Регулятор возбуждения вентильного двигателя

Регулятор возбуждения вентильного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1i 5g9670

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ1СТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву

z (51) М. Кл.

Н 02 K 29/04

Н 02 P //06 (22) Заявлено 03.03.75 (21)2109656/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,01.78. Бюллетень № 3

Гасударственный камитет

Саввтв Мииистрав СССР

Ilo делам иэабретений и открытий (53) УДК 621.313,13.

014 2 (088 8) (45) Дата опубликования описаиия18.01.78

А, К, Аракелян, А, А. АФ асьев. А. Н. Авельев, R. Н, Ларионов и О, А, Серков (72) Авторы изобретения (73) Заявитель

Чувашский государственный университет. им. И. Н. Ульянова (54) РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ ВЕНТРЛЬНОГО

ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаем ый регулятор возбуждения предназначен для использования в схемах вентильного двигателя на базе синхронной машины и зависимого инвертора тока со звеном постоянного тока с естественной комму- 5 тацией вентилей и с тактовой синхронйэацией инвертора тока по напряжению якоря синхронной машины, в которой продольная реакция якорной обмо кн двигателя оказывает существенное влияние на его перегру- )О зочную способность и устойчивость в динамике, Известны регуляторы возбуждения синхронных машин и коллекторных машин постоянного тока, предназначенные: для поддер- }5 жания постоянства напряжения генераторов; регулирования возбуждения синхронного двигателя по углу нагрузки; регулирования возбуждения машин постоянного тока последовательного возбуждения с целью ограниче- 20 ния их скорости при малых нагрузках и получения скорости холостого хода. Эти регуляторы не удовлетворяют требованиям вентйльного двигателя по упомянутой выше схеме, обладающей свойствами некомпенсн- 26 рованной коллекторной машины постоянного тока, Наиболее близким по технической сушнос.ти к заявляемой схеме являются регуля° т оры воэбужцения для вертикального двигатеЛя, приведенные в 1.(, 1. 2J, Используется схема зависимого инвер- ° тора тока со звеном постоянного тока, Для компенсации продольной реакции якоря ток возбуждения, повышают на величину, пропорциональную току на входе (или выходе) тиристорного преобразователя. Такой компен- сании недостаточно для получения требуемой жесткости механической характеристики (1J, Регулятор, который riî совокупности прием« каков является прототипом предлагаемо о изобретения, имеет независимый источник питания постоянного тока, нагруженный на обмотку возбуждения вентильного двигателя (синхронной машины, одновременно вклю ченной в цепь вынрямленного гока нагрузки). В выходной цепи независимого источника питания имеется индуктивность, включенная последовательно с отсекаюшиМ, эту цепь диодом (2) .

589070 заданному по вы)неуказанным услоЬиям, закону, Обобщенный закон регулирования тока возбуждения в функции нагрузки Я и параметра уйравления ф получается из вышеприведенного уравнения скоростной характеристики и имеет,вид:

)) ) (Co s 4, е() яя - )) Б т (ц)) Ф В )я) я я ц - б ) я ))) )

os

) ее) ()д coo(4)ев)я 4.coo (tp s 8))

% а связь этого тока с током нагрузки графически проиллюстрирована расчетными,кривыми на фиг. 3.

Токораспределение, в узле возбуждения

)вентильного двигателя; . 1

Я НЬ d " 1

1 Г

"))в =)) (II))o(") "я)- g )) "я { ) где ",) - т6к в шунтирую(дей ОВ вет25

Ц 3 — напряжение и ток незавинэ нв симого источника;

Г. = ) — омическое сопротивление оВ обмотки возбуждения ИД, 30

tq

1% 1 1 5+1" ГФ Г Г"57

r9 н"43

5 показывает, что при U „. = со(1аt ток непосредственно обмотки возбуждения буде1 изменяться по линейному закону, отличному от требуемого.

Закон регулирования тока независимого источника питания U н = 1 (,) ) определяется пОсле расчета и построения графика потребного токораспределения согласно щ фиг. 3 в узле возбуждения, Здесь, J = J определяется по холостому нв ка(кс ав — по требуемой а и-в мик =-"оъ макс перегрузке вентильпого двигателя.

В целом закон J ""„ = (,(„„ ) опре- 45 деляется из соотношения: нв оЗ 3 3 !. р) fb 1(() — ВХОдПОй тОК ИНВЕртОрая, 5о) — коэффициент, учи 1.ываюц(ий l явление коммутации в ве));;."И лях инвертора; — = — = 0, II1I . 3

Я) ({о) - угол коммутадии вентиля инвертора, Напряжение на зажимах обмотки возбуждения ВД (или неэавиясимого источника

sG питания) находится из соотношения;

)5 < 1 5

Я -1 + = 1 9+

1+) 9 Р 1-Р

V tI 5 график которого приведен на фиг, 2.

Для формирования же требуемого закона регулирования J -1 (,3 „; ) или

Uс-в =-((1(нв, см. фиг. 2, независимый источник питания (в качестве которого могут быть использованы управляемые выпрямители на полупроводниковых вентилях, либо электромашинные усилители или магнитные усилители с выходом на постоянном токе) охватывается жесткой нелинейной отрицатель ной обратной связью, реализируемой с помошью делителя напряжения — резисторов 9, 11 и диода 10, включенных по схеме на фиг. 1, Работа этого узла и, в целом, регулятора поясняется диаграммами кривых на фиг. 2.

