SU1594670A1 - Device for asynchronous starting and resynchronizing of synchronous machine - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Целью изобретени   вл етс  улучшение массогабаритных показателей и повышение надежности устройства путем увеличени  эффективности питани  пол  статора синхронной машины при исчезновении напр жени  питани . Дл  этого в устройстве дл  асинхронного пуска и ресинхронизации синхронной машины вентили однофазного мостового выпр мител  3 выполнены управл емыми. Последовательно с вентил ми анодной группы включены датчики тока 20 и 21, выходами соединенные с блоком 9 поиска режима. Управл ющие цепи вентилей через ключи 24 и 25 подключены к источнику 4 сигнала управлени , а регул тор тока 7 через ключ 26 - к входу системы управлени  2 преобразователем 1. Управление ключами 24-26 осуществл етс  блоком коммутации 10, соединенным с выходом блока 9 поиска режима, входы которого подключены к датчикам 8 и 11 напр жени  обмотки возбуждени  16 и цепи статора и к датчику положени  27 выключател  28 синхронной машины 17. Преобразователь при пуске работает в инверторном режиме, а в синхронном режиме - выпр мителем. Гашение пол  статора достигаетс  реверсом обмотки возбуждени . 1 ил.The invention relates to electrical engineering. The aim of the invention is to improve the mass and size parameters and increase the reliability of the device by increasing the power efficiency of the stator field of a synchronous machine when the supply voltage disappears. For this, in a device for asynchronous start-up and resynchronization of a synchronous machine, the valves of a single-phase bridge rectifier 3 are controllable. The current sensors 20 and 21 are connected in series with the anode group valves, the outputs connected to the mode search unit 9. The control circuits of the valves through the switches 24 and 25 are connected to the source 4 of the control signal, and the current regulator 7 via the switch 26 to the input of the control system 2 by the converter 1. The keys 24-26 are controlled by the switching unit 10 connected to the output of the search unit 9 mode, the inputs of which are connected to the sensors 8 and 11 of the voltage of the excitation winding 16 and the stator circuit and to the position sensor 27 of the switch 28 of the synchronous machine 17. When starting, the converter operates in the inverter mode and in the synchronous mode - with the rectifier. The damping of the stator floor is achieved by reversing the field winding. 1 il.

Description

системы управлени  2 преобразователем 1 , Управление ключами 24-26 осуишствл етс  блоком 10 коммутации, соедниеиньгм с выходом блока 9 поиска режима, вкоды которого подключены к датчикам 8 и 11 напр жени  обмотки возбуждени  16 и цепи статора и кcontrol systems 2 by converter 1; Key management 24-26 is implemented by switching unit 10, connecting to the output of mode searching unit 9, the codes of which are connected to sensors 8 and 11 of the field voltage of the excitation winding 16 and the stator circuit and

датчику положени  27 выключател  28 синхронной машины 17. Преобразователь при пуске работает в инверторном ре-- жиме, а в синхронном режиме - вы- пр мителем. Гашение пол  статора до- стигаетс  реверсом обмотки возбужде- ни . 1 ил.the position sensor 27 of the switch 28 of the synchronous machine 17. When starting, the converter operates in the inverter mode, and in synchronous mode it operates by the output unit. The damping of the stator floor is achieved by reversing the excitation winding. 1 il.

Изобретение относитс  к электротех- нике и может быть использовано в сие- темах возбуждени  дл  электричес1сих машин оThe invention relates to electrical engineering and can be used in field systems for electric machines.

Цель изобретени  - улучшение мас- согабаритных показате/ ей и повышение .надежности в режиме санозапуска путем увеличени  зтЬФективности гашени  пол  статора синхронной мапшны при исчезновении напр жени  питани .The purpose of the invention is to improve the overall dimensions and increase the reliability in the sanitization mode by increasing the efficiency of damping the stator field of the synchronous map when the supply voltage disappears.

На чертеже приведена блок-схемаThe drawing shows a block diagram

устройства дд  асинхронного пуска и ресинхронизации синхронной машины.devices dd asynchronous start-up and resynchronization of the synchronous machine.

