SU604113A1 - Устройство дл регулировани возбуждени синхронного двигател - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕ..ПЯ

Изобретение касаетс  металлургического электропривода, в частности автоматического регулировани  возбуждени  сетевых синхронных двигателей, работающих с резко переменной нагрузкой на валу, например, С1П1хрониых двигателей прокатных станов.

Известны системы автоматпческо|-о регу:1ировани , которые воздействуют па реактивную соста л юа1ую тока статора синхронного двигагел  и тем самым улучн ают некоторые тех||ико-эконо п1ческие показатели сипхронного двигател  и гштающей установки 1.

Недостатком этих систем  вл етс  то, чтс) они не повышают д1И)ампческой устойчивости, синхроиного двигател  при кратковремеиных ударах нагрузки.

Известны устройства автоматического регулировани  возбуждени  синхронного двигател , которые содержат как контуры регу.чированп  активного и реактивндго токов статора, так и тока возбуждении ротора и напр же1П1Я сети 2. Ие.Юстатком этих устройств  в.ч етс  слабое демпфирование качаннй ротора синхронного дви1ател .

Целью изобретени   в.;| етс  улучиюнне (|)ировани  качаний ротора синхропно-о Д15И ател .

Это дости1аетс  тем, чго li иред.юженнос устройство введен блок коррскц 1 о-;ффг:И1КНтов нс-редачи контуров peiA.iiipoBainisi активного ч реактивного гоков 1.,;то)а, BX)..i.,i irvciрого |10дклк)чены к контурам ре -улировани  тока статс ра к датчикам i; наир жени  стетопа .двигател , при Я)тол; И)1лОД1)1 VToro б. ioка подключены к контуру рчм -лироп;л 1  тока и()зб жденн .

Б.юк кор 5екнин может состо ть из ис.Hiiitib кого элемента с синусоида.ibiion xapai icp:icTHKoii с элементом лио чени  на ,и . пе. 1иlieiiHoro элемента с косинусоида.тиНой xapaixfc рнстикой с элементо.м у.хпюжени  на выходе, датчика yi.ia , выход когорого нодключ (.-н ко входам уном 1|уп 1х не.ишейных э.тс-меитов . н|;)и этом элемент )Жени  с iic.iii .иеЙ1и.М э.:1е 1енто ; с синхсои щ. ;ipai Teрнст1н ой нрсд азначеп д.м  вклмчепн  ii uoi; тур регулнровани  актнвного т(1ка статора, i элемент умножени  с ислилтейным элеметчл: с косинусоидальиой характеристикой - д,1  вк.почени  в контур регу.:и1ро; апи  j)eaKTii;;iH)IO тока статора.

,1.1и обеснече)П1  астатического pcryiHpoвани-/; ;:1еактивно|-о тока статора в контхр регу1и;1 )в;1ми  активного тока cvaTOjui, С.1Д.;;|-j

ший пропорциональный регул тор активного тока , введены усилитель, датчик с регул тором скольжени , выход которого нодключен ко входу регул тора активного тока, а входы нодключены к выходам датчика скольжени  и вновь введенного усилител , при этом вход последнего соединен с выходом регул тора тока.

На чертеже нредставлена функциональна  схема предложенного устройства д.л  регулировани  возбуждени  синхронного двигател .

Обмотка возбуждени  синхронного двигател  1 нитаетс  от тиристорного возбудлтел  2. Задающий вход тиристорного возбудител  подключен к пропорционально-интегрально-дифференциальному регул тору 3 продольного тока статора. К задающе.му входу регул тора продольного тока статора нодключен элемент ограинчени  4, посредством которого осуп1ествл етс  ограничение тока возбуждени  синхронного двигател  сверху и снизу. Ко входу обратной св зи регул тора продольного тока подключена цепь отрицательной обратной св зи по току возбуждени  синхронного двигател , состо ща  из датчика 5 тока возбуждени  и шунта 6. К дополнительному Езходу элемента ограничени  4 подключена цепь положительной обратной св зи по току возбуждени , содержаща  ;1атчик 5 и шунт 6, котора  компенсирует отрицательную обратную св зь ио току возбуждени  на входе регул .тора продольного тока, когда ток возбуждени  находитс  в заданном диапазоне.

