SU1746504A1

SU1746504A1 - Способ ступенчатого частотного пуска многодвигательного гистерезисного электропривода

Info

Publication number: SU1746504A1
Application number: SU894798082A
Authority: SU
Inventors: Сергей Федорович Позднухов; Владимир Николаевич Тарасов; Вячеслав Александрович Чванов; Виктор Иванович Завьялов; Феликс Константинович Реут
Original assignee: Московский энергетический институт; Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Использование: в инерционных механизмах . Сущность: подключением определенного количества компенсирующих конденсаторов 9 и подачей питани на группу гистерезисных двигателей 1 устанавливают частоту, близкую или равную номинальной . С выдержкой времени подключают дополнительный компенсирующий конденсатор и выключают компенсатор 10 реактивной мощности. Устанавливаетс нижн частота питани , определ ема величиной компенсирующих конденсаторов и параметрами нагрузки. В процессе пуска ограничивают ток инвертора 3 тока на допустимом уровне, контролиру частоту скольжени . При частоте скольжени , равной заданной, уменьшают емкость батареи компенсирующих конденсаторов 9 до значени , соответствующего второй ступени частоты питани . По достижении частоты скольжени заданного значени включают компенсатор 10, синхронизируют его с инвертором 3 тока и включают гистерезисные двигатели. Снижаетс врем разгона и уменьшаютс потери энергии. 1 ил. 9.1 1Л С

Description

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам частотного пуска электропривода с использованием гистерезисного двигателями может быть использовано для управления многодвигательным гистерезисным электроприводом инерционных механизмов.

Известен способ частотного пуска многодвигательНЪго гистерезисного электропривода с помощью*преобразователя частоты, содержащего инвертора тока, при котором дискретно регулируют частоту и напряжение на выходе преобразователя частоты.

Недостаток способа состоит в том, что трудно обеспечивается устойчивость инвертора тока в условиях изменения частоты и нагрузки на инвертор при входе двигателей в синхронизм.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ступенчатого частотного пуска многодвигательного гистерезисного электропривода, содержащего последовательно соединенные выпрямитель и параллельный инвертор тока,-к выходу которого подключены коммутирующая емкость и компенсирующая емкость, выбранные из условия устойчивости работы инвертора тока при номинальной частоте питания, компенсатор реактивной мощности, группу гистерезисных двигателей, при котором пуск двигателей осуществляют от постороннего источника, а рабочий режим - от преобразователя частоты, содержащего инвертор тока, изменение частоты вращения достигается за счет синхронного изменения частоты инвертора и двигателей, для чего осуществляют синхронизацию инвертора и компенсатора реактивной мощности от выходного напряжения, регулируют ток инвертора на заданном уровне, изменяемом в зависимости от рассогласования между выходным уровнем частоты инвертора и задания частоты опорного генератора. Согласно способу ступенчатое изменение часмента и индукционной составляющей момента. _ч

Цель изобретения - сокращение времени пуска.

Согласно способу частотного пуска многодвигательного гистерезисного электропривода с последовательно соединенными выпрямителем и параллельным инвертором тока, батареей конденсаторов на зажимных инвертора тока, величина емкости которой выбрана из условия устойчивой работы инвертора тока при номинальной частоте питания, и компенсатором реактивной мощности на выходе инвертора тока, при котором после предварительного разгона гистерезисных двигателей синхронизируют инвертор тока и компенсатор реактивной мощности от выходного напряжения инвертора тока и осуществляют ввод гистерезисных двигателей в синхронизм с частотой коммутации инвертора тока, определяемой частотой опорного генератора, для предварительного разгона гистерезисных двигателей синхронизируют компенсатор реактивной мощности номинальной частотой опорного генератора, осуществляют пуск инвертора тока и подключают к нему группу гистерезисных двигателей, и с выдержкой времени, необходимой для трогания и разгона до заданной начальной частоты вращения всех двигателей группы, увеличивают емкость батареи конденсаторов и одновременно отключают компенсатор реактивной мощности, при этом величину емкости батареи конденсаторов выбирают из условия получения требуемой низкой ступени частоты питания, измеряют ток в цепи инвертора тока, сравнивают его величину с заданным значением и ограничивают ток в цепи инвертора тока на допустимом уровне, контролируют частоту скольжения двигателей и при достижении частотой скольжения величины, меньшей заданной, уменьшают емкость батареи конденсаторов до величины, при которой дототы достигается при переключении с источника на источник или после прерывания питания, а плавное - за счет организации своеобразной обратной связи по току вентильного электропривода, когда сохра- 50 стигается вторая ступень частоты питания, снова контролируют частоту скольжения двигателей и при достижении ею величины заданного значения включают компенсатор реактивной мощности, осуществляют синхняется синхронность вращения гистерезисных двигателей. Это обеспечивает плавный ввод двигателей в режим номинальной частоты вращения.

