Система для пуска синхронного электропривода

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 4(5 ЛЬСТВУ сй ьв. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС10. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ИСАНИЕ ИЭОБР К АВТОРСКОМУ СВИ(56) 1. Бесчастной Г.А Карпов А.М. и др. Расчет процесса пуска обратимых агрегатов ГАЭС от статического преобразователя частоты. - "Электричество", 1980,3; с, 15-19,2. Колоколкин А,М. Система регулирования тиристорным преобразователем частоты для пуска мощных синхронных машин. - В сб.: Высоковольт ные тиристорные преобразователи. И ЭНИН, 1981, с. 182-195, рис. 1.(54)(57) СИСТЕМА ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащая инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназначен для подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого связан с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель куправляющим входам инвертора, приэтом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с вйходомдатчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью снижениявремени пуска, задатчик пусковойчастоты содержит времязадающую интегрирующую цепь, разрядный ключи пороговый элемент, при этом входвремязадающей интегрирующей цепиявляется входом задатчика пусковчастоты, а выход указанной цепичерез пороговый элемент связан спервым входом генератора управляющих импульсов, параплельно выходувремязадающей интегрирующей цепиподключен разрядный ключ, .управляющий вход которого соединен с выходом генератора управляющих иипулИзобретение относится к электротехнике и может оыть использовано в статических преобразователяхчастоты, предназначенных для частотного пуска, регулирования оборотов и синхронизации с сетью мощных синхронных приводов компрессоров, воздуходувок, обратимых гидроагрегатов гидроаккумулирующихстанций и синхронных компенсаторов. 10Известна система для пуска синхронного электропривода, которая содержит включенные последовательноуправляемый выпрямитель, звено по"стоянного тока и инвертор, выход 15которого предназначен для подключения синхронного двигателя, системууправления инвертором, включающуюзадающий генератор выходной частотыинвертора и задатчик пусковой частоты генератора ЦНедостатком известной системы является то, что в ней на начальномэтапе запуска синхронного двигателя,когда инвертор работает в режиме искусственной коммутации, частота генератора постоянная (0,1 Гц), а затем начинает плавно увеличиваться спостоянным темпом, определяемым задатчиком частоты. Все это время наобмотки статора и ротора синхронного двигателя и на электроприводиоймеханизм действуют неблагоприятныемеханиЧеские ударные воздействия,связанные спериодическим прерыванием тока статора,что сокращаетсрокслужбы синхронного двигателя,Наиболее близкой к изобретениюявляется система для пуска синхронного электропривода, содержащая инвертор тока со звеном постоянноготока, выход которого предназначендля подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчика пусковой частоты, выход которого связан с45первым входом генер атор а упр авляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к управляющимвходам йнвертора, при этом второйвход генератора управляющих импуль, 50сов соединен с выходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока 2,Недостаток известной системы - низкая надежность запуска синхронгного двигателя с максимально возмож" ным темпом. Это связано с тем, что сигнал задатчика пусковой частотыпри низких частотах выходного напряжения, когда инвертор работаетв режиме искусственной коммутацииза счет прерывания тока, складываясь с сигналом противо-ЭДС инвертора, значительно увеличивает уголуправленияинвертора, что приводит к уменьшению мощности подводимой к электроприводу, и темпа егоразгона. Переход на режим естественной коммутации, когда входной токинвертора непрерывен, возможен только при некотором минимальном значении оборотов электропривода, времяразгона до которых и определяетсяподводимой к нему мощностью. Работа же инвертора в режиме искусственной коммутации при частотном пуске электропривода сопровождаетсяударными механическик воздействиями на электроприводной механизми крутильными колебаниями, что ограничивает срок службы электропривода. При этом минимально допусти"мое значение пусковой частоты определяется процессом втягивания