Ко входам элемента ограничени  4 подключаетс  выход блока коррекцни 7. Основиыми узлами блока коррекции  вл ютс  множительные элементы 8, и 9. Ко входам множительного элемента 9 подключены пропорциональный регул тор активного тока 10 и выход .датчика 11 внутреннего угла синхронного двигател  через нелинейный элемент 12, имеющий синусоидальную характеристику. Ко входам множительного элемента 9 подключены пропорциональный рег л тор 13 реактивного тока и выход датчика 1 i внутреннего угла через нелинейный элe.vтeнт 14, и.меющий косинусоидальную характеристику.

Ко входам регул тора 10 активного тока подключена цепь отрицательной обратной св зи по активной составл ющей тока статора синхронного двигател , содержаща  датчик 15 активного тока, и выход г роиорциона;пьно-интегрального регул тора скольжени  16. Ко входам регул тора 13 подключены датчик 17 реактивного тока и регул тор 18 напр жени . К одному входу регул тора скольжени  16 подключена цепь отрицательной обратной св зи, содержаща  датчик скольжени  19. К другому входу регул тора 16 подключена цепь отрицательной обратной св зи, содержаща  усилительинвертор 20, вход которого соединен .с выходом регул тора 10. К одному входу регул тора напр жени  18 подключен задатчик сигнала задани , к другому - цепь отрицательной обратной св зи, содержаща  датчик напр жени  21. Датчики тока и напр жени  22 и 23 подключены к блокам 11, 15, 17 и 21. Питание устройства осуществл етс  от Сети.

Датчики 15 и 17 активной и реактивной составл ющих тока статора построены по принципу выпр .млени  с по.мошью фазочувствительного усилител . Коммутирующее напр жение фазочувствительного усилител  синфазно с фазным напр жением при измерении активной составл ющей тока и отстает на 90 эл. град от фазного напр жени  при измерении реактивной составл ющей. Датчик 11 внутреннего угла 0 синхронного двигател  представл ет собой фазочувствительный усилитель, на входы которого ввод тс  два напр жени : опорлое , представл ющее собой сумму двух напр .жений, (напр жение, пропорциональное напр жению сети и пропорциональное току статора) и напр жение на измерительном входе, пропорциональное напр жению сети.

В это.м случае, с некоторыми допущени ми напр жение на выходе датчика. 11 пропорционально углу .между ЭДС за поперечной реактивностью и напр жением сети. Этот угол близок к рабочему углу синхронной мащины &.

Сигнал, пропорциональный скольжению, получаетс  после дифференцировани  напр жени  с выхода датчика угла нагрузки П.

Устройство работает следующим образом.

Результирующий сигнал, подаваемый на вход регул тора продольного .тока 3, определ етс  выражением (i;,j-ij)cos0 + (i«..)siTi© ij, ( I )

где ij - продольна  составл юща  тока статора;

if,, ia - реактивна  и активна  составл ющие тока статора;

iff, lag - заданные значени  реактивной и активной составл ющих тока статора синхронного двигател ;

lay - заданное значение продольной составл ющей тока статора синхронного двигател .

Таким образом, посредством возбуждени  синхронного двигател  ведетс  регулирование продольной составл ющей тока статора.

При отсутствии нагрузки на валу активна  составл юща  тока статора и ее задание равны нулю. Фактическое значение реактивной составл ющей тока статора равно заданному, выходной сигнал регул тора 13 реактивного тока равен нулю.

За счет интегральной составл ющей части пропорционально-интегрально-дифференциального регул тора 3 продольного тока продольна  составл юща  тока статора синхронного двигател  равна заданному значению реактивного тока.

При наличии нагрузки на валу синхронного двигател , за счет отрицательной обратной св зи по выходу регул тора 10 активного тока , подаваемый на регул тор скольжени  16 выходной сигнал регул тора активного тока равен нулю, выходной сигнал пропорциональноинтегрального регул тора 16 скольжени , за счет интегральной части, равен фактическо.му значению-активной составл ющей тока статора синхронного двигател .