Однако используется и не в полную меру лишь синхронная составляющая момента гистерезисного двигателя. Это затягивает время разгона двигателей, момент гистерезисных двигателей в асинхронном режиме больше за счет гистерезисного мо ронизацию инвертора и компенсатора и ввод гистерезисных двигателей в синхронизм.

На чертеже приведена структурная схе55 ма устройства ступенчатого частотноголуека многодвигательного гцс^ере^йсного электропривода.

На схемв локазана группа гистерезис^ ных двигателей 1, которая через контактор 2подключена к параллельному инвертору 3 тока, силовой вход которого через дроссель 4 и выпрямитель 5 подключен к сети 6 переменного тока. К выходу инвертора 3 тока подключены коммутирующая емкость 7 и через ключи 8, 8.1,... несколько комплектов 5 компенсирующих емкостей 9. 9.1. ... Их количество определяется требуемым число ступеней пуска.

К выходу инвертора подключен также компенсатор 10 реактивной мощности, сис- 10 тема управления которого содержит блок 11 импульсно-фазового управления, который через блок 12 суммирования и регулятор 13 напряжения соединен с блоком 14 сравнения. Один вход блока 14 соединен с блоком 15 15 задания напряжения, а второй - через выпрямитель 16 сдатчиком 17 напряжения на выходе инвертора 3 тока.

Система управления выпрямителем 19 через регулятор 20 тока соединена с блоком 20 21 сравнения, который одним входом соединен с датчиком 22 тока в цепи инвертора, а другим через регулятор 23. частоты - с блоком 24 сравнения, один вход которого подключен к датчикам 17 напряжения, а 25 другой - к задающему генератору 25.

Блок 26 пуска преобразователя подключен к управляемому контактору 27, соединяющему сеть 6 переменного тока с выходами инвертора 3 тока. 30

Блок 28 управления ступенчатым пуском выходами соединен с входом блока 12 суммирования и управляющими цепями ключей 8, 8.1 и т.д.

Устройство для реализации предлагав- 35 мого способа работает следующим образом.

Инвертор с зависимым возбуждением с синхронизацией от выходного напряжения требует специальной системы пуска. Для 40 этих целей по команде блока 26 пуска инвертора кратковременно замыкают контактор 27 и подключают напряжение сети питания на выход инвертора, что приводит к заряду коммутирующих 7 и компенсирую- 45 щих конденсаторов 9. Такого импульса достаточно, чтобы началась автокоммутация инвертора, а также компенсатора 10 реактивной мощности. При подключении определенной величины емкости 9 и включении 50 нагрузки (группы гистерезисных двигателей ^устанавливается начальная частота, близкая или равна номинальной.

Установившаяся частота определяется 55 уравнением tgd

2RhC

4rBc² CL_3Kti где

Lane

Lh Lk ( t )

L_K(t) = ______Lk _____

CCk _ Sin 2 CZk π ' π

R_H< L_h, Lk - активное сопротивление нагрузки, индуктивность нагрузки и индуктивность компенсатора соответственно;

(5 - угол запаса коммутации инвертора; «к - угол задержки компенсатора.

Выбранные параметры R_H, L_H. «к и заданные углы коммутации инвертора и компенсатора определяют начальную частоту коммутации и обеспечивают трогание группы двигателей с места. Начинается их разгон. Вследствие большой инерционности нагрузки и большого момента трогания начальный пуск проходит медленно и его основная задача обеспечить начальную частоту вращения всем двигателям при стабильной частоте питания. Компенсатор 10 обеспечивает стабилизацию напряжения, соответствующего номинальной частоте.

После выдержки времени, необходимой для обеспечения начального трогания двигателей, подключают по команде блока 28 дополнительную емкость на зажимы инвертора и выключают компенсатор. Последняя операция в устройстве выполняется путем задания блоком 28 в блок 12 суммирования напряжения, при котором принудительно задается угол коммутации компенсатора 10. обеспечивающий его отключение.

В соответствии с указанным уравнением в системе устанавливается частота, определяемая величиной конденсаторов и параметров нагрузки. Получают нижнюю ступень частоты питания, ее величина может быть разной, в ряде применений она составляет 1/3 от номинальной частоты.