Устройство содержит т-Фазный управл емый преобразователь I , систему 2 управлени , однофазный управл емый мостовой выпр митель 3 с источником 4 управл ющего напр жени , дроссель 5, датчик 6 тока, регул тор 7 тока, датчик 8 на пр жени  обмотки возбулодени , блок 9 поиска режима, блок 10 коммутации, датчик 11 напр жени  цепи статора 11, Выход т Фазно- го управл емого преобразовател  J соединен с выходом однофазного мостового , управл емого выпр митап  3 через дроссель 5 и датчик 6 тока, причем катодна  группа 12 вентилей выпр мител  3 соединена с анодной группойThe device contains a t-phase controlled converter I, control system 2, single-phase controlled bridge rectifier 3 with control voltage source 4, throttle 5, current sensor 6, current regulator 7, sensor 8 for excitation winding voltage, block 9 mode search, switching unit 10, sensor 11 voltage of the stator circuit 11, Output t of the phase controlled converter J is connected to the output of a single-phase bridge, controlled rectifier 3 via a throttle 5 and current sensor 6, the cathode group 12 of rectifier valves cover 3 connected to anode Noah group

13преобразовател  1 , а анодна  группа 14 выпр мител  3 соединена с катод ной группой 15 преобразовател  1, выв .ды обмотки 16 возбуждени  синхронпой машины 17 соединены с датчиком 8 на- пр  жени  возбуждени  и входом однофазного выпр мител  3. Последовательно , с вентил ми 18 и 19 анодной группы13 converter 1, and anodic group 14 of rectifier 3 is connected to cathode group 15 of converter 1, the terminals of synchronization excitation winding 16 of machine 17 are connected to excitation voltage sensor 8 and single-phase rectifier input 3. In series, valves 18 and 19 anode group

14включены дополнительные датчики 20 и 21 тока, три входа блока 9 поиска режима соединен)ы с выходами датчика14 includes additional sensors 20 and 21 of the current, three inputs of the mode search block 9 are connected to the sensor outputs

1J напр жени  цепи статора синхронной машины 17 и датчи ков 20 и 21 тока. Мостовой выпр митель 3 состоит из управл емых вентилей 18 и 19, 22 и 23.1J is the voltage of the stator circuit of the synchronous machine 17 and the current sensors 20 and 21. The bridge rectifier 3 consists of controllable gates 18 and 19, 22 and 23.

00

5five

, S S

0 0

5five

00

5 five

Управл к цие цепи вентилей 18 и 22 однофазного выпр мител  3 подключены к источнику 4 управл ющего напр жени  через первый ключ 24, а управл ющие цепи вентилей 19 и 23 однофазного выпр мител  3 подключены к источнику 4 управл ющего напр жени  чер.ез второй ключ 25. Выход регул тора 7 тока соединен с первым входом системы 2 управлени  через третий ключ 26, управ- л юище входы ключей 24-26 соединены с выходами блока 10 коммутации. Второй вход системы 2 управлени  т-фаз- ного преобр азовател  1 соединен с первым выходом блока 9 поиска режима, второй выход которого подключен к входу блока 10 коммутации, четвертый и п тый входы блока 9 поиска режима соединены с датчиком 11 напр жени  цепи статора и датчиком 27 доложени  выключател  28 .синхронной машины..The control of the circuit of the valves 18 and 22 of the single-phase rectifier 3 is connected to the source 4 of the control voltage via the first switch 24, and the control circuits of the valves 19 and 23 of the single-phase rectifier 3 are connected to the source 4 of the control voltage of the black voltage of the second switch 25. The output of the current regulator 7 is connected to the first input of the control system 2 via the third key 26, and the control inputs of the keys 24-26 are connected to the outputs of the switching unit 10. The second input of the control unit 2 of the t-phase converter 1 is connected to the first output of the mode search unit 9, the second output of which is connected to the input of the switching unit 10, the fourth and fifth inputs of the mode search unit 9 are connected to the stator voltage sensor 11 and sensor 27, a switch with a 28. synchronous machine.