генератора, в синхронизм с частотой напряжения на двигателе и допустимыми тепловыми нагрузками на тиристоры инвертора при низких частотах,т,е, оно не может быть выбранопроизвольно низким,Целью изобретения является повышение надежности запуска с максимально возможным темпом.,Поставленная цель достигается тем, что в системе для пуска синхронного электропривода, содержащей инвертор тока со звеном постоянного тока, выход которого предназ. начен для подключения к синхронному двигателю, систему управления инвертором, состоящую из задатчикапусковой частоты, выход которогосвязан с первым входом генераторауправляющих импульсов, выходом подключенного через распределитель к . управляющим входам инвертора, приэтом второй вход генератора управляющих импульсов соединен с выходом датчика напряжения противо-ЭДС инвертора тока, задатчик пусковой частоты содержит времязадающуюинтегрирующую цепь, разрядный ключ и пороговый элемент, при этом входвремязадающей интегрирующей цепи является входом задатчика пусковойчастоты, а выход указанной цепи через пороговый элемент связан с первым входом генератора управляющих импульсов, параллельно выходу времязаданицей интегрирующей цепи подклю чен разрядный ключ, управлякнций вход которого соединен с выходом генератора управляющих импульсов.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая блок-схема10 системы для пуска синхронного элекгропривода; на фиг. 2 - диаграмма заботы блоков системы в режиме ча:тотного запуска электропривода.Система для пуска синхронного15 электропривода содержит инвертор гока 1 со звеномпостоянного токавыход 3 которого предназначен для подключения к синхронному двигателю 4, систему управления 5 ин 20 вертором, состоящую из задатчика пусковой частоты 6, выход которого связан с первым входом 7 генератора 8 управляющих импульсов, выхо.дом 9 подключенного через распреде.25 литель 10 к управляющим входаминвертора. При этом второй вход 11 генератора 8 управляющих импульсов соединен с выходом датчика 12 напряжения противо-ЭДС инвертора 30 тока 1. Задатчик пусковой частоты 6 содержит времяэадающую интегрирующую цепь 13, разрядный ключ 14 и пороговый элемент 15. При этом вход 16 времязадающей интегрирующей 35 цепи 13 является входом задатчика пусковой частоты 6, выход 17 указанной цепи через пороговый элемент 15 связан с первым входом 7 генератора 8, а параллельно выходу 17 времязадающей интегрирующей цепи 13 подключен разрядный ключ 14, управляющий вход которого соединен с выхо-. дом 9 генератора 8 управляющих импульсов. Регулирование возбуждения 45 синхронного двигателя 4 осуществляется регулятором возбуждения 18, Генератор 8 управляющих иипульсов состоит, например, из инте гр атор а 19 с шунтирующим ключом 20, нуль органа 21 с порогом переключения Ч 0, и одновибратора 22. Фаэозадающий трансформатор 23 обеспечивает синхронизацию системы управления 5 инвертором с частотой напряжения 55 на выходе инвертора. Датчик 12 напряжения противо-ЭДС подключается к входным шинам инвертора либо к фазозадающему трансформатору 23, В качестве порогового элемента может быть использован стабилитрон,На фиг. 2 приняты следующие обозначения:24 - напряжение на выходе 17 вре. мязадающей интегрирующей цепи;25 - напряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6;26 - напряжение на выходе 9 генератора 8 управляющих импульсов;27 - ток в звене постоянноготока инвертора;28 - напряжение на выходе датчика 12 противо-ЭДС инвертора;29 - напряжение на выходе интегратора 19 генератора 8.Система для пуска синхронногоэлектропривода работает следующимобр азом.После подачи питающих напряженийна систему управления 5 инверторомток в статорные обмотки синхронного двигателя не поступает, егообороты равны нулю, сигнал противо-ЭДС инвертора отсутствует, ачастота выходных импульсов генератора 8 определяется параметрамивремязадающей интегрирующей цепи,порогового элемента 15 и параметрами интегратора 19 и нуль-органа 2генератора 8.При этом с каждым переключением генератора 8 происходит разрядконденсатора времязадающей интегрирующей цепи 13, и напряжение навыходе задатчика пусковой частоты6 появляется не сразу, а через время Т 1 (фиг, 2, диаграмма 24):Т =В С 1 пЕ /(Е-Ч 1),где В, С - параметры времязадающейинтегрирующей цепи",Е - напряжение на входе эа"датчика пусковой частоты;Ч - напряжение пороговогоэлемента,Время Т определяет частоту 3генератора 8, при которой н 41 пряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6, а следовательнои само значение пусковой частотыравны нулю:о 2% йца - Е - ССн дн щ Ь 3 нЫ 11 Е- 1 Е. -тыРС 1 Е,-Ч, 1164846где Е 2Д Мн 30 35 40 45 50 55 где ш - число.