Автоматичне керування синхронними електроприводами

Якщо розглядати синхронний електропривод як привод, швидкість якого не регулюється, то завдання автоматичного регулювання залежно від умов роботи електроприводу можна сформулювати таким чином.

Для електроприводів, навантаження яких змінюється мало або плавно, слід або підтримувати стабільність заданого струму збудження, або регулювати його за певним законом для зниження втрат в двигуні або для підтримки реактивної потужності та напруги в вузлі навантаження.

При короткочасному перевантаженні та зниженні напруги живлення слід підвищувати статичну стійкість синхронного двигуна, збільшуючи збудження.

В електроприводах, які працюють з ударним навантаженням, необхідно забезпечити короткочасне форсування збудження для підвищення динамічної стійкості.

Система автоматичного керування (САК) збудження сприяє зменшенню коливань ротора відносно синхронної швидкості , які виникають при ударному навантаженні та призводять до коливань напруги у мережі й підвищення втрат енергії.

В електроприводах з пульсуючим навантаженням САК збудження дає можливість виключити син фазність у положенні кривошипів поршневих компресорів, наявність якої може викликати коливання напруги мережі.

Коли режим роботи спокійний, то до швидкодії САК збудження немає високих вимог. При різко змінному навантаженні електропривод має відрізнятись високою швидкодією.

Структурна схема САК збудження із загальним підсумовуючим підсилювачем наведена на рис.3.12.

На вхід регулятора струму збудження РСЗ надходить сигнал завдання струму збудження , сигнал гнучкого позитивного зворотного зв`язку за похідною від давача активного струму ДАС через диференціальний перетворювач ДП, сигнал жорсткого від`ємного зворотного зв`язку за реактивним струмом від давача реактивного струму та сигнал жорсткого від`ємного зворотного зв`язку за від давача струму завдання ДСЗ. На входи ДАС та ДРС надходять сигнали від давача повного струму ДПС й з трансформатора напруги ТН.

Рис.3.12. Структурна схема САК збудження із загальним підсумовуючим підсилювачем

Тиристорний керований випрямляч ТКВ підключений до мережі напругою 380 В через узгоджувальний трансформатор ТУ. Система імпульсно-фазового керування тиристорами СІФК керує ТКВ, отримуючи сигнал керування з виходу РСЗ. РСЗ виконаний на базі підсумовуючого магнітного підсилювача.

На рис.3.13 наведена функціональна схема електроприводу з САК збудження синхронного двигуна. Вона побудована за принципом підпорядкованого регулювання координат та забезпечує регулювання струму збудження, напруги та реактивної складової струму статора синхронного двигуна. Схема має чотири замкнених контури регулювання.

Рис.3.13.Функціональна схема електроприводу з САК збудження синхронного двигуна

Перший контур – це контур регулювання струму збудження з регулятором струму збудження РСЗ. Сигнал завдання для контуру складається з , який створює номінальну ЕРС двигуна у режимі неробочого ходу, та з сигналу від регулятора завдання струму збудження РЗСЗ, що входить у другій контур регулювання й контролює зміну умов роботи та навантаження приводу.

На вхід РЗСЗ надходять сигнали: один, пропорційний квадрату активного струму , іде від давача активного струму ДАС через квадратичний перетворювач ПК та підсилювач форсування ПФ; другий, пропорційний похідній від активного струму , іде від ДАС через диференційний перетворювач ДП; третій – сигнал з виходу регулятора реактивного струму РРС.

РРС входить в третій контур регулювання. На його вхід надходять сигнал завдання реактивного струму , сигнал жорсткого від`ємного зворотного зв`язку за реактивним струмом та сигнал з виходу регулятора напруги РН.

