SU1721787A1 - Устройство дл управлени бесконтактной асинхронизированной синхронной машиной - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах переменного тока, услови  работы которых не позвол ют использовать узлы скольз щего токосьема, в частности дл  управлени  бесконтактными асинхро- низированными синхронными машинами, работающими в переувлажненных, запыленных и других подобных средах, а также в сверхмощных и высокогорных установках. Цель изобретени  - увеличение КПД бесконтактной асинхронизированной синхронной машины при работе с нагрузочными или механическими характеристиками вида М Со - CiV , где М - момент; V - скорость ветра; Со и Ci - посто нные регулировани . Устройство содержит два канала регулировани  - реактивной мощности и частоты вращени . Канал регулировани  частоты вращени  снабжен датчиком 9 скорости ветра , масштабным усилителем 10,двухпорого- вым компаратором 11, двум  блоками 12 и 13 коммутации и задатчиком 18 момента. Первый коммутируемый вход первого блока 12коммутации соединен с выходом задат- чика 14 частоты вращени , второй коммутируемый вход - с выходом масштабного усилител  10, а выход подключен к второму входу второго элемента 15 сравнени . Первый коммутируемый вход второго блока 13 коммутации соединен с выходом регул тора 17 частоты вращени , второй коммутируемый вход-с выходом задатчика 18 момента, а выход подколючен к второму входу третьего элемента 19 сравнени . Выход датчика 9 скорости ветра соединен с выходом масштабного усилител  10 и входом двухпорого- вого компаратора 11, первый выход которого подключен к управл емому входу первого блока 12 коммутации, а второй выход - к управл емому входу второго блока 13коммутации. 1 ил. ё VI ю VI 00 VJ

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах переменного тока, услови  работы которых не позвол ют использовать узлы скольз щего токосъема, в частности, дл  управлени  бесконтактными асинхро- низированными синхронными машинами, работающими в переувлажненных, запыленных и других подобных средах, а также в сверхмощных и высокогорных установках. Преимущественна  область применени  - устройства дл  управлени  бесконтактными асинхронизированными синхронными машинами , работающими в составе ветроэнергетических установок, электроприводов дутьевых вентил торов или других зналогичных им установок, в которых может быть использована информаци  о скорости ветра , функционально св занна  с каким либо из параметров рабочего режима, например, частотой вращени , моментом и т.д.

Цель изобретени  - увеличение КПД бесконтактной асинхронизированной синхронной машины.

Поставленна  цель достигаетс  за счет повышени  использовани  бесконтактной асинхронизированной синхронной машины по моменту при работе с нагрузочными или механическими характеристиками вида М Со + CiV2, где М - момент; V - скорость ветра; Со и d - посто нные регулировани .

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  управлени  бесконтактной асинхронизированной синхронной машиной .

Устройство дл  управлени  бесконтакт- ной асинхронизированной синхронной машиной , содержащее первый статор 1, непосредственно подключенный к сети переменного тока, второй статор 2, подключенный к сети переменного тока через преобразователь 3 частоты, и электрически соединенные роторы, размещенные на общем валу, имеет два канала регулировани  - реактивной мощности и частоты вращени , Канал регулировани  реактивной мощности содержит датчик 4 реактивной мощности, входы которого соединены с группами выходов потоку и напр жению первого преобразовател  5 координат, а выход - с первым входом первого элемента 6 сравнени , вто- рой вход которого соединен с задатчиком 7 реактивной мощности, а выход подключен к входу регул тора 8 реактивной мощности. Канал регулировани  частоты вращени  содержит датчик 9 скорости ветра, выход ко- торого соединен с входом масштабного усилител  10 и входом двухпорогового компаратора 11, первый выход которого подключен к управл емому входу первого блока 12 коммутации, а второй выход - к управл емому входу второго блока 13 коммутации , Первый коммутируемый вход первого блока 12 коммутации соединен с выходом задатчика 14 частоты вращени , второй коммутируемый вход - с выходом масштабного усилител  10, а выход - с вторым входом второго элемента 15сравнени , первый вход которого соединен с выходом датчика 6 частоты вращени , а выход - с входом регул тора 17 частоты вращени , выход которого подключен к первому коммутируемому входу второго блока 13 коммутации , второй коммутируемый вход которого соединен с выходом задатчика 18 момента, а выход - с вторым входом третьего элемента 19 сравнени , первый вход которого соединен с выходом формировател  20 момента, а выход подключен к входу регул тора 21 момента. Устройство содержит также формирователь 11 проекций тока второго статора 2, входы которого соединены с выходами датчика 23 тока второго статора 2 и датчика 24 углового положени  ротора, а выходы подключены к входам формировател  момента 20, другие входы которого соединены с группой выходов по току первого преобразовател  5 координат и выходами формировател  25 проекций тока ротора, входы которого соединены с группами выходов по току и напр жению первого преобразовател  5 координат, датчики тока 26 и напр жени  27 первого статора 1, выходы которых соединены с входами первого преобразовател  5 координат, формирователь 28 гармонических функций частоты скольжени , входы которого соединены с выходами датчика 29 частоты сети и датчика 24 углового положени  ротора, и второй преобразователь 30 координат, входы которого соединены с выходом регул тора 8 реактивной мощности, выходом регул тора 21 момента и выходами формировател  28 гармонических функций частоты скольжени , а выходы предназначены дл  подключени  к управл ющим входам преобразовател  3 частоты.