Устройство работает следующим образом ,The device works as follows

В исходном состо нии при отключенном выключателе, 28 статора 17 синхронной машины, следовательно, при отсутствии (игналов с выхода датчика 8 .напр жени , датчика 27 и датчика 1I напр жени  статора, блок 9 поиска релсима формирует выходные сигналы,In the initial state when the switch is turned off, 28 of the stator 17 of the synchronous machine, therefore, in the absence of (ignals from the output of the sensor 8 voltage, the sensor 27 and the sensor 1I of the stator voltage, search block 9 generates output signals

поступающие на входы 2 системы управлени  т-фазного преобразовател  1 и на комг-тутатор 10. Все ключи 24-26 коммутатора 10 соответствуют замкнутому состо нию. Цепи управлени  вентилей 18, 22 и 19, 23 соединень с источником управл ющего напр жени  4, выход 7 регул тора тока соединен с входом системы 2 управлени . Одно- Фазный управл емый выпр митель подготовлен к работе с нулевым углом зажигани , т.е. к работе в режиме диодного выпр мител . На вход системы 2 управлени  с выхода блока поиска режима поступает сигнал, разреша (оиий формирование импульсов, соответствующих работе т-Лазного преоб- . разовател  1 в инверторром режиме.The inputs to the inputs 2 of the control system of the t-phase converter 1 and to the commutator 10. All switches 24-26 of the switch 10 correspond to a closed state. The control circuits of the valves 18, 22 and 19, 23 are connected to the source of the control voltage 4, the output 7 of the current regulator is connected to the input of the system 2 of the control. A single-phase controlled rectifier is prepared for operation with zero ignition angle, i.e. to work in diode rectifier mode. A signal arrives at the input of the control system 2 from the output of the mode search block, permitting (oiya pulse formation, corresponding to the operation of the t-Laser converter 1 in the inverter mode).

При подаче на статор питающего напр жени  дл  асинхронного пуска наведенный ток частоты скольжени  в обмотке 16 возбуждени  выпр мл етс  однофазным выпр мителем 3, обеспечива  надежную работу т-фазного .преобразовател  I в режиме инвертора во всем диапазоне частоты скольжени . Энерги  обмотки 16 возбуждени  передаетс  через выпр митель 3 и преобразователь 1 в питающую сеть. Дроссель 5 обеспечивает непрерывность тока преобразовател  I на врем  коммутации выпр  мител  3. Начальна  установка угла зажигани  cиcтe   2 управлени  прео.бразовател  1 выбираетс , как правило, близкой к 90 зл, град (угол отсчитываетс  от точки естественного зажигани  венти лей) .When a supply voltage is applied to the stator for asynchronous start, the induced slip frequency current in the excitation winding 16 is rectified by a single-phase rectifier 3, ensuring reliable operation of the t-phase converter I in the inverter mode over the entire range of the slip frequency. The energy of the excitation winding 16 is transmitted through the rectifier 3 and the converter 1 to the supply network. The choke 5 ensures the continuity of the current of the converter I for the switching time of the rectifier 3. The initial setting of the ignition angle of system 2 of the control of the inverter 1 is usually chosen close to 90 zl, deg (the angle is counted from the natural point of the ignition of the valves).

При протекании тока в преобразователе 1 с датчиком 6 тока через регул тор 7 тока и третий ключ 26 блока 10 коммутации на вход системы 2 управлени  поступает сигнал, суммирующийс  с сигналом блока 9 поиска режима таким образом, чтобы угол зажигани  сдвигалс  в сторону пределных углов устойчивой работы преобразовател  1 в режиме инвертора. Таким образом осуществл етс  автоматическое изменение угла зажигани  тиристоров преобразовател  1 от предельных в начале пуска до углов, близких к 90 эл.град в конце пуска, что эквивалентно 1 введению в цепь обмотки 16 возбуждени  регулируемого пускового сопротивлени  от большой кратности до нулевой в процессе асинхронного пуска. Выбором коэффициента передачи регул тора 7 тока осуществл етс  наиболее оптимальный закон ре- гулировани  угла зажигани  вентилей преобразовател  1 дл  обеспечени  наибольшего среднего асинхронного момента , обусловленного обмоткой. 16 возбуждени  при асинхронном пуске синхронного двигател .When current flows in converter 1 with current sensor 6 through current regulator 7 and the third switch 26 of switching unit 10, a signal arrives at the input of control system 2, which is summed with the signal of mode searching unit 9 so that the ignition angle shifts to the limit angles of stable operation converter 1 in inverter mode. In this way, the thyristor firing angle of converter 1 is automatically changed from the limit at the beginning of the start to angles close to 90 hl at the end of the start, which is equivalent to 1 introduction of adjustable starting resistance to the excitation winding 16 from large multiplicity to zero during the asynchronous start . The choice of the transmission coefficient of the current regulator 7 implements the most optimal control law for the valve firing angle of the converter 1 to ensure the highest average asynchronous moment due to the winding. 16 excitation with asynchronous start of the synchronous motor.

