RU2761865C1 - Способ пуска синхронной машины (варианты) - Google Patents

Способ пуска синхронной машины (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2761865C1
RU2761865C1 RU2021112460A RU2021112460A RU2761865C1 RU 2761865 C1 RU2761865 C1 RU 2761865C1 RU 2021112460 A RU2021112460 A RU 2021112460A RU 2021112460 A RU2021112460 A RU 2021112460A RU 2761865 C1 RU2761865 C1 RU 2761865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synchronous machine
angle
thyristors
rotor
dependent inverter
Prior art date
Application number
RU2021112460A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Геннадьевич Паймурзов
Владимир Федорович Ильин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА"
Priority to RU2021112460A priority Critical patent/RU2761865C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2761865C1 publication Critical patent/RU2761865C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/46—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20—Arrangements for starting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления синхронной машиной, в частности для управления синхронной машиной в режиме вентильного электродвигателя. Техническим результатом является повышение надёжности пуска синхронной машины. В первом варианте способа пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения. Измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины. Измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы. Вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора. Сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора при достижении вычисляемого угла поворота с заданной уставкой угла или достижении измеряемой фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины с заданной уставкой фазы. Во втором варианте способа пуска указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют, если измеряемая фаза напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины не меньше заданной уставкой фазы и определяемый угол поворота ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора не меньше заданной уставкой угла. Или осуществляют в момент достижения вычисляемого угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, заданной уставкой угла. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления синхронной машиной, в частности для управления синхронной машиной в режиме вентильного электродвигателя.
Известен способ пуска синхронной машины в режиме вентильного электродвигателя (Ильин, В.И., Гинзбург, С.М., Севастьянова, В.Н. О пуске синхронной машины в режиме вентильного двигателя с имитатором положения ротора. – М.: Журнал «Электричество». – 1982. – № 2. – С. 55 – 59), подключённой к питающей сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, по которому, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени (во временной интервал) между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора в момент сравнения вычисленного угла поворота с заданной уставкой угла.
Недостаток способа связан с тем, что имитирующее угловое перемещение ротора синхронной машины не синхронизировано с угловым положением ротора синхронной машины, в результате чего:
развиваемый синхронной машиной электромагнитный момент может иметь знакопеременный характер, что приводит к колебаниям вала ротора синхронной машины и механизмов, приводимых во вращении синхронной машиной, что снижает сроки эксплуатации механизмов;
развиваемый синхронной машиной электромагнитный момент может не достичь оптимального значения, что затягивает время пуска синхронной машины и увеличивает тепловую загрузку тиристоров, в результате снижаются надёжность пуска.
Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является способ пуска синхронной машины в режиме вентильного электродвигателя (SU1339847A1, опубликовано 23.09.87), подключённой к питающей сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, по которому, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и контролируют достижение фазы измеряемого напряжения заданной уставки фазы для осуществления указанной коммутации тиристоров зависимого инвертора.
Напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины определяется в основном электродвижущей силой (ЭДС) вращения фазной обмотки статора, формируемой обмоткой возбуждения, которая при вращении ротора синхронной машины принимает синусоидальную форму, а, значит, фаза синусоидального сигнала изменяется в диапазоне от минус 180 до плюс 180 электрических градусов. Также фаза ЭДС вращения, формируемой обмоткой возбуждения, в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины определяет угловое положения ротора синхронной машины. Зная угловое положение ротора синхронной машины, можно формировать воздействие на синхронную машину посредством выпрямителя и зависимого инвертора для создания необходимого электромагнитного момента синхронной машины для её вращения в строго заданную сторону.
Недостатки прототипа заключаются в следующем.
Во-первых, если коммутации тиристоров зависимого инвертора, в частности, первые коммутации тиристоров зависимого инвертора, будут выполнены таким образом, при котором фаза напряжения, контролируемого в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, не достигнет заданного значения, то очередная коммутация тиристоров зависимого инвертора не может быть осуществлена. В этом случае пусковой процесс прерывается и оператором производится повторный пуск синхронной машины, в результате чего время пуска возрастает и надёжность пуска синхронной машины снижается.