Напряжение независимого источника йитания (7) определяется из равенства

1Х„8=0 К г е (.1 — сигнал управления на входе где независимого источника, \

- коэффицие)1т усиления, Y

К нв макс в

П вЂ” входной сигнал о)тределяе8 е ( мый по требова и1ял) холостого хода и перегрузки БД; Ц вЂ” сигнал обратно! связи, ос ос 3 ИБ 9 3 () — прямой тпк вентиля 10.

Я

Сопротивление шуита обратной связи по току нагрузки II).=,ависимого источника питания выбирает-.я в пределах;

F =(0,01 <: ),3.) г, а параметры обратной связи Га ясчитываются по соотношению ,) — и )пряженпе и ток, определяемые по р вольтамперной характеристике диода 10.

Г. в-.личине ), с помощью выражения

) ...„= ) (Д, Г еяряеяяетея П я

)(и, следовательно,потреб))ая мо)цмин ность независимого источника питания; нв нэ макс ив макс

Расчет параметров и выбор ))еэависимго источника (7) производится после расчета необходимого коэффициента ° усилении (К ), Зя) Даваясь ()аз ЧИЧН ЫМИ ЗпаЧЕНИИМИ в пределах найдениогп выше рабочего ли; ))))зона изменения ))лп()иже)шя об()атной свя-зи) оп() ел эo )Я ется вие!i IISIH Y. )()а кто()ис! II е ) 589670

7 ,источника независимого, возбуждения

Ц..„g (:1„ (см. фиг, 2). В последующем эта характеристика на основании U>в (Я) перестраивается в характеристику 3„g (g. ) (см, фиг. 3).

В йредложенной схеме вентильного двигателя реализация естественной коммутации вентилей инвертора и использование напряжения двигателя, как источника, синхронизирукнцего инвертор, проявляются по иному и в динамике. Из-за размагничивающего характера продольной реакции от тока нагрузки и отсутствия датчика положения ротора система чувствительна к перегрузкам

I по току нагрузки, Причем при малых углах опережения отпирания вентилей, обеспечивающих лучшее использование электродвигателя, предел динамической устойчивости системы ограничивается инвертором, а при сравнительно больших углах, то есть >О при мал ых с аэ ф, . этот предел ограничивается по току двигателя.

Следовательно, регулятор возбуждения аля рассматриваемого вентильного двигателя по своей структуре имеет отличительные дина- 25 мические свойства, вытекающие иэ передаточной функции, написанной ниже для приращения тока нагрузки при пренебрежении электромагнитными переходными процессами,в контурах машины и зон ь1 нечувствительности узла об- 3с ратной связи

Ud Ф (р) iUb+ g (9) п,Ф= где Я ())) — характеристический иоанном

35 системы 4-го порядка;

Ql ф- то же; входной цели инвертора;

Ж tp)- то же, цепи возоуждения

3-го порядка.

Анализ этого уравнения показал, что при отсутствии регулирования входного напря.жения инвертора Б, и независимого возбуждения двигателя Ц коэффициенты õà.ни рактеристического управления в общем случае 4 будут иметь различные знаки, что указывает на неустойчивый характер изменения тока нагрузки, Физическая природа этого явления также

=вязана с размагннчивающим действием реакции опережающего тока якоря. Поэтому удовлетворительное протекание переходного процесса достигается воздействием на воз буждение двигателя в функции тока якоря (нагрузки) и его производных. Для этой цели в схеме регулятора возбуждения помимоу функциональной обратной связи. независимого источника используется также параллельная цель в виде активного сопротивления

5 и индуктивности 6 (см. фиг, 1), предназначенная для необходимого токораспределения, Передаточная функция этого узла будете

6((р) = К„,(1+ Т Р); 5, Ь (°

Р 1,, >> ) „

Использование предложенного регулятора возбуждения позволяет для механизмов длительного режима работы; насосов, компрессоров и им подобных, применять вентильный двигатель с зависимым инвертором тока

> с естественной коммутацией вентилей и с тактовой синхронизацией по напряжению, Преимущества этого типа привода заключаются: в простоте схемы инвертора и управлении им; в возможности более широкого диапазона регулирования механизма при сравнительно высоких энергетических пока;;этелях; в исключении из схемы специальной машины - датчика положения в повышенин надежности всей системы электропривода. где

Формула изобретении

Регуля -ор возбуждения вентильного двигагеля на базе трехфазного синхронного двигателя, цодключенног.о к зависимому инвертору тока с тактовой синхронизацией инвертора по напр.. жению якоря двигателя, обмотка

Бозб j >êäçíèû KQTopof о включена последователь» но со звеном постоянного тока инвертора

Э и содержащий независимы регулируемый лоточник питания обмотки возбуждения соединенный через дроссель с обмоткой возбу>кценни двигателя, зашунтированную резистором и другим дросселем, о т л и ча ющи йс шийся тем, что, с целью повышения жесткости механических характеристик и обеспечения заданной перегрузочной способности синхронного двигателя в статическом и динамическом режимах, в независимый источник питания введен узел отрицательной обратной связи и по Tîêó источника, выполпенный в виде резистора, включенного последовательно с указанным источником и шунтнрованного цепью, состоящей из диода и ограничительного резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Японии hb 45445, кл. 55 С 2, 1968.

2. Патент США % 2193919, кл. 318-138, 1940.