С выхода датчика 8 напр жени  возбуждени  на вход блока 9 поиска режима поступает напр жение частоты скольжени , которое измер етс  бло- ком 9 поиска режима. При достижении заданной частоты подсинхронньш блок 9 поиска режима выдает сигнал наFrom the output of the excitation voltage sensor 8, the slip frequency voltage is applied to the input of the mode search unit 9, which is measured by the mode search unit 9. When the specified frequency is reached, the subsynchronous mode search block 9 issues a signal to

00

00

5five

вход блока 10 коммутации, под действием которого первый 24 и третий 26 ключи блока 10 коммутации размыкаютс , отключа  цепь управлени  вентилей 18 и 22 однофазного выпр мител  3 от источника 4 управл ющего напр жени  и выход регул тора 7 тока от входа системы 2 управлени . Вентили 18 и 22 закрываютс , блок 9 поиска режима, получив подтверждение о закрытии вентилей 18 и 22 с датчика 20 нулевого тока, подает сигнал на вход системы 2 управлени  о переводе пре- с образовател  1 в выпр мительный режим , синхронна  машина вт гиваетс  в синхронизм. Ток врзбуждени  от катодной группы 15 вентилей преобразовател  1 протекает по вентилю 19, обмотке возбуждени  (от вывода Б к выводу А) , вентилю 23 к анодной группе 13 вентилей преобразовател  1 (на чертеже обозначено +1.the input of the switching unit 10, under the action of which the first 24 and third 26 keys of the switching unit 10 are opened, disconnecting the control circuit of the valves 18 and 22 of the single-phase rectifier 3 from the control voltage source 4 and the output of the current regulator 7 from the control system input 2. The gates 18 and 22 are closed, the mode search block 9, having received confirmation of the closing of the gates 18 and 22 from the zero current sensor 20, sends a signal to the input of the control system 2 to transfer the converter 1 to the rectifying mode, the synchronous machine is synchronized . The excitation current from the cathode group 15 of the valves of the converter 1 flows through the valve 19, the excitation winding (from pin B to pin A), the valve 23 to the anode group 13 of the valves of the converter 1 (+1 in the drawing).

При выпадении синхронной машины из синхронизма наведенна  ЭДС частоты скольжени  в обмотке 16 возбуждени  превьшает напр жение питани  преобразовател  1, последний запираетс , блок 9 поиска режима получает сигнал с датчика 8 напр жени  и через блок 10 коммутации подключает цепи управлени  вентилей 18 и 22 выпр мител  3 к источнику 4 управл ющего напр жени  (первый ключ 24 блока 10 коммутации) и выход регул тора 7 тока на вход системы 2 управлени  (третий ключ 26 блока 10 коммутации ). Кроме того, блок 9 поиска режима, воздейству  на вход системы 2 управлени , переводит преобразователь 1 в инверторный режим. При уменьшении частоты скольжени  до заданного значени  ресинхронизаци  осуществл етс  аналогично режиму асинхронного пуска.When a synchronous machine drops out of synchronism, the induced emf of the slip frequency in the excitation winding 16 exceeds the supply voltage of the converter 1, the latter is locked, the mode search unit 9 receives the signal from the voltage sensor 8, and through the switching unit 10 connects the control circuits of the valves 18 and 22 of the rectifier 3 to the source 4 of the control voltage (the first switch 24 of the switching unit 10) and the output of the current regulator 7 to the input of the control system 2 (the third switch 26 of the switching unit 10). In addition, the mode search block 9, acting on the input of the control system 2, converts the converter 1 to the inverter mode. When the slip frequency is reduced to the specified value, resynchronization is performed similarly to the asynchronous start mode.