Во-вторых, из-за ёмкостных связей питающей сети выпрямителя и обмоток статора синхронной машины с «землёй» коммутации тиристоров выпрямителя оказывают влияние на напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке статора синхронной машины, что приводит к недостаточно точным измерениям фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке статора синхронной машины. Это обуславливает снижение электромагнитного момента, развиваемого синхронной машиной, увеличение времени пуска синхронной машины и тепловой нагрузки тиристоров, и как следствие, снижение надёжности пуска синхронной машины.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в том, чтобы производить надёжный пуск синхронной машины без нарушения периодичности коммутаций тиристоров зависимого инвертора, с учётом начального положения ротора синхронной машины и более точного контроля углового положения ротора синхронной машины между очередными коммутациями тиристоров зависимого инвертора.
При решении поставленной задачи достигаемый технический результат заключается в повышении надёжности пуска синхронной машины и улучшении технико-экономических показателей силового оборудования.
В соответствии с первым вариантом предложенного технического решения указанная задача достигается способом пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающемся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора при достижении вычисляемого угла поворота с заданной уставкой угла или достижении измеряемой фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины с заданной уставкой фазы.
Кроме того, первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующего перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.
В соответствии со вторым вариантом предложенного технического решения указанная задача достигается способом пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающемся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла, отсчитывают время от последней очередной коммутации тиристоров зависимого инвертора, определяют период измеряемого напряжения, вычисляют угол поворота ротора синхронной машины с учётом отсчитываемого времени и определяемого периода измеряемого напряжения, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора, если измеряемая фаза напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины не меньше заданной уставкой фазы и определяемый угол поворота ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора не меньше заданной уставкой угла или в момент достижения вычисляемого угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, заданной уставкой угла.
Кроме того, первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующего перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.
Суть предложенных технических решений заключается в том, что использование функций вычисления угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, и сравнения его с заданной уставкой угла даёт возможность устранить прерывания пускового процесса синхронной машины, когда по каким-либо причинам измерение фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины оказываются невыполненными. Посредством функции контроля угла поворота ротора синхронной машины повышается точность определения углового положения ротора синхронной машины, что способствует повышению надёжности пуска синхронной машины. Этим же целям служит функция призванная учитывать начальное угловое положение ротора синхронной машины при первой коммутации тиристоров зависимого инвертора.
Сущность предполагаемых изобретений поясняется рисунками, приведёнными на фиг. 1 – 4.
На фиг. 1 приведена одна из возможных функциональных схем реализации первого варианта способа пуска синхронной машины; на фиг. 2 – схема реализации его с учётом начального углового положения ротора синхронной машины; на фиг. 3 приведена одна из возможных функциональных схем реализации второго варианта способа пуска синхронной машины; на фиг. 4 – схема реализации его с учётом начального углового положение ротора синхронной машины. В приведённых схемах приняты следующие обозначения:
синхронная машина;
зависимый инвертор;
реактор;
реактор;
выпрямитель;
блок управления тиристорами выпрямителя;
блок управления тиристорами инвертора;
блок формирования импульсов гашения;
блок регулятора тока;
блок пересчётного кольца;
блок контроля обесточенного напряжения;
первый блок сравнения;
первый блок задания уставки;
логический элемент ИЛИ;
имитатор ротора синхронной машины;
второй блок задания уставки;
второй блок сравнения;
третий блок задания уставки;
блок определения начального углового положения ротора синхронной машины;
блок вычисления начального состояния пересчётного кольца;
блок вычисления начального состояния имитатора;
логический элемент И;
третий блок сравнения;
блок вычисления угла поворота ротора синхронной машины;
Figure 00000001
 – логические сигналы управления тиристорами инвертора;
Figure 00000002
 – сигнал фазы обесточенного напряжения;
Figure 00000003
 – сигнал уставки фазы;
Figure 00000004
 – сигнал переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения;
Figure 00000005
 – сигнал момента коммутации тиристоров инвертора;
Figure 00000006
 – сигнал углового ускорения имитатора;
Figure 00000007
– сигнал начальной угловой скорости имитатора;
Figure 00000008
 – сигнал угла поворота имитатора;
Figure 00000009
 – сигнал уставки угла поворота поля статора;
Figure 00000010
 – сигнал переключения пересчётного кольца от имитатора;
Figure 00000011
 – сигнал переключения пересчётного кольца;
Figure 00000012
 – сигнал начального положения ротора синхронной машины;
Figure 00000013
 – сигналы начального состояния пересчётного кольца;
Figure 00000014
 – сигнал начального угла поворота имитатора;
Figure 00000015
 – сигнал переключения пересчётного кольца по обратной связи;
Figure 00000016
 – сигнал переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора синхронной машины;
Figure 00000017
 – сигнал угла поворота ротора;
Figure 00000018
 – сигнал длительности вычисления угла поворота имитатора с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора;
Figure 00000019
 – сигнал периода обесточенного напряжения.
