Вентильный двигатель

(54) ВЕНТИ (57) Изобр технике и пуска синх шение наде возможност шины из сигатель сод подключенн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР Д ВТОРСЙОМУ СВИДЕТНЪСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 921006, кл. Н 02 Р 1/50 1978.Абрамович Р.Л., Бояршинова А.Е.,Сытин А,П. Система управления и регулирования тиристорного пускового уст"ройства. Исследования, разработки,испытания и опыт эксплуатации высоковольтных тиристорных преобразователейдля энергетики, Сборник трудов НИИПТ.Л.: Энергоатомиздат, 1986, с.32-33,ЬНЫЙ ЛВИГАТЕЛЬтение относится к электро- ожет быть использовано для онных машин. Цель - повыности путем исключения выпадания синхронной махрониэма. Вентильный двиржит синхронную машину 1, ю к преобразователю, которыи состоит иэ зависимого инвертора5 и выпрямителя 4. Обмотка возбуждения 3 синхронной машины подключенак возбудителю 2. Управляемый выпрямитель 4 снабжен системой импульснофазового управления 6, имеющей входперевода управляемого выпрямителя 4в инверторный режим. Для определенияположения ротора периодически изменяют ток статора на определенную вели чину путем перевода управляемого вы прямителя 4 в инверторный режим. Пр этом имеет место изменение тока в обмотке возбуждения. Этот режим Формируется по сигналам триггера 10, Изменение токов в цепях якоря обмотки возбуждения фиксирует узлы выборки- Е хранения 11 и 15. После окончания интервала изменения тока информация поступает в узеп выборки-хранения . С 18, затем сравнивается с сигналом уставки в компараторе 19. Определение углового положения ротора достигается путем сравнения с постоянной уставкой, поступающей от задатчика 20 уставки. В зависимости от уровня сигнала определяется достижение рото- ф 3 ром заданного углового положения. 1 1 з,п. Ф-лы, 2 ил, ФСФИзобретение относится к электротехнике и может быть использованодля частотного пуска синхронных машин и в вентильных синхронных элект 5родвигателях.Целью изобретения является повышение надежности путем исключения возможности выпадения синхронной машины из синхронизма. 10На Фиг. 1 представлена функцио"нальная схема вентильного двигателя;на Фиг. 2 - временные диаграммы егоработы,Вентильный двигатель (Фиг, 1) содержит синхронную машину 1, возбудитель 2, выход которого связан с обмоткой ротора 3 синхронной машины 1,и преобразователь частоты, выход которого связан с обмоткой статора син рхронной машины 1, Преобразователь частоты составлен из соединенных междусобой управляемого выпрямителя 1 изависимого инвертора 5. Управляемыйвыпрямитель 1 снабжен системой 6 импульсно-фазового управления с регуля.тором тока на входе, снабженной входомперевода управляемого выпрямителя в инверсный режим. Датчик 7 тока, включен на выходе управляемоговыпрямителя 1, причем выход датчикатока 7 соединен с входом регуляторатока. Зависимый инвертор 5 снабженсистемой 8 управления и блоком вычисления угла опережения отпирания вен 35тилей инвертора, Выход указанного бло.ка связан с входом системы 8 управления,Блок вычисления угла содержит генератор 9, выход которого соединен 40с Я-входом КБ-триггера 10. Прямойвыход триггера 10 соединен с входомперевода в инверторный режим системы6 импульсно-Фазового управления выпрямителя 4, а также с входом разрешения хранения первого узла 11 выборки".хранения, Аналоговый вход узла11 соединен с выходом датчика 7 тока, выход узла 11 соединен с входомсложения пер сумматора 12 вховычитания которого соединен с выходомдатчика 7 тока. Выход первого сумматора 12 соединен с одним входом первого компаратора 13, второй входкоторого соединен с выходом эадатчика11 уставки, Выход компаратора 13 сое-.55динен с К-входом триггера 10.Прямой выход триггера 10 соединенс входом разрешения хранения второго узла 15 выборки-хранения, аналоговыйвход которого соединен с выходомдатчика 16 тока обмотки 3 возбуждения,Выход узла 15 выборки-хранения. соединен с входом сложения второго сумматора 17, вход вычитания которого также соединен с выходом датчика 16 тока. Выход сумматора 17 соединен саналоговым входом третьего узла 18выборки-хранения, вход разрешениякоторого соединен с инверсным выходомтриггера 10. Выход третьего узла 18выборки-хранения соединен с однимвходом второго компаратора 19, другойвход которого соединен с выходом задатчика 20 уставки, Выход компаратора19 соединен с входом системы 8 управления инвертора. Генератор 9 можетбыть выполнен синхронизируемым, тогдавход синхронизации генератора 9 соединяется с дополнительным выходом системы 8 управления инвертора 5,Вентильный двигатель работает следующим образом.