При остановке синхронной машины датчик 27 положени  выключател  28 дает сигнал на вход блока 9 поиска режима, который, воздейству  на вход блока 10 коммутации, подключает вход системы 2 управлени  к выходу 7 регул тора тока (третий выход, 26 блока 10 коммутации) , и, воздейству  на вход системы 2 управлени , переводит преобразователь 1 в инверторный режим, осуществл   гашение пол  возбуждени . Ток замыкаетс  от первого вывода А обмотки 16 возбузкде- ни  через вентиль 23 выпр мител  3.When the synchronous machine stops, the switch position sensor 27 gives a signal to the input of the mode searching unit 9, which, acting on the input of the switching unit 10, connects the input of the control system 2 to the output 7 of the current regulator (third output, 26 of the switching unit 10), and acting on the input of the control system 2, converts the converter 1 to the inverter mode, extinguishing the field of excitation. The current is closed from the first output A of the winding 16 of the pump through the gate 23 of the rectifier 3.

00

5five

00

5five

СWITH

5five

ггреобразователь I, вентиль 9 выпр мител  3 к второму выводу Б обмотки 16 возбуждени . Если синхронна .машина имеет массивнЕле полн Са или мош- иую демпсЬерную клетку, то напр жение на обмотке статора двигател  не соответствует току возбуждени , т.е. при нулевом токе возбуждени  напр жение на статоре не равно нулю за счет сво- Йодных токов демпферных контуров, В этом случае бпок 9 поиска режима, получай информацию с выхода датчика I} напр жени  статора и с выхода датчика 21 нулевого тока, воздействует на вход блока 10 коммутшдии, который- отключает цепи управлени  вентилей 19 н 23 выпр мител : 3 от источника 4 управл ющего напр  жени  вторым ключом 25 и подключает цепи управле- ни  вентилей 18 и 2.2 вы лр мител  3 К источнику 4 управл ющего напр жени  первым ключом 24, Одновременно блок 9 поиска .режима дает сигнал на вход системы 2 управлени ., :переводл . пре- образователь 1 в выпр мительный режим . Ток в обмотке 16 возбуждени  мен ет знак, протека  от второго вывода Б через вентиль 22, выпр митехг  3, преобразователь 1., .вентиль 18 выпр мител  3 к первому выводу А, При достижении напр жени  статора заданного минимального значени  блок 9 поиска режима, получа  сигнал с выхода датчика 11 напр жени , переводит преобразователь 1 в инверторный режим , воздейству  на вход системы 2 управлени . Осуществл етс  гашение отрицательного тока в обмотке 16 возбуждени  и при получении сигнала с выхода датчика 20 тока блок 9 поиска режима подключает через блок 10 коммутации цепи управлени  вентилей 19 и 23 выпр мител  3 (второй ключ 25 блока 10 коммутации) к источнику 4 управл ющего напр жени : з а также выход регул тора 7 тока на вход системы 2 управлени  преобразовател  1, чем осуществл етс  возврат устройства в исходное состо ние.The transducer I, the valve 9, the rectifier 3 to the second output B of the excitation winding 16. If the synchronous machine has a massively full Ca or a mosquito damper cell, the voltage on the stator winding of the motor does not correspond to the excitation current, i.e. at zero excitation current, the voltage on the stator is not zero due to its iodine currents of the damper circuits. In this case, bpoc 9 mode search, receive information from the sensor output I} of the stator voltage and from the output of the sensor 21 of zero current, affects the block input 10 switches, which disconnects the control circuits of the valves 19 and 23 of the rectifier: 3 from the source 4 of the control voltage with the second switch 25 and connects the control circuits of the valves 18 and 2.2 switch 3 to the source 4 of the control voltage with the first switch 24 , Simultaneously block 9 search. ma gives a signal to the input of the control system 2.,: translation. Converter 1 to rectifier mode. The current in the excitation winding 16 changes sign, the leakage from the second output B through the valve 22, rectifier 3, converter 1., the valve 18 rectifier 3 to the first output A, When the stator voltage reaches the specified minimum value, the mode search unit 9, receiving a signal from the output of voltage sensor 11, switches converter 1 to inverter mode, affecting the input of control system 2. Negative current in the excitation winding 16 is quenched and when receiving a signal from the output of the current sensor 20, the mode searching unit 9 connects through the switching unit 10 the control circuit of the gates 19 and 23 of the rectifier 3 (the second switch 25 of the switching unit 10) to the control source 4 This parameter is used to reset the device to its initial state.