Схема на фиг. 1 содержит синхронную машину 1, статорная обмотка которой подключена к силовому выходу зависимого инвертора 2, реализованного на тиристорах. Силовой вход зависимого инвертора 2 через реакторы 3 и 4 соединён с силовым выходом выпрямителя 5, реализованного на тиристорах. Силовой вход выпрямителя 5 предназначен для подключения к источнику переменного тока. Управление выпрямителем 5 осуществляется от блока управления тиристорами выпрямителя 6, управление зависимым инвертором 2 – от блока управления тиристорами инвертора 7. Управляющий выход блока управления тиристорами выпрямителя 6 соединён с входом выпрямителя 5 сигналами управления соответствующими тиристорами. Управляющий выход блока управления тиристорами инвертора 7 соединён с входом зависимого инвертора 2 сигналами управления соответствующими тиристорами. Выход гашения блока управления тиристорами инвертора 7 через блок формирования импульсов гашения 8 соединён с первым входом блока управления тиристорами выпрямителя 6, второй вход блока управления тиристорами выпрямителя 6 соединён с выходом блока регулятора тока 9. Выход блока пересчётного кольца 10 логическими сигналами управления тиристорами инвертора
Figure 00000001
 соединён со входом блока управления тиристорами инвертора 7 и с логическим входом блока контроля обесточенного напряжения 11, измерительный вход которого соединён с фазами силового выхода зависимого инвертора 2. Первый выход блока контроля обесточенного напряжения 11 соединён с первым входом первого блока сравнения 12 сигналом фазы обесточенного напряжения
Figure 00000002
, а второй вход первого блока сравнения 12 соединён с выходом первого блока задания уставки 13 сигналом уставки фазы
Figure 00000003
, и выход первого блока сравнения 12 соединён с первым входом логического элемента ИЛИ 14 сигналом переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения
Figure 00000004
. Первый вход имитатора ротора синхронной машины 15 соединён с входом блока формирования импульсов гашения 8 сигналом момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, второй вход имитатора ротора синхронной машины 15 соединён соответственно с первым выходом второго блока задания уставки 16 сигналами углового ускорения имитатора
Figure 00000006
 и начальной угловой скорости имитатора
Figure 00000007
. Выход имитатора ротора синхронной машины 15 соединён с первым входом второго блока сравнения 17 сигналом угла поворота имитатора
Figure 00000008
, у которого второй вход соединён с выходом третьего блока задания уставки 18 сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, а выход второго блока сравнения 17 соединён со вторым входом логического элемента ИЛИ 14 сигналом переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000010
. Выход логического элемента ИЛИ 14 соединён с первым входом блока пересчётного кольца 10 сигналом переключения пересчётного кольца
Figure 00000011
.
Схема на фиг. 2 содержит дополнительно блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, выход которого соединён с входом блока вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и первым входом блока вычисления начального состояния имитатора 21 сигналом начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
. Выход блока вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 соединён со вторым входом блока пересчётного кольца 10 сигналами начального состояния пересчётного кольца
Figure 00000013
. Второй вход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с первым входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, а выход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с третьим входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
.
Схема на фиг. 3 содержит дополнительно введённые элементы: логический элемент И 22; третий блок сравнения 23 и блок вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24. При этом выход первого блока сравнения 12 связан с первым входом логического элемента ИЛИ 14 сигналом переключения пересчётного кольца по цепи обратной связи
Figure 00000015
 через дополнительный логический элемент И 22 сигналом переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения
Figure 00000004
. Второй вход логического элемента И 22 соединён с выходом третьего блока сравнения 23 сигналом переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора
Figure 00000016
. Первый вход третьего блока сравнения 23 соединён с выходом третьего блока задания уставки 18 сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, а второй вход третьего блока сравнения 23 соединён с выходом блока вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 сигналом угла поворота ротора
Figure 00000017
. Первый вход блока вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 соединён со вторым выходом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом длительности вычисления угла поворота имитатора с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора
Figure 00000018
, а второй вход соединён со вторым выходом блока контроля обесточенного напряжения 11 сигналом периода обесточенного напряжения
Figure 00000019
.