Устройство работает следующим образом .

В канале регулировани  реактивной мощности сигнал СЬад задани  по реактивной мощности (выходной сигнал задатчика 7) сравниваетс  на первом элементе 6 сравнени  с истинным значением Q реактивной мощности, получаемым от датчика 4 реактивной мощности. Результирующий сигнал отрабатываетс  регул тором 8 реактивной мощности и с выхода последнего через второй преобразователь 30 координат поступает на вход преобразовател  3 частоты. Таким образом, рассогласование по вившеес  на выходе первого элемента 6 сравнени  в результате неравенства сигналов Q и Озад, приводит к изменению модул  и фазы напр жени , подводимого к обмоткам второго статора 2 с выхода преобразовател  3 частоты, и установлению нового режима по реактивной мощности (или восстановлению заданного).

В зависимости от текущего значени  скорости ветра в канале регулировани  частоты вращени  предусмотрена возможность изменени  его структуры, что позвол ет формировать соответствующий сигнал управлени , обеспечивающий работу бесконтактной асинхронизированной

синхронной машины в трех следующих режимах: с посто нной частотой вращени , с вентил торной характеристикой и с посто нным моментом. В нижнем рабочем диапазоне скоростей ветра, в котором должно обеспечиватьс  посто нство частоты вращени , сигналы на выходах двухпорогового компаратора 11, осуществл ющего управление блоками 12 и 13 коммутации, равны нулю. При этом выход задатчика 14 частоты вращени , сигнал которого пропорционален минимальной рабочей частоте вращени  бесконтактной асинхронизированной синхронной машины, подключен к второму входу второго элемента 15 сравнени  через первый блок 12 коммутации, а выход регул тора 17 частоты вращени  подключен к второму входу третьего элемента 19 сравнени  через второй блок 13 коммутации. Блоки 12 и 13 коммутации представл ют собой управл емые электронные ключи, замыкание (размыкание) которых осуществл етс  в зависимости от наличи  сигналов, поступающих на их управл емые входы с выходов двухпорогового компаратора 11. При изменении вращающего момента на валу бесконтактной асинхронизированной синхронной машины (обусловленном колебани ми скорости ветра или нагрузки) ее частота вращени  отклон етс  от заданного значени . При этом на выходе второго элемента 15 сравнени  по вл етс  сигнал рассогласовани , который отрабатываетс  регул тором 17 частоты вращени . Сигнал с выхода регул тора 17  вл етс  заданием по моменту и через второй блок 13 коммутации поступает на второй вход третьего элемента 19 сравнени , где сравниваетс  с истинным значением момента, получаемым от формировател  20 момента. Рассогласование указанных сигналов отрабатываетс  регул тором 21 момента, а результирующий сигнал через второй преобразователь 30 координат поступает на вход преобразовател  3 частоты, выходы которого подключе- ны к обмоткам второго статора 2. Переходный процесс заканчиваетс  установлением заданного значени  частоты вращени , а на выходах элементов 15 и 19 сравнени  восстанавливаетс  нулевой сигнал . По достижении значени  скорости ветра , равного нижней границе среднего рабочего диапазона (в котором должна обеспечиватьс  работа с вентил торной характеристикой вида М CW2, на первом выходе двухпорогового компаратора 11 формируетс  сигнал управлени , поступающий на управл емый вход первого блока 12 коммутации. При этом происходит переключение второго входа второго элемента 15

сравнени  с выхода задатчика 14 частоты вращени  к выходу масштабного усилител  10. На втором выходу двухпорогового компаратора 11 сохран етс  нулевой сигнал, а

выход регул тора 17 частоты вращени  по- прежнему подключен к второму входу третьего элемента 19 сравнени  через второй блок 13 коммутации. При дальнейшем возрастании скорости ветра с выхода масштаб0 ного усилител  10 через первый блок 12 коммутации на второй вход второго элемента 15 сравнени  поступает сигнал, пропорциональный KV, где К - коэффициент усилени ; V - текущее значение скорости