1one

Достигаетс  упропхение и снижение массогабаритных показателей. Некоторое усложнение однойзазного выпр мител  (применение управл емых вентиле вместо неуправл емых вентилей вместо неуправл емых) позвол ет обеспечить эффективное гащение пол  статора реверсом тока возбуждени , что особенно важно в режимах самозапуска мощных синхронных двигателей. Improvement and reduction in weight and size parameters are achieved. Some complication of one-time-based rectifier (using controlled valves instead of uncontrolled valves instead of uncontrolled) allows for effective stator field stitching with excitation current reversal, which is especially important in self-starting modes of high-power synchronous motors.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  асинхронного пуска и ресинхронизации синхронной машины, содержащее га-Фазный управл емый преобразователь , систему управлени , выходом подключенную к управл ющему входу указанного преобразовател , однофазный мостовой выпр митель с выходными выводами дл  подключени  к разноименным выходным выводам упом нутого преобразовател  через датчик тока и дроссель и с выводами обмотки возбуждени  и датчика напр жени  обмотки возбуждени , регул тор тока, вход которого соединен с выходом датчика тока, блок, поиска режима с трем  входами и двум  выходами, первый вход которого подключен к выходу датчика напр жени  обмотки возбуждени , а первый выход - к одному из входов системы управлени , о т л и-- чающеес  тем, что, с целью улучшени  массогабаритных показателей и повьппени  надежности в режиме самозапуска путем увеличени  эффективности гашени  пол  статора синхронной машины при перерывах П итани  вентили однофазного -мостового выпр мител  выполнены управл емыми, введены два дополнительных датчика тока,- второй датчик напр жени  дл  включени  в цепь статора синхронной машины датчик положени  выключател  синхронной машины, источник управл ющего напр жени , три замыкающих управл емых ключа, блок коммутации, входом подключенный к второму выходу блока поиска режима, второй и третий входы которого соединены с выходами дополнительных датчиков тока, включенные последовательно с управл емыми выпр мител ми анодной группы однофазного мостового выпр мител , управл ющие электроды вентилей разноименных груп которого попарно объединены и под- ключённы -через первый и второй замыкающие ключи к йыводам источника управл ющего сигнала, управл ющие входы упом нутых замыкающих ключей и управл ющий вход третьего замыкающего ключа, включенного между выхо дом регул тора тока и вторым входом системы управлени , подключены к вы 1594670 . ОA device for asynchronous start-up and resynchronization of a synchronous machine, containing a g-Phase controlled converter, a control system, an output connected to the control input of the specified converter, a single-phase bridge rectifier with output terminals for connecting to the opposite output terminals of the said converter via a current sensor and a choke and with the leads of the excitation winding and the voltage sensor of the excitation winding, the current controller, the input of which is connected to the output of the current sensor, unit, search mode with three inputs and two outputs, the first input of which is connected to the output of the voltage sensor of the excitation winding, and the first output to one of the inputs of the control system, in order to improve the mass and size parameters and to ensure reliability in the self-starting mode by increasing the efficiency of damping the stator field of a synchronous machine during breaks P and the single-phase rectifier valves are controllable, two additional current sensors are introduced, - a second voltage sensor to be included in the stator circuit synchronous machine, switch synchronous machine position sensor, control voltage source, three closing control keys, switching unit, input connected to the second output of the mode search block, the second and third inputs of which are connected to the outputs of additional current sensors connected in series with controlled rectifiers by the anode bridge monitors of a single-phase bridge rectifier, the control electrodes of the valves of opposite groups of which are pairwise combined and connected — through the first and second locking keys to the Water source control signal, the control inputs of said locking keys and the control input of the third locking key included between vyho house current regulator and a second input of the control system connected to you 1,594,670. ABOUT .ходам блока коммутации, блок поиска ветственно датчика напр жени  стато- режима снабжен четвертым и п тым вхо- ра и датчика положени  выключател  дами дл  подключени  к выходам соот- синхронной машины.To the switching unit switches, the search unit of the static voltage mode sensor is equipped with the fourth and fifth inputs and the position sensor with switches for connecting to the outputs of the corresponding synchronous machine.