Схема на фиг. 4 отличается от приведённой на фиг. 3 тем, что содержит блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, блок вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и блок вычисления начального состояния имитатора 21, которые соединены, как указано на фиг. 2. А именно выход блока вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 соединён со вторым входом блока пересчётного кольца 10 сигналами начального состояния пересчётного кольца
Figure 00000013
. Второй вход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с первым входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, а выход блока вычисления начального состояния имитатора 21 соединён с третьим входом имитатора ротора синхронной машины 15 сигналом начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
.
Техническое решение на фиг. 1 работает следующим образом. В любой момент времени, кроме момента коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, при разгоне синхронной машины 1 проводят ток выпрямителя 5 только два плеча тиристорного моста зависимого инвертора 2: один в катодной группе одной фазы тиристорного моста, другой в анодной группе другой фазы тиристорного моста. Таким образом, синхронная машина 1 одной фазой статора подключена к реактору 3, а другой фазой статора – к реактору 4. Плечи третьей фазы тиристорного моста зависимого инвертора 2 обесточены, а, значит, фаза статора синхронной машины 1, подключённая к этой фазе тиристорного моста, также обесточена. Включение пары плеч тиристорного моста зависимого инвертора 2 производится блоком управления тиристорами инвертора 7. Включение той или иной пары плеч тиристорного моста зависимого инвертора 2 зависит от логических сигналов управления тиристорами инвертора
Figure 00000001
, определяемых состоянием выхода блока пересчётного кольца 10, которые обуславливают и режим функционирования блока контроля обесточенного напряжения 11.
Естественная коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 на средних и высоких частотах вращения ротора синхронной машины 1 осуществляется за счёт ЭДС вращения статора, т.е. за счёт реактивной мощности синхронной машины 1. При пуске синхронной машины 1 из неподвижного состояния, что соответствует области нулевой и низких частот вращения ротора синхронной машины, ЭДС вращения статора недостаточно для естественной коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, поэтому применяют принудительную коммутацию тиристоров зависимого инвертора 2 за счёт перевода тиристоров выпрямителя 5 в инверторный режим. Работу выпрямителя 5 определяет блок управления тиристорами выпрямителя 6 так, что при отсутствии сигнала на выходе блока формирования импульсов гашения 8 выпрямитель 5 формирует ток в соответствии с воздействием блока регулятора тока 9. Если блок формирования импульсов гашения 8 выдаёт импульсный сигнал, то в течение действия этого сигнала выпрямитель 5 переводится в инверторный режим и его ток прекращается, при этом производится восстановление запирающих свойств тиристоров моста зависимого инвертора 2. Блок формирования импульсов гашения 8 формирует импульсный сигнал гашения по сигналу момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, поступающему от блока управления тиристорами инвертора 7 в момент переключения пересчётного кольца сигналом переключения пересчётного кольца
Figure 00000011
. В новом состоянии пересчётного кольца сочетание проводящих плеч зависимого инвертора 2 такое, что поле статора синхронной машины 1 по отношению к предыдущему его состоянию отличается на 60 электрических градусов по ходу направления вращения ротора синхронной машины 1. Значение этого угла записывается в третьем блоке задания уставки 18. По логическим сигналам управления тиристорами инвертора
Figure 00000001
 с выхода блока пересчётного кольца 10 блоком контроля обесточенного напряжения 11 производятся измерения напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора 2 фазной обмотке синхронной машины 1 и определение фазы измеряемого напряжения в зависимости от того, какая группа тиристорного моста зависимого инвертора 2, анодная или катодная, будет коммутировать. Текущий результат фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора 2 фазной обмотке статора синхронной машины 1 сигналом фазы обесточенного напряжения
Figure 00000002
 подаётся на первый вход первого блока сравнения и сравнивается с сигналом уставки фазы
Figure 00000003
, результат сравнения подаётся на выход первого блока сравнения сигналом переключения пересчётного кольца по фазе
Figure 00000004
. Таким образом, осуществляется обратная связь по угловому положению ротора синхронной машины.