При пуске синхронной машины 1 отпреобразователя частоты, состоящегоиз управляемого выпрямителя ч с системой 6 импульсно"Фазового управленияи зависимого инвертора 5 с системой8 управления, отпирание пары вентилейзависимого инвертора 5 вызывает протекание тока по двум фазам обмотки статора. Величина тока определяется регулятором тока системы импульсно-фазового управления выпрямителя 6, Величина вращающего электромагнитногомомента И (Фиг. 2, кривая А) пропорциональна величине тока и синусуугламежду векторами тона 1,статора и тока Т ротора. Длительность интервала протекания тока 1 ропределяется временем, необходимымдля поворота ротора на 1/6 оборота,когда происходит включение очереднойпары вентилей зависимого инвертора.Определение этого момента производится по величине угламежду изображающими векторами токов статораи ротора. Указанный угол определяется, в свою очередь, по величине изменения тока 1 в обмотке ротора,получаемый при изменении тока 1 ыстатора на определенную величину,Такое определение возможно, так какизменение тока ротора при быстромизменении модуля изображающего вектора тока Тс (фиг. 2, кривая В) статора пропорциональна косинусу углатания которого поступает текущее значение тока ротора от датчика 16 тока ротора (Фиг. 2, кривая Г), На выходе сумматора 17 формируется сигнал, пропорциональный разности зафиксирован ного узлом 15 выборки-хранения тока ротора и текуцего значения тока ротора. Выходной сигнал сумматора 17 поступает на вход узла 18 выборки-хранения, управляемого инверсным сигналом с выхода триггера 10Таким образом, на интервале относительно быстрого изменения тока статора, соответствующем единичному состоянию выхода триг" гера 10, происходит отслеживание те" кущих значений токов статора и ротора узлами 11 и 15 выборки-хранения, а по окончании этого интервала - запоминание узлом 18 выборки-хранения измеренной величины изменения тока ротора. В этот же момент происходит стробирование компаратора 19, т,е. сравнение выходного напряжения выборки-хранения 18, представляющего угол между изображающими векторами токов статора и ротора с постоянной уставкой 11 (Фиг, 2, кривая Д), подаваемой на второй вход от задатчика 20 уставки. Бсли в момент стробирования выходное напряжение узла 18 выборки- хранения окажется ниже напряжения уставки, то требуемое значение угла еще ,не достигнуто. 1 сли же выходное напряжение окажется выше напряжения уставки, то требуемое значение угла превышено и .необходимо включать очередную группу вентилей зависимого инвертора 5, Очевидно, что определение зна чения угла следует производить возможно чаще. Возможно также производить сравнение и в течение интервала относительно быстрого изменения тока статора. Тогда необходимость в узле 18 выборки-хранения .отпадает.Узел 18 выборки-хранения по сути является экстраполятором нулевого порядка. Однако возможно определение угла путем экстраполяции по нескольким (например, двум) зафиксированным ранее значениям изменения тока ротора. Для этого необходимо использовать экстраполятор более высокого порядка (например, первого).Таким образом, при работе вентиль- ного двигателя на каждом интервале поворота ротора на 1/б оборота периодически производят определение текущего углового положения изображающих 5 , 1557663между векторами токов статора и рото.ра. Изменение не тока статора можетбыть получено путем кратковременногоперевода управляемого выпрямителя 4в инверторный режим.Для этого на каждом интервале поворота ротора на 1/6 оборота генератор 9 формирует серию тактовых импульсов, следующих с частотой достаточно высокой, цтобы на каждом интервале поворота ротора уместилосьне менее двух импульсов генератора 9.В исходном состоянии, до прихода очередного импульса генератора 9, триггер 10 сброшен в нулевое состояние,поэтому узлы 11, 15 выборки-хранениятока статора и тока ротора находятсяв режиме выборки (слежения за текущим значением тока). 20Очередной тактовый импульс генератора 9 устанавливает по входу Б триггер 10 в единичное состояние (начальный импульс серии может быть синхронизирован или не синхронизирован с 25началом очередного интервала поворота ротора). Выходной сигнал триггера10 поступает на вход, системы 6 импульсно-Фазового управления выпрямителя 4, переводя выпрямитель в ин- зОверторный режим. При э"Ом выпрямленный ток и, следовательно, ток статора 1 начинают уменьшаться, т.