5 ветра. На первый вход второго элемента 15 сравнени  с выхода датчика 16 частоты вращени  поступает сигнал, пропорциональный текущему значению частоты вращени  бесконтактной асинхронизированной синх0 ронной машины. Сигнал рассогласовани  отрабатываетс  регул тором 17 частоты вращени , а с выхода последнего через второй блок 13 коммутации поступает на второй вход третьего элемента 19 сравнени ,

5 где сравниваетс  с истинным значением момента , получаемым от формировател  20 момента. Дальнейша  работа аналогична описанной выше, т.е. отработка указанного рассогласовани  продолжаетс  до момента

0 установлени  нового значени  частоты вращени , пропорционального значени  К. Соответствующим выбором коэффициента К усилени  при настройке масштабного усилител  10 можно получить любую заданную

5 крутизну (посто нную регулировани  Ci) вентил торной характеристики и обеспечить оптимальное использование бесконтактной асинхронизированной синхронной машины по моменту. При достижении ско0 рости ветра значени , равного нижней границе верхнего рабочего диапазона (в котором должно обеспечиватьс  посто нство момента М Со), на второмвыходе двухпорогового компаратора 11 формируетс 

5 сигнал управлени , поступающий на управл емый вход второго блока 13 коммутации. При этом происходит переключение второго входа третьего элемента 19 сравнени  с выхода регул тора 17 частоты вращени  к вы0 ходу задатчика 18 момента, В верхнем диапазоне скоростей ветра сигнал Со задани  по моменту (выходной сигнал задатчика 18 момента) сравниваетс  на третьем элементе 19 сравнени  с истинным значением

5 М момента, получаемым от формировател  20 момента, а результирующий сигнал отрабатываетс  регул тором 21 момента. Соответствующей настройкой задатчика 18 (выбором посто нной регулировани  Со) можно обеспечить работу бесконтактной

асинхронизированной синхронной машины в любом заданном (расчетном) режиме , что позвол ет получить ее высокое использование, а также исключить перегрузку по моменту. Указанна  совокупность режимов позвол ет расширить рабочие диапазоны скоростей ветра и частоты вращени , получить оптимальное использование бесконтактной асинхронизированной синхронной машины по моменту при работе с нагрузочными или механическими характеристиками вида M Co+CiV2 и повысить тем самым ее КПД. Таким образом, применение устройства обеспечивает увеличение выработки электроэнергии в генераторном режиме (например, при работе машины в составе ветроэнергетической установки) и снижение ее потреблени  в двигательном режиме (например, при работе машины в качестве электропривода дутьевого вентил тора ).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  бесконтактной асинхронизированной синхронной машиной , содержащее датчик реактивной мощности, входы которого соединены с группами выходов по току и напр жению первого преобразовател  координат, а выход - с первым входом первого элемента сравнени , второй вход которого соединен с задатчиком реактивной мощности, а выход подключен к входу регул тора реактивной мощности, задатчик частоты вращени , датчик частоты вращени , выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнени , выход которого подключен к входу регул тора частоты вращени , третий элемент сравнени , первый вход которого соединен с выходом формировател  момента , а выход подключен к входу регул тора момента, формирователь проекций тока второго статора, входы которого соединены с выходами датчика тока второго статора и датчика углового положени  ротора, а выходы подключе- ны к одним из входов формировател 

   момента, другие входы которого соединены с группой выходов по току первого преобразовател  координат и выходами формировател  проекций тока ротора, входы которого

   соединены с группами выходов по току и напр жению первого преобразовател  координат , датчики тока и напр жени  первого статора, выходы которых соединены с соответствующими входами первого преобразовател  координат, формирователь гармонических функций частоты скольжени , входы которого соединены с выходами датчика частоты сети и датчика углового положени  ротора, второй преобразователь

   координат, соответствующие входы которого соединены с выходом регул тора реактивной мощности, выходом регул тора момента и выходами формировател  гармонических функций частоты скольжени , а

   выходы - с выводами дл  подключени  управл ющих входов преобразовател  частоты , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  КПД бесконтактной асинхронизированной синхронной машины, оно снабжено датчиком скорости ветра, масштабным усилителем, двухпороговым компаратором, двум  блоками коммутации и задатчиком момента, причем первый коммутируемый вход первого блока коммутации соединен с выходом задатчика частоты вращени , второй коммутируемый вход - с выходом масштабного усилител , а выход подключен к второму входу второго элемента сравнени , первый коммутируемый вход

   второго блока коммутации соединен с выходом регул тора частоты вращени , второй коммутируемый вход - с выходом задатчика момента, а выход подключен к второму входу третьего элемента сравнени , выход датчика скорости ветра соединен с входом масштабного усилител  и входом двухпоро- гового компаратора, первый выход которого подключен к управл емому входу первого блока коммутации, а второй выход - к управл емому входу второго блока коммутации.