операци определени угла нагрузки по (3).which is proportional to the angle of the load, since in 26, 25 and 35 the operation of determining the angle of the load in accordance with (3) is implemented.
При выполнении условий /dt 0, т.е. а а)с const и, следовательно, h(t) hcWhen the conditions / dt 0, i.e. a a) with const and, therefore, h (t) hc
полностью достигаетс условие, гарантирующее бестолчковый перевод питани СД от сети, так как второй сигнал на вход второго логического элемента И 32, получаемый через компаратор 31 от датчика 30 тока стато- ра и указывающий, что со (л)0: д( t) $с, обеспечивает реализацию логической операции И. Выходной сигнал элемента 32 вызывает срабатывание ключа, запирающего выпр митель и инвертор сигнала 33, мгно- венно запирающий преобразователь 5.a condition is fully achieved that guarantees the bestless transfer of the power supply to the SD from the network, since the second signal to the input of the second logic element AND 32 is obtained through the comparator 31 from the stator current sensor 30 and indicating that co (l) 0: d (t) $ c, provides an implementation of the logical operation I. The output signal of the element 32 triggers the key, which locks the rectifier and the signal inverter 33, which instantly locks the converter 5.
Одновременно при действии выходного сигнала логического элемента 32 узлом 34 включени выдаетс сигнал на коммутацию аппаратов (масл ных выключателей) 4 и 6, гг ючаюших преобразовательный агрегат 5 or сети и от зажимов синхронного двигател . Наступает режим сетевого питани СД, при котором потребна мощность, определ ема рабочей точкой угловой харак- теристики, остаетс неизменной, что позвол ет достигнуть цели изобретени .At the same time, when the output signal of the logic element 32 is turned on by the switch-on unit 34, a signal is issued for switching apparatuses (oil switches) 4 and 6, the converter unit 5 or the network from the terminals of the synchronous motor. The power supply mode of the SD comes, in which the required power, determined by the operating point of the angular characteristic, remains unchanged, which allows to achieve the purpose of the invention.
На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы устройства. В момент, когда производна скорости на выходе блока дифференцировани равна нулю (диаграмма б), нуль-орган 28 воздействует на запоминающий элемент 29, который запоминает значение тока lic-l)29, полученное на выходе датчика 30 тока инвертора (диаграмма в). С помощью измерителей напр жени сети 13 и ЭДС 14, а также блоков умножени 25, делени 26 и сумматора 35 согласно выражению (3) определ етс угол вс (диаграмма г) нагрузки ротора СД 1 с моментом сопро- тивлени Мс на валу. Измеритель 18 частоты сравнивает частоту импульсов формировател напр жени импульсов напр жени сети 15 (д) и тактовых импульсов инвертора 16 (е) и в случае их равенства на его выходе формируетс нулевое напр жение Die (диаграмма ж), которое вызывает срабатывание нуль-органа 21 (диаграмма з). последний формирует логическую единицу и подключает через коммутаторы 37 и 38 регул торы фазы 23 и тока возбуждени 3. автоматически стабилизирующие величину фазы между импульсами напр жени и тактовыми импульсами в(), При достижении фазы между этими импульсами, равной вс срабатывает компаратор 20 и, если при этом частота сети соответствует частоте вращени ротора, т.е. углова скорость ротора равна синхронной, на выходе элемента И 22 формируетс логическа единица (диаграм- ма и), воздействующа на узел 24 включени , подключа через выключатель 7 двигатель 1 к сети. После этого стабилизаци фазы между импульсами напр жени сети и теперь уже импульсами ЭДС вращени СД осуществл етс по каналу возбуждени задающей величиной которого вл етс вычисл емый угол нагрузки вс .FIG. 2 shows the timing diagram of the device. At the moment when the derivative of the speed at the output of the differentiation unit is zero (diagram b), the null organ 28 acts on the storage element 29, which stores the current value lic-1) 29 obtained at the output of the inverter current sensor 30 (diagram c). Using the voltage meters of the network 13 and the EMF 14, as well as multipliers 25, division 26 and adder 35, according to expression (3), we determine the angle vs (diagram d) of the rotor load of the DM 1 with the resistance moment Mc on the shaft. Frequency meter 18 compares the pulse frequency of the voltage pulse generator of the network voltage 15 (d) and the inverter clock 16 (e), and if they are equal, a zero voltage Die is generated at its output (diagram g), which triggers the zero-body 21 (diagram h). the latter forms a logical unit and connects through switches 37 and 38 phase 23 and excitation current 3. regulators automatically stabilizing the phase between the voltage pulses and the clock pulses in (). When the phase between these pulses is equal to, the comparator 20 is triggered and, if the frequency of the network corresponds to the frequency of rotation of the rotor, i.e. the angular velocity of the rotor is equal to the synchronous, at the output of the element And 22 a logical unit (diagram and) is formed, acting on the switch-on unit 24, connecting the engine 1 to the network via the switch 7. After that, the phase stabilization between the voltage pulses of the network and now the EMF of the rotation of the LED is carried out over the excitation channel of which the calculated value is the calculated load angle.