Имитатор ротора синхронной машины 15 производит вычисления угла поворота имитатора с учётом сигнала углового ускорения имитатора
Figure 00000006
 и сигнала начальной угловой скорости имитатора
Figure 00000007
, а в момент появления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
, поступающего с выхода гашения блока управления тиристорами инвертора 7 на вход блока формирования импульсов гашения 8, угол поворота имитатора обнуляется. Значение угла поворота имитатора через первый выход имитатора ротора синхронной машины 15 подаётся в виде сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000008
 на первый вход второго блока сравнения 17 и сравнивается с сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, результат сравнения подаётся на выход второго блока сравнения 17 сигналом переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000020
.
Переключение состояния пересчётного кольца производится по сигналу переключения пересчётного кольца
Figure 00000011
, поступающего с выхода логического элемента ИЛИ 14, формируемого в момент поступления любого из сигналов с выходов первого и второго блоков сравнения 12 и 17 соответственно: сигнала переключения пересчётного кольца по фазе
Figure 00000004
 или сигнала переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000020
. При этом происходит включение следующей пары плеч тиристорного моста зависимого инвертора 2 и измерение напряжения другой фазной обмотки статора синхронной машины 1, которая обесточивается, и запускается следующий цикл определения момента переключения пересчётного кольца. Если по каким-либо причинам сигнал переключения пересчётного кольца по фазе обесточенного напряжения
Figure 00000004
, относящийся к обратной связи по угловому положению ротора синхронной машины, от первого блока сравнения 12 отсутствует, то переключение состояния пересчётного кольца будет осуществляться по сигналу переключения пересчётного кольца от имитатора
Figure 00000020
 в момент достижения вычисленного сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000008
 сигнала уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
. Таким образом, устраняются возможные нарушения периодичности коммутаций тиристоров зависимого инвертора 2, которые, как правило, возникают в пусковой период, вызывая необходимость оперативных действий для повторного пуска синхронной машины 1.
В техническом решении на фиг. 2 дополнительно учитывается начальное угловое положение ротора синхронной машины перед первой коммутацией тиристоров зависимого инвертора 2, для определения которого может быть использован типовой блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, применяемый в инженерной практике. Сигнал начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
 с выхода блока определения начального углового положения ротора синхронной машины 19 поступает одновременно на блок вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и блок вычисления начального состояния имитатора 21. По сигналу начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
 блоком вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 формируются сигналы начального состояния пересчётного кольца
Figure 00000013
, которые устанавливают начальное состояние пересчётного кольца для первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, обеспечивающее электромагнитный момент синхронной машины 1, необходимый для вращения ротора в заданную сторону с первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2.
В то же время блоком вычисления начального состояния имитатора 21 по сигналу начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
 формируется сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
, который в момент поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
 на его первый вход записывается как начальное значение угла поворота имитатора ротора синхронной машины 15, а сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
 обнуляется. Таким образом, в условиях первой коммутации тиристоров зависимого инвертора производится вычисление сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000021
 с учётом сигнала начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
. Во всех последующих циклах переключения состояний пересчётного кольца в моменты поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
 на первый вход имитатора ротора синхронной машины 15 записывается как нулевое значение угла поворота имитатора ротора, т.е. устройство работает аналогично устройству на фиг. 1.
В техническом решении на фиг. 3 обратная связь по угловому положению ротора синхронной машины 1 осуществляется сигналом переключения пересчётного кольца по обратной связи
Figure 00000015
 с использованием двух сигналов: сигнала переключения пересчётного кольца по фазе
Figure 00000004
, поступающего с первого блока сравнения 12, как на фиг. 1, и сигнала переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора
Figure 00000016
, поступающего с третьего блока сравнения 23, объединённых через логический элемент И 22.
Сигнал переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора
Figure 00000016
 формируется следующим образом. Измеряемый в блоке контроля обесточенного напряжения 11 период напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора 2 фазной обмотке синхронной машины 1 передаётся на блок вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 сигналом периода обесточенного напряжения
Figure 00000019
, на другой вход которого с имитатора ротора синхронной машины 15 поступает сигнал длительности вычисления угла поворота имитатора с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора
Figure 00000018
. В блоке вычисления угла поворота ротора синхронной машины 24 вычисляется угол поворота ротора синхронной машины 1 с момента последней коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, текущий результат вычисления сигналом угла поворота ротора
Figure 00000017
 подаётся на третий блок сравнения и сравнивается с сигналом уставки угла поворота поля статора
Figure 00000009
, результат сравнения подаётся на выход третьего блока сравнения сигналом переключения пересчётного кольца по углу поворота ротора
Figure 00000016
. В результате использования двух указанных сигналов в цепи обратной связи по угловому положению ротора синхронной машины обеспечивается возможность повышения точности определения углового положения ротора синхронной машины, способствующей формированию требуемого электромагнитного момента синхронной машины и надёжного пуска.
