Устройство точной автоматической синхронизации вентильного двигателя с сетью

1270833для синхронизации угле рассогласования, Сигналом с выхода логической схемы И через элемент 15 временной задержки осуществляется включение коммутационного аппарата 4. Регулятор фазы 10 нормально шунтирован ключем 11 и вводится в действие только в зоне разрешенных значений угла. В результате обеспечивается соблюдениеусловий точной синхронизации, чтопозволяет включать мощные синхронные машины на сеть без толчков тока,3 ил.1Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к мощнымсинхронным частотно-регулируемымэлектроприводам, выполненным по схеме вентильного двигателя, для которых по условиям экономичности работынеобходим перевод синхронной машинына питание от сети.Цель изобретения - повышение точности и надежности синхронизации: 1 Опутем снижения бросков тока и механических ударов.На Фиг, 1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства;на фиг. 2диаграммы, иллюстрирующие процессы, происходящие в отдельных элементах устройства; на фиг. 3 - принципиальная схема компаратора.Схема включает преобразовательчастоты 1, подключенный к синхронной 20машине 2 через коммутационный аппарат3, коммутационный аппарат 4, посредством которого осуществляется подключение машины и сети, автоматическийрегулятор скорости 5, регулятор тока 25возбуждения 6 (элементы 1-6 в состав.устройства не входят и приведены дляпояснения сущности его работы).Устройство содержит узел питанияс измерительными трансформаторами 7 30и 8 напряжений сети и машины, фазочувствительный выпрямитель 9, регулятор фазы 10, ключ 11, узеп контроля разности напряжений 12, первуюлогическую схему И 13, первый компа- Зратор амплитуды 14, элемент временной задержки 15, триггер 16, второйкомпаратор амплитуды 17, вторую логическую схему И 18, третий компаратор амплитуды 19, четвертый компа- Оратор амплитуды 20, выпрямитель суммарного напряжения сети и машины 2 1,узел включения 22,Устройство осуществляет управлениепроцессом синхронизации (перехода 2на сеть) синхронной машины, которая получает питание от преобразователя .частоты. Система, состоящая из преобразователя частоты и синхронной машины и именуемая вентильным двигателем, позволяет осуществлять запуск и разгон синхронной машины до синхронной скорости с последующим переключением ее на питание от сети, Кроме того, устройство формирует управляющее воздействие в регуляторы скорости и тока возбуждения, определяет момент соблюдения условий точной синхронизации и выдает команду на переключение коммутационного аппарата, подключающего машину к сети. В процессе синхронизации вводятся в действие регулятор фазы 10 и регулятор тока возбуждения 6. Регулятор фазы 10, воздействуя на систему регулирования скорости 5, стремится поддерживать близким нулю угол между векторами напряжения сети и машины, а регулятор тока возбуждения 6 уравнивает напряжение машины с напряжением сети.При достижении равества (с заданной точностью) амплитуды напряжения ,сети и машины, а также при нахожде:нии величины угла между векторами напряжений сети и машины в зоне допус,ка (например, 5 эл.) выдается сигнал на включение коммутационного аппарата 4, который подключает машину к сети и одновременно своими блок- контактами отключает коммутационный аппарат 3, отсоединяя таким образом машину от преобразователя.Датчиком угла рассогласования между векторами напряжений машины и сети является фазочувствительный выпрямитель 9, представляющий собой операционный усилитель, работающий в режиме суммирования входных сигналов, на входе которого включен трех833 з 1270 фазный коммутатор, На входы коммутатора подаются сигналы фазных напряжений синхронной машины с трансформатора 7, а управление ключами коммутатора производится сигналами линейных напряжений сети с трансформатора 8.Выходной сигнал фазочувствительного выпрямителя 9, является синусоидальной Функцией угла рассогласования, а его среднее значение будет пропор" О ционально синусу угла рассогласования О, Качественное соответствие мелку О и зпО существует в зоне -90О900, поэтому фаэочувствительный выпрямитель используется в качестве датчика угла области значений 191 примерно до 60 эл. Возврат триггера 16 в исходное состояние производится сигналом, формируемым с помощью четвертого компаратора амплитуды 20, подключенного . к выходу Фазочувствительного выпрямителя 9. Компаратор 20 аналогичен компараторам 14, 17 и 19, но отличаПодачей ыапряжения фаэочувствитель. ного выпрямителя 9 на вход регулятора фазы 10 обеспечивается формирование управляющего воздействия в систему регулирования скорости 5 для уравнивания фаз напряжений сети и машины. Таким образом реализуются два необходимые для точной синхронизации условия. Третье необходимое условие - равенство амплитуд напряжений сети и машины реализуются с помощью. узла контроля разности напряжений 12, представляющего собой из 30 вестное устройство (например, узел, состоящий из операционного усилителя, выход которого подключен через компаратор), которое формирует управляющее воздействие в регулятор тока возбуждения машины 6, а также выдает логический сигнал при достижении с заданной точностью равенства амплитуд контролируемых напряжений. Этот сигнал поступает на один из входов первой логической схемы И 13, а на другой вход этой схемы сигналы поступают иэ первого компаратора 14, сравнивающего выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя 9 с величиной уставки, которая определяет область допустимого для синхронизации угла рассогласования между векторами напряжений сети и машины (например 5 ). Если сравниваемое на пряжение меньше уставки, то на выходе компаратора 14 имеется логический сигнал. Логическая схема И 13 формирует сигнал разрешения переключения синхроннои машины на сеть при наличии сигналов на обоих входах схе. мы И, т.