(54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Изобретение относитс к эпектротехнике и электротехнической промьшшеннос ти и может быть использовано дп стабилизации н регулировани оборотов синхронных двигателей в различных система привода, например, двигатель-генераторов гидроаккумулирующих станций, и -синхронных приводов мощных и сверхмощных компрессоров. Известен преобразователь частоты, содержащий управл емый вьшр митель, питаемый от сети переменного тока, выход которого через сглаживающий реактор и инвертор тока с отсекающими диодами подключен к синхронной машине l. Частота вьгходного напр жени преобразовател определ етс частотой импульсов управлени инвертором, которые в стационарных режимах могут задаватьс независимо, так как коммутационна устойчивость инвертора обеспечиваетс включением в его силовую схему специальных коммутирующих конденсаторов. Мощность этих конденсаторов значительна и может составл ть до 30% мощности двигател , что увеличивает габариты, вес и стоимость преобразовател , усложн ет его силовую схему. Перечисленн|ые недостатки ограничивают область применени подобных преобразователей . Известен также статический преобразователь частоты дл синхронного электропривода , который содержит управл емый вьшр митель, питаемый от сети переменного тока, выход которого через сглаживающий реактор подключен к входным шинам инвертора тока, систему управлени вьшр мителем,систему управлени инвертором , датчик тока в силовой цати преобразовател и первый сумматор, выход которого соединен со входом системы управлени вьшр мителем L2j. В известном преобразователе на один вход сумматора подаетс сигнал задани по частоте, а на другой вход - сигнал, пропорциональньй выходной частоте преобразовател , причем на вход системы управлени инвертором поступают импупь сы с выхода датчика положени ротора, . закреппенногч ва валу синхронной машины . Коммутаци тиристоров инвертора осуществл етс с помощью противо - ЭД синхронной машины, что предопредел ет простоту силовой схемы инвертора (отсу ствуют отсекающие диоды и коммутирую щие конденсаторы). Недостатком известного устройства вл етс то, что оно не обеспечивает точной стабилизации частоты выходного напр жени преобразовател , а следовательно , не может быть использовано дл синхронизации частоты выходного напр же ни преобразовател с частотой источника опорной частоты или питающей преобра зователь сети переменного тока. . Целью изобретени вл етс стабилизаци частоты выходного напр жени преобразовател при сохранении коммутационной устойчивости инвертора в стационарных режимах. Дл этого в статический преобразова тель частоты дл синхронного электропривода , содержащий управл ющий вьшр митепь, питаемый от сети переменного тока, выход которого через сглаживающий реактор подключен к входным шинам инвертора тока, систему управлени выпр мителем , систему управлени инвертором , датчик тока в силовой цепи пре образовател и первый сумматор, вькод которого соединен со входом системы управлйии вьшр мителем, дополнительно введены источник опорной частоты, второй сумматор и фазочастотньй дискри , минатор, причем один вход фазочастотно го дискриминатора подключен к выходу преобразовател , другой - к выходу ис точншса опорной частоты, выход - к од ному из входов второго сумматора, другой вход которого соединен со входо инвертора, выход второго сумматора сое динен со входом системы управлени инвертором , один вход первого сумматора подключен к .выходу датчика тока, а на другой вход подключен выход задатчика тока в силовой цепи преобразовател . Така организаци системы регулировани позвол ет стабилизировать частоту ВЫХОДН01Х) напр жени преобразовател и синхронизировать ее с частотой источ ника опорной частоты или с чайтотой сети переменного тока, в частности, с сетью, питающей преобразователь. При этом коммз таци тиристоров силовой схемы инвертора обеспечиваетс противо- ЭДС синхронной мащины, поэтому не требуетс установка коммутирующих емкостей . На фиг. 1 представлен предлагаемый преобразователь, принципиальна электрическа блок-схема; на фиг. 2 - диаграммы напр жений в различных, точках схемы, по сн ющие ее работу. Статический преобразователь синхронного электропривода содержит управл емый вьтр митель 1, питаемьй от сети 2 переменного тока. На входе преобразовател включен датчик 3 тока в силовой цепи преобразовател , выходной сигнал которого поступает на один из входов первого сумматора 4, на другие входы которого подаютс сигнал положительной обратной св зи по напр жению на входных шинах инвертора 5 тока, который снимаетс с депитеп 6 и сигнал задани по току в силовой цепи преобразовател . Вьтр митель 1 соединен с инвертором 5 через сглаживающий реактор 8. Регулирование выходного напр жени вьшр мител 1 осуществл етс системой 9 управлени вьшр мителем. На вход системы Ю управлени инвертором поступает сигнал с выхода второго сумматора 11, который определ ет частоту выходного напр жени преобразовател , нагруженного на синхронную машину 12. На входы сумматора11 поступают сигналы положительной обратной с в зи по напр жению на входных щинах инвертора 5 тока и сигнал с выхода фазочастотно го дискриминатора 13, один из входов которого подключен к источнику 14 опорной частоты. Источник 14 опорной частоты может состо ть, напримф, из задающего генератора 15 и кольцевого распределител 16, с выходов которого поступает сигнал на управл емые ключи 17 фазочастотно го дискриминато5за 13, питаемого через трансформатор 18 выходным напр жением преобразовател . Блок 19 ограничени диапазона изменени угла управлени инвертором также питаетс через трансформатор 1 в, а синхронизируетс системой 10 управлени инвертором . Преобразователь работает следующим образом. На выхода сумматора 4 формируетс сигнал, обеспечивающий работу выпр мител 1 в режиме, токоограничени , т.е. в режиме стабилизации вькодного тока вьшр мител , а следовательно, и вход- ного тока инвертора 5 (фиг.2,ж). При отсутствии сигнала с выхода фазочастотного дискриминатора 13 (фиг.2,в) частота выходного напр жени преобразо- 5 вател определ етс коэффициентом обратной св зи по напр жению на входных шинах инвертора (фиг. 2,6), который выбираетс таким образом, что в заданном диапазоне изменени нагрузки, например, момента сопротивлени на валу синхроннок машины, угол инвертировани Ч (угол между первыми гармониками выходного тока и напр жени преобразовател ) всегда больше некоторого мини- мально допустимого угла инвертировани , что и обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора. На выходе фазочастотного дискриминатора 13 (фиг. 2,в) формируетс сигнал , пропорциональный интегралу от раз ности частоты напр жени на выходе пр образовател и частоты импульсов на в ходе источника 14 опорной частоты (фиг.2,г). При отклонении частоты выходного напр жени преобразовател от частоты на выходе источника опорной частоты сигнал с фазочастотного дискриминатора измен ет угол инвертировани Ч таким образом, что,например, при умен шении частоты выходного напр жени преобразовател , угол инвертировани Ч также уменьшаете:-, при этом подводима к нагрузке мошность (1(3 вых ° увеличиваетс , что приводит, например, к увеличению электромагнитного момент на валу сшссронной машины и ее скорости , т.е. к увеличению частоты выходного напр жени преобразовател . Таким образом, при посто нстве час тоты на источника опорной частот часточв напр жени на выходе преобраз вател также будет посто нной и равной ему, причем при изменени х момента нагрузки на валу синхронной машины будут измен тьс как сигнал с выхода фазочастотного дискриминатора 13, так и сигнал положительной обратной св зи по напр жению на входных шинах инвертора , однако среднее значение сигнала на выходе сумматора 11 будет оставатьс посто нным. Частота пульсаций вьгходного напр жени фазочастотного дискриминатора равна (или кратна) частоте пульсаций напр жени на входных шинах, инвертора тока (в данном случае частота пуль-
находилс в пределах, обеспечивающих коммутационную устойчивость инвертора в стационарных режимах.
При необходимости точно фиксировать частоту выходного напр жени преобразовател , аадаюш гй генератор 15 может быть стабилизирован кварцем.