фаз инвертора токаЯ - номинальное, значение угНловой частоты вращениясинхронного двигателя.После пробоя порогового элемента 15 напряжение с выхода 17 времязадающей интегрирующей цепи 13 поступает на первый вход 7 генератора 8.Таким образом, перед подачей тока в статорные обмотки синхронного дви. гателя устанавливается некоторое начальное значение 3 р, пусковой ча" стоты 30, которое и определяет частоту переключения выхбдного тока инвертора тока 1 по обмоткам синхронного двигателя;.гС(,01 , О 2+а 1 - коэффициент, определяющийсвязь между напряжением на выходе эадатчика пусковой частоты и частотой импульсов на выходе 9 генератора.С учетом сказанного связь между частотой с и частотой Ж генератора 8 управляющих импульсов инвертора определяется выражениемоПосле подачи, напряжения на входзвена постоянного тока и обмотку возбуждения синхронного двигателя подается ток в статорные обмотки (фиг, 2, диаграмма 27), и синхронный двигатель начинает разворачиваться, на его статорных обмотках появляется напряжение, величина которогои определяет противо-ЭДС инвертора (Фиг. 2, диаграмма 28) поступающую на второй вход 11 генератора 8 по цепи обратной связи. Напряжение противо-ЭДС инвертора складывается с сигналом задатчика пусковой частоты 6 (фиг. 2, диаграмма 25) увеличивает частоту выходных импульсов генератора 8 Фиг.2, диаграмма 261 что приводит к уменьЛшению напряжения на выходе задатчи" ка, т,е, уменьшению пусковой частоты. 5 10 15 20 25 После втягивания генератора 8в синхронизм счастотой напряженияна синхронном двигателе за счет об ратной связи по противо-ЭДС инверт ра пусковая мощность, подводимая к двигателю в установившемся режиме частотного пуска при заданных значениях тока статора и коэффициента обратной связи по противо-ЭДС определяется, как показано выше, и значением пусковой частоты МВ данной системе для пуска синхронного электропривода значение пусковой частоты постоянно уменьшается по мере разгона синхронного двигателя, апри оборотах, соответствующих частоте 3 напряжение на выходе задатчика пусковой частоты 6 равно нулю, что соответствует максимальной мощности, подводимой от инвертора тока 1 к электроприводу.Увеличение мощности, подводимой к электроприводу за счет уменьшения значения пусковой частоты О в процессе частотного разворота повышает темп разгона электропривода, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему уменьшению пусковой частоты М.При этом на самом начальном этапечастотного пуска электропривода,когда обороты синхронного двига -теля и противо-ЭДС инвертора малы,частота генератора управляющих импульсов инвертора определяется в основном только выходным сигналом задатчика пусковой частоты, которыйможет быть выбран, например, из условия оптимального втягивания генератора в синхронизм с частотой напряжения на синхронном двигателе,что также сокращает время выходаинвертора .на режим естественной коммутации, когда не требуется искусственное прерывание тока статора,Таким образом, введение времязаающей интегрирующей цепочки, разрядного ключа и порогового элемента в задатчик пусковой частоты выходного тока инвертора позволяет непрерывно уменьшать среднее значение напряжения на выходе задатчика,а следовательно, и величину пусковой частоты переключения тока по статорным обмоткам синхронного двигателя по мере его разгона, что надежно увеличивает в зоне низких частот мощность, подводимую к электроприводу (за счет уменьшения угла управ.пения инвертором), а следовательно, увеличивает темп его разгона, что сокращает примерно в два раза время работы инвертора в режиме искус ственной коммутации и само количество искусственных коммутаций, когда при каждом переключении генера 1164846тора управляющих импульсов инвертора осуществляется прерывание тока двигателя, т.е. уменьшение пускового момента до нуля, которое вызывает значительные ударные механичес. кие воздействия на электроприводной механизм,1164846 Йгг. оставитель В.Тарасоехред Т,Маточка орректор И, Эрдейи Тираж 646 Государственного делам изобретений Москва, Ж, Раушс