Процесс стабилизации осуществл етс до тех пор, пока напр жение на выходе датчика 30 тока, не будет равно напр жению на выходе запоминающего элемента 29. При этом на выходе второго логического элемента И 32 формируетс логическа единица, котора перед отключением преобразовател от сети коммутационным аппаратом 6 и от синхронного двигател - коммутационным аппаратом 4, также управл емые элементом И 32 через узел 34 отключени , через блок запирающих импульсов, запирает выпр митель и инвертор преобразовател 5.The stabilization process is carried out until the voltage at the output of current sensor 30 is equal to the voltage at the output of memory element 29. At the same time, a logical unit is formed at the output of second logic element 32 and that before switching off the converter from the network by switching device 6 and from the synchronous motor - switching device 4, also controlled by the element AND 32 through the disconnecting unit 34, through the block of locking pulses, locks the rectifier and the inverter of the converter 5.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904782754A SU1744755A1 (en) | 1990-01-15 | 1990-01-15 | Method of accurate automatic synchronization of motor fed from frequency converter with current inverter with a c network of commercial frequency |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904782754A SU1744755A1 (en) | 1990-01-15 | 1990-01-15 | Method of accurate automatic synchronization of motor fed from frequency converter with current inverter with a c network of commercial frequency |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1744755A1 true SU1744755A1 (en) | 1992-06-30 |
Family
ID=21491754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904782754A SU1744755A1 (en) | 1990-01-15 | 1990-01-15 | Method of accurate automatic synchronization of motor fed from frequency converter with current inverter with a c network of commercial frequency |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1744755A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770910C1 (en) * | 2021-06-01 | 2022-04-25 | Егор Евгеньевич Ревякин | Method for synchronizing an excited synchronous machine with a network |
-
1990
- 1990-01-15 SU SU904782754A patent/SU1744755A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 1270833,кл. Н 02 J 3/42, 1983. Аракел н А.К., Афанасьев А.А,. Чиликин М.Г. Вентильный электропривод с синхронным двигателем и зависимым инвертором. М.: Энерги , 1977, с.67-69 и 113-120. Важное А.П. Переходные процессы в машинах переменного тока. Л.: Энерги . 1980, с.218-222 и 236-246. За вка DE №3133311. кл. Н 02 Р 1/52, 1983. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770910C1 (en) * | 2021-06-01 | 2022-04-25 | Егор Евгеньевич Ревякин | Method for synchronizing an excited synchronous machine with a network |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5594322A (en) | Starter/generator system with variable-frequency exciter control | |
| US5384527A (en) | Rotor position detector with back EMF voltage estimation | |
| US7812563B2 (en) | Motor starting and switching | |
| US5013929A (en) | Power conversion system having prime mover start capability | |
| US4137489A (en) | Feedback control for reduction of cogging torque in controlled current AC motor drives | |
| US4227138A (en) | Reversible variable frequency oscillator for smooth reversing of AC motor drives | |
| US5587641A (en) | VSCF start system with precise voltage control | |
| US4937508A (en) | VSCF start system with precision voltage | |
| US6211633B1 (en) | Synchronous sampling circuit for a sensorless switching reluctance machine system | |
| US20050231150A1 (en) | Method and device for the sensor reduced regulation of a permanent magnet excited synchronous machine | |
| US3667014A (en) | Exciter arrangement for synchronous motors | |
| US4642546A (en) | Method and apparatus for operating a load supplied via an intermediate-link converter, especially an asynchronous machine, in the event of a network disturbance | |
| US4980629A (en) | AC-excited generator/motor apparatus | |
| SU1744755A1 (en) | Method of accurate automatic synchronization of motor fed from frequency converter with current inverter with a c network of commercial frequency | |
| US4287463A (en) | Zero rotation and zero torque detector and method for an AC electric motor drive | |
| US5148093A (en) | System for controlling AC excited synchronous machine | |
| JPH10313598A (en) | Pumped storage power generation facility | |
| EP3748797A1 (en) | Methods of operating doubly-fed induction generator systems | |
| US6329776B1 (en) | Method and apparatus for switching an AC machine between a drive and a power supply | |
| EP3621196B1 (en) | Control method for operating a synchronous machine | |
| JP2000308398A (en) | Pumping power generation device | |
| SU1378004A1 (en) | A.c. electric drive | |
| SU1345302A1 (en) | A.c. electric drive | |
| SU219690A1 (en) | ASYNCHRONO-VENTILATION FREQUENCY-REGULATED CASCADE | |
| JP3495140B2 (en) | Voltage control device for wound induction machine |