е,происходит относительно быстрое изменение тока (Фиг. 2, кривая В). Одновременно узлы 11 и 15 выборки-хранения переходят в режим хранения значений токов статора и ротора, имевшихся в момент срабатывания триггера 10. Выходной сигнал узла 11 выборки-хранения поступает на вход сложения сумматора 12, на вход выцитаниякоторого поступает текущее значениетока статора от датчика 7 выпрямленНОГО тока. На Выходе сумматора 12 фор мируется сигнал, пропорциональныйразности зафиксированного узлом 11выборки-хранения тока статора и текущего значения тока статора, Когдатекущее значение тока уменьшается нанекоторую Фиксированную величину,определяемую уставкой срабатываниякомпаратора 13, поступающей от задатцика 14 уставки, компаратор 13 формирует сигнал, сбрасывающий триггер 10по входу Е вновь в нулевое состояние.Аналогично выходной сигнал узла 15выборки-хранения поступает на входсложения сумматора 17, на вход выци 1 Я 7 б 63векторов токов стэтора и ротора по которому производят определение момента включения очередной группы вентилей зависимого инвертора 5, Более точное определение этого момента по5 сравнению с параметрическим заданием момента переключения позволяет исключить колебания угла, ведущие к выпадению синхронной машины из синхрониз О ма, и тем самым повысить надежность.Формула изобретения1, Вентильный двигатель, содержащий синхронную машину, возбудитель, выход которого связан с обмоткой ротора синхронной машины, и преобразователь частоты, выход которого связан с обмоткой статора синхронной машины, 2 О выполненный в виде соединенных между собой управляемого выпрямителя и зависимого инвертора, система импульсно-фазового управления с регулятором тока на входе и снабженная входом 25 перевода управляемого выпрямителя в инверторный режим, выход системы импульсно-фазового управления подключен к управляющему входу выпрямителя, датчик тока, включенный на выходе управляемого выпрямителя, выходом соединенный с входом регулятора тока, а зависимый инвертор снабжен системой управления и блоком вычисления ,угла опережения, выход которого связан с входом системы управления, выходом подключенной к управляющему входу зависимого инвертора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения возможности выпадения синхронной Вмашины из синхронизма, в него введен датчик тока, включенйый в цепь обмотки ротора, а блок вычисления угла опережения составлен из трех узлов выборки-хранения, двух сумматоров, двух компараторов, двух задатчиков уставки, выход каждого из которых соединен с входом уставки соответствующего компаратора, КЯ-триггера и генератора, причем выход генератора соединен с Я-входом триггера, прямой выход триггера соединен с входом перевода в инверторный режим системы импульсно-фазового управления выпрямителя и с входом разрешения хранения первого узла выборки-хранения, аналоговый вход которого соединен с выходом датчика тока управляемого выпрямителя, выход первого узла выборки- хранения соединен с входом сложения первого сумматора, вход вычитания которого соединен с выходом датчика тока управляемого выпрямителя, выход первого сумматора соединен с входом первого компаратора, выходом подключенного к Е-входу триггера, прямой выход триггера соединен с входом разрешения хранения второго узла выборки-хранения, аналоговый вход которого. соединен с выходом датчика тока обмот. ки ротора, выход второго узла выборки-хранения соединен с входом сложения второго сумматора, вход вычитания. которого соединен с выходом датчика тока обмотки ротора, выход второго сумматора соединен с аналоговым входом третьего узла выборки-хранения, вход разрешения хранения которого подключен к инверсному выходу триггера, выход третьего узла выборки-хранения соединен с.входом второго компаратора, выход которого является выходом блока вычисления угла опережения.2. Двигатель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что генератор выполнен синхронизируемым, а система управления инвертора снабжена дополнительным выходом, связанным с входом синхронизации генератора,, ул. Гагарина, 101 Тираж 452 По тета по изобретениям и откр ва, Ж, Раушская наб., д. издательский комбинат "Патент", г, У исноеям при ГКНТ С