е. при соблюдении всех условий точной синхронизации. Однако в процессе поиска момента синхронизации может иметь место кратковременное совпадение векторов напряженийсети и машины. В этом случае перваялогическая схема И 13 выдает ложныйимпульс, Для исключения прохожденияложных импульсов на переключение выход схемы И 13 подключен к элементувременной задержки 15, который осуществляет задержку выдачи сигнала напереключение на некоторое время (например, 1-3 с). Если по истечении .этого времени сигнал на выходе схемыИ 13 не исчезнет, то это означает,что машина находится в режиме синхронного вращения и угол между векторами напряжений сети и машины близок к нулю, а с выхода временной задержки 15 выдается сигнал в узелвключения 25 на включение коммутационного аппарата 4,Регулятор фазы 10 нормально шунтирован ключом 11 и вводится в, действие только в зоне разрешенных значений угла. Ключ 11 размыкается припоступлении сигнала готовности стриггера 16. Формирование сигнала го.товности происходит следующим образом, Напряжение с фазочувствительного выпрямителя 9 подается на третийкомпаратор амплитуд 19, на выходекоторого формируются импульсы, соответствующие элементам перехода черезнуль напряжения фазочувствительноговыпрямителя 9 (Фиг. 2). Эти импульсыпоступают на один вход второй схемыИ 18, на другой вход этой схемы подключен выход второго компаратора амплитуды 17, сравнивающего выпрямленное выпрямителем 22 напряжение биений, образованного в результате суммирования напряжения сети и машины свеличиной уставки, определяющей область допустимых значений (например,10 эл.). Если напряжение биенийменьше уставки, то на выходе компаратора имеется логический сигнал.Импульс с выхода схемы И 18 переключает триггер 16 управления ключом 11, разрешая работу регулятораФазы 10.5 12708ется тем что логический сигнап наего выходе появляется, когда входнойсигнал превышает напряжение уставкиФиг, 3), Выход компаратора подключенк второму управляющему входу тригге 5ра 16. Логический сигнал на выходе20 возникает, когда напряжение фаэочувствительного выпрямителя 9 превышает по абсолютной величине напряжение уставки +огр, Величина этой ус Отанки по углу, например, 60, Компаратор 20 Формирует сигнал, которыйпереключает триггер 16 в исходное сос"тояние, блокируя с помощью ключа 11регулятор Фазы 10,5Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечивает стро"гое соблюдение условий точной синхронизации и тем самым позволяетвключать мощные синхронные машины насеть беэ толчков тока, что являетсяблагоприятным Фактором повышениянадежности работы как синхронной машины, так и энергосистемь,Схема компаратора амплитуцы фиг.З)25включает два операционных усилителя 23 и 24 и две логические схемыИ 25 и НЕ 26. Сравниваемый сигналБ, подается на прямой вход одногоусилителя и инвертирующий вход дру- Зогого, а опорные сигналы разных знаковна другие входы усилителей, причемполярность опорных сигналов (Цр )соответствует показанной на Фиг. 3.Если измеряемый сигнал по ампли 35туде меньше опорных, на выходахобоих усилителей положительные сигналы, на выходе схемы И 25 (вых. 1)есть сигнал, на выходе НЕ 26 (вых.2)нет сигнапа, если измеряемый сигналпо амплитуде больше опорных, навыходе схемы И 25 сигнал отсутствует, на выходе схемы НЕ 26 имеется.Работа компараторов 14, 17, 19 и20 отличается уровнями опорных сиг"налов и использованием выходов, для14, 17 н 19 используется Вых. 1, для20 - Вых. 2,Формула изобретения Устройство точной автоматической синхронизации вентильного двигателя с сетью, содержащее измерители на ЗЗпряжения сети и машины, автоматический регулятор скорости, первую логическую схему И, узел включения,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности и надежности синхронизации, путем снижениябросков тока и механических ударов,в него введены фазочувствительный выпрямитель, регулятор фазы, ключ, шунтирующий регулятор фазы, триггер,четыре компаратора амплитуды, вторая логическая схема И, схема временной задержки, выпрямитель суммарного напряжения сети и машины, узелконтроля разности напряжений, причем выход измерителя напряжений машины, в качестве которого использованизмеритель фазных напряжений, подключен к входу фаэочувствительного выпрямителя, управляющие входы которого соединеныс выходом измерителянапряжений сети, в качестве которого использован измеритель линейныхнапряжений а выход Фазочувствительного выпрямителя через регулятор фазы соединен с входом автоматическо"го регулятора скорости, кроме того,выход фазочувствительного выпрямителя подключен через первый компараторамплитуды к первому входу первой логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом узла контроляразности напряжений, а выход первойлогической схемы И соединен с узломвключения через элемент временнойзадержки, одновременно выход фазочувствительного выпрямителя подключен к третьему компаратору амплитуды, выход которого соединен с первым входом второй логической схемыИ, второй вход которой, а также третий вход первой схемы И через второй компаратор амплитуды соединенс выходом выпрямителя суммарного напряжения сети и машины, при этом выход второй схемы И соединен с первым управляющим входом триггера, второй управляющий вход которого черезчетвертый компаратор амплитуды соединен с выходом фазочувствительноговыпрямителя, а выход триггера подклю,чен к управляющему входу ключа, шунтирующего регулятор Фазы,1270833 дыху Ьм Фых