Интегральна  часть пропорционально-интегрально-дифференциального регул тора 3 продольного тока обеспечивает такую величину продольной составл ющей тока статора синхронного двигател  независимо от нагрузки, что фактическое значение реактивной составл ющей тока статора равно заданному и выходной сигнал регул тора 13 реактивного тока равен нулю.

Такое построение системы подчиненного регулировани  возбуждени  синхронного двигател  обеспечивает астатическое регулирование реактивного тока.

Динамику работы синхронного двигател  при набросах и сбросах нагрузки с предлагаемой системой подчиненного регулировани  возбуждени  определ ют следующим образом.

Дл  выбора передаточных функций регул то ров примен ют общие методы синтеза системы подч иненного регулировани  с последовательной коррекцией. Посредством возбуждени  регулируют активную и реактивную составл ющие тока статора синхронного двигател  согласно их вли нию на продольную составл ющую тока в соответствии с выражением 1.

В результате при наличии нагрузки на валу предпочтение отдаетс  регулированию активной составл ющей тока статора, а в режиме холостого хода - реактивной составл ющей тока. Такое регулирование соответствует физической сущности синхронного двигател  с обмоткой возбуждени  по продольной оси. Поэтому переходные процессы при набросах нагрузки (по активной составл ющей тока и скольжению синхронного двигател ) приближаютс  по характеру к переходным процессам, имеющим место в приводах посто нного тока с системами подчиненного регулировани . Колебани  ротора и активной составл ющей тока статора синхронного двигател  существенно задемпфированы . Отклонени  реактивной составл ю цей тока статора синхронного двигател  от заданного весьма незначительны. При сбросах нагрузки реактивна  составл юща  тока статора практически поддерживаетс  на заданном уровне, колебани  ротора несколько задемпфированы . Кроме того, регулирование по активной составл ющей тока цепи статора искольжению синхронного двигател  повыщает его динамическую перегрузочную способность до максимально возможной.

Предложенное устройство дл  регулировани  возбуждени  синхронного двигател  нар ду с выдачей экономически выгодной величины реактивной мощности и стабилизацией напр жени  питающего узла нагрузки по величине позвол ет уменьщить качани  ротора в переходных режимах, увеличить динамическую устойчивость синхронного двигател  при ударах нагрузки на валу, уменьщить колебани  частоты напр жени  питающего узла нагрузки, т. е. стабилизировать напр жение по фазе.

Claims (3)

1.Устройство дл  регулировани  возбуждени  синхронного двигател , содержащее измеритель составл ющих тока статора двигател , контуры регулировани  активного и реактивного токов статора и тока возбуждени  ротора , отличающеес  тем, что, с целью улучшени  демпфировани  качаний ротора, в нем введен блок коррекции коэффициентов передачи контуров регулировани  активного и реактивного токов статора, входы которого подключены к контурам регулировани  тока статора и к датчикам тока и напр жени  статора двигател , при этом выходы этого блока подключены к контуру регулировани  тока возбуждени .

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок коррекции состоит из нелинейного элемента с синусоидальной характеристикой с элементом умножени  на выходе, нелинейного элемента с косинусоидальной характеристикой с элементом умножени  на выходе, датчика.угла нагрузки, выход которого подключен ко входам упом нутых нелинейных элементов, при этом элемент умножени  с нелинейным элементом с синусоидальной характеристикой предназначеи дл  включени  в контур регулировани  активного тока статора, а элемент умножени  с нелинейным элементом с косинусоидальной характеристикой - дл  включени  в контур регулировани  реактивного тока статора.

.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  астатического регулировани  реактивного тока статора, в контур регулировани  активного, тока статора, содержащ .ий пропорциональный регул тор активного тока, введены усилитель, датчик и регул тор скольжени , выход которого подключен ко входу регул тора активного тока, а входы - к выходам датчика скольжени  и усилител , при этом вход последнего соединен с выходом регул тора тока.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1 Петелин Д. П. Автоматическое управление синхронными электроприводами, М., «Энерги , 1968, с. 89-102, 117-134.

2. .Авторское свидетельство СССР 415777, кл. Н 02 Р 9/14, 1967.