Регулятор 23 частоты имеет ограничение на задание тока на предельном уровне, равном в ряде применений значению 21н.макс. что соответствует удвоенному максимальному значению тока в синхронном режиме работы двигателей. Выбор этого значения тока определяется тем, что гистерезисные двигатели в рабочем режиме работают в режиме перевозбуждения и поэтому недоиспользованы по индукции в статоре и роторе. Это позволяет форсировать поток в пусковом режиме и резко в 3,5-4,0 раза увеличивать момент.

Происходит форсированный разгон при постоянном токе и примерно постоянной частоте на выходе инвертора. Частота мо жет меняться в соответствии с изменением параметров схемы замещения двигателя и параметров емкости, Эти изменения незначительны, а так как для гистерезисного двигателя гистерезисный момент мало зависит от скольжения, то эта составляющая общего момента остается практически постоянной.

Индукционная составляющая момента, определяемая вихревыми токами в материале ротора и конструкции вращающейся части инерционного механизма, имеет пологий максимум в области частот скольжения, которая для ряда изделий лежит в области/?=(0,2-0,5)f_H. Если начальная частота низкой ступени устанавливается на этом уровне, то разгон двигателей начинается и происходит при значениях индукционного момента, близкого к максимальному. Это дополнительно снижает время разгона.

По достижению двигателями частоты скольжения β ~ (0,04-0,05) дискретно уменьшают величину емкости для получения второй ступени частоты питания. Далее процесс повторяется. Выбор числа ступеней зависит от особенностей механизмов и требований технологического процесса. Обычно достаточно использование 2-3 ступеней, чтобы сократить время разгона и энергию потерь в 1,4-1,7 раза.

Определение достижения двигателями частоты вращения, близкой к синхронной, осуществляется с помощью специальной измерительной системы, осуществляющей опрос индукционных датчиков положения всех двигателей группы. По достижению на последней ступени двигателями заданной частоты скольжения начинается процесс их взаимной синхронизации. Для этого включают компенсатор 10 реактивной мощности путем подачи на блок 12 сигнала, обеспечивающего поступление управляющего сигнала на блок 11 от регулятора 13. В результате стабилизируется напряжение на зажимах двигателей.

Регулятор 23 частоты задает ток в цепи инвертора, который определяется рассогласованием между текущей и заданной блоком 25 частот питания. Ток ограничен по-прежнему предельным значением. По мере уменьшения рассогласования задание на ток уменьшается. Происходит выравнивание частот вращения двигателей и плавный ввод в синхронизм. Система обратной связи по частоте, как и в известном устройстве, обеспечивает плавный доразгон двигателей и стабилизацию их частота вращения.

Таким образом, за счет форсирования потока при частотном ступенчатом регулировании и оптимальном использовании гистерезисной и индукционной составляющих момента достигается снижение времени разгона и энергии потерь в 1,3-1,7 раза для приводов инерционных механизмов.

Claims

Формула изобретения

Способ ступенчатого частотного пуска многодвигательного гистерезисного электропривода с последовательно соединенными выпрямителем и параллельным инвертором тока, батареей конденсаторов на зажимах инвертора тока, величина емкости которой выбрана из условия устойчивой работы инвертора тока при номинальной частоте питания, и компенсатором реактивной мощности на. выходе инвертора тока, при котором после предварительного разгона гистерезисных двигателей синхронизируют инвертор тока и компенсатор реактивной мощности от выходного напряжения инвертора тока и осуществляют ввод гистерезисных двигателей в синхронизм с частотой коммутации инвертора тока, определяемой частотой опорного генератора, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени пуска, для предварительного разгона гистерезисных двигателей синхронизируют компенсатор реактивной мощности номинальной частотой опорного генератора, осуществляют пуск инвертора тока и подключают к нему группу гистерезисных двигателей, и с выдержкой времени, необходимой для трогания и разгона до заданной начальной частоты вращения всех двигателей группы, увеличивают емкость батареи конденсаторов и одновременно отключают компенсатор реактивной мощности, при этом величину емкости батареи конденсаторов выбирают из условия получения требуемой низкой ступени частоты питания, измеряют ток в цепи инвертора тока, сравнивают его величину с заданным значением и ограничивают ток в цепи инвертора тока на допустимом уровне, контро лируют частоту скольжения двигателей и при достижении частотой скольжения величины, меньшей заданной, уменьшают емкость батареи конденсаторов до величины, при которой достигается вторая ступень частоты питания, снова контролируют частоту скольжения двигателей и при достижении ее величиной заданного значения включают компенсатор реактивной мощности, осуществляют упомянутые синхронизацию инвертора и компенсатора и ввод гистерезисных двигателей в синхронизм.