В техническом решении на фиг. 4 дополнительно учитывается начальное угловое положение ротора синхронной машины перед первой коммутацией тиристоров зависимого инвертора 2, для определения которого может быть использован типовой блок определения начального углового положения ротора синхронной машины 19, применяемый в инженерной практике. Сигнал начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
 с выхода блока определения начального углового положения ротора синхронной машины 19 поступает одновременно на блок вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 и блок вычисления начального состояния имитатора 21. По сигналу начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
 блоком вычисления начального состояния пересчётного кольца 20 формируются сигналы начального состояния пересчётного кольца
Figure 00000013
, которые устанавливают начальное состояние пересчётного кольца для первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2, обеспечивающее электромагнитный момент синхронной машины 1, необходимый для вращения ротора в заданную сторону с первой коммутации тиристоров зависимого инвертора 2.
В то же время блоком вычисления начального состояния имитатора 21 по сигналу начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
 формируется сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
, который в момент поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
 на его первый вход записывается как начальное значение угла поворота имитатора ротора синхронной машины 15, а сигнал начального угла поворота имитатора
Figure 00000014
 обнуляется. Таким образом, в условиях первой коммутации тиристоров зависимого инвертора производится вычисление сигнала угла поворота имитатора
Figure 00000021
 с учётом сигнала начального положения ротора синхронной машины
Figure 00000012
. Во всех последующих циклах переключения состояний пересчётного кольца в моменты поступления сигнала момента коммутации тиристоров инвертора
Figure 00000005
 на первый вход имитатора ротора синхронной машины 15 записывается как нулевое значение угла поворота имитатора ротора, т.е. устройство работает аналогично устройству на фиг. 3.
Предложенные технические решения исключают возможные нарушения периодичности коммутаций тиристоров зависимого инвертора и повышают точность определения углового положения ротора синхронной машины, что обеспечивает повышение надёжности пуска синхронной машины. Дополнительный положительный фактор заключается в том, что с ведением функции вычисления угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, и сравнения его с заданной уставкой угла появляется возможность осуществлять коммутацию тиристоров зависимого инвертора без обратной связи по угловому положению ротора синхронной машины, что существенно упрощает пусконаладочные работы, которые выполняются с целью проверки правильности подключения силовых, измерительных и управляющих цепей пускового устройства, в состав которого входят выпрямитель и зависимый инвертор, и снижает сроки и затраты на их проведение.

Claims (4)

1. Способ пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающийся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора при достижении вычисляемого угла поворота с заданной уставкой угла или достижении измеряемой фазы напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины с заданной уставкой фазы.
2. Способ пуска синхронной машины по п. 1, отличающийся тем, что первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующий перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.
3. Способ пуска синхронной машины, подключённой к сети через последовательно соединённые выпрямитель и зависимый инвертор, заключающийся в том, что, коммутируя тиристоры зависимого инвертора, разгоняют синхронную машину до заданной уставки угловой скорости вращения, измеряют напряжение в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины, измеряют фазу этого напряжения и сравнивают её с заданной уставкой фазы, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют угол поворота, имитирующий угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, сравнивают его с заданной уставкой угла, отсчитывают время от последней очередной коммутации тиристоров зависимого инвертора, определяют период измеряемого напряжения, вычисляют угол поворота ротора синхронной машины с учётом отсчитываемого времени и определяемого периода измеряемого напряжения, сравнивают его с заданной уставкой угла и осуществляют указанную коммутацию тиристоров зависимого инвертора, если измеряемая фаза напряжения в необтекаемой током зависимого инвертора фазной обмотке синхронной машины не меньше заданной уставкой фазы и определяемый угол поворота ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора не меньше заданной уставкой угла или в момент достижения вычисляемого угла поворота, имитирующего угловое перемещение ротора синхронной машины в период времени между коммутациями тиристоров зависимого инвертора, заданной уставкой угла.
4. Способ пуска синхронной машины по п. 3, отличающийся тем, что первую коммутацию тиристоров зависимого инвертора осуществляют по определенному начальному угловому положению ротора синхронной машины, а угол поворота, имитирующий перемещение ротора синхронной машины в период между первой и второй коммутациями и тиристоров зависимого инвертора, вычисляют с учётом определенного начального углового положения ротора синхронной машины.
RU2021112460A 2021-04-29 2021-04-29 Способ пуска синхронной машины (варианты) RU2761865C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112460A RU2761865C1 (ru) 2021-04-29 2021-04-29 Способ пуска синхронной машины (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112460A RU2761865C1 (ru) 2021-04-29 2021-04-29 Способ пуска синхронной машины (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761865C1 true RU2761865C1 (ru) 2021-12-13

Family

ID=79175183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021112460A RU2761865C1 (ru) 2021-04-29 2021-04-29 Способ пуска синхронной машины (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761865C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1003261A1 (ru) * 1981-04-01 1983-03-07 Криворожский Ордена Трудового Красного Знамени Горнорудный Институт Устройство дл определени углового положени ротора вентильного двигател
SU1339847A1 (ru) * 1985-09-19 1987-09-23 Г. А. Дубина Способ пуска вентильного электродвигател
RU2096902C1 (ru) * 1992-04-23 1997-11-20 Акционерное общество АвтоВАЗ Способ пуска синхронных машин и устройство для его осуществления
RU2277289C1 (ru) * 2004-11-23 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вега-ГАЗ" Способ квазичастотного мягкого пуска синхронного двигателя и устройство для его осуществления
US20210083602A1 (en) * 2017-06-21 2021-03-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Thyristor starter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1003261A1 (ru) * 1981-04-01 1983-03-07 Криворожский Ордена Трудового Красного Знамени Горнорудный Институт Устройство дл определени углового положени ротора вентильного двигател
SU1339847A1 (ru) * 1985-09-19 1987-09-23 Г. А. Дубина Способ пуска вентильного электродвигател
RU2096902C1 (ru) * 1992-04-23 1997-11-20 Акционерное общество АвтоВАЗ Способ пуска синхронных машин и устройство для его осуществления
RU2277289C1 (ru) * 2004-11-23 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вега-ГАЗ" Способ квазичастотного мягкого пуска синхронного двигателя и устройство для его осуществления
US20210083602A1 (en) * 2017-06-21 2021-03-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Thyristor starter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3636340B2 (ja) 交流回転機用電力変換装置
US6239563B1 (en) Electronic starting and operating control system for a single-phase synchronous motor with a permanent magnetic rotor, also in case of failure
CN101621271B (zh) 抽水蓄能电站静止变频启动低速阶段启动控制方法
US8120297B2 (en) Control of synchronous electrical machines
CN104481907A (zh) 一种直流风机的启动控制方法和装置
CN102263531A (zh) 控制电机转矩的方法和装置
US10778125B2 (en) Synchronous electric power distribution startup system
US8872466B2 (en) Synchronous-machine starting device
US20170163185A1 (en) Method for sensorless commutation of a brushless direct current motor
CN106533266A (zh) 用于重启感应电机的方法
RU2761865C1 (ru) Способ пуска синхронной машины (варианты)
US6380708B1 (en) Method for controlling the starting of an AC induction motor
CN101635548B (zh) 无刷直流电机无位置传感器控制的平滑切换方法
RU205355U1 (ru) Устройство для пуска синхронной машины
RU2766862C1 (ru) Устройство для пуска синхронной машины
JP3788925B2 (ja) 永久磁石型同期発電機を用いた風力発電装置とその始動方法
CN106788032B (zh) 交流电机转速跟踪控制方法
RU2656846C1 (ru) Способ подхвата преобразователя частоты
JP5762794B2 (ja) モータ駆動用の電力変換装置
US10425016B2 (en) Method for controlling medium-voltage inverter and system comprising the same
SU1339847A1 (ru) Способ пуска вентильного электродвигател
JPH0670586A (ja) センサレスブラシレスモータの駆動装置
CN117914191A (zh) 一种永磁电机启动的控制***和控制方法
BR112021009657B1 (pt) Método para sincronização de rede de uma máquina trifásica de ímã permanente, meio legível por computador, aparelho de controle, e, máquina trifásica
Ramachandran et al. Simulation of Current Controlled Modulation Technique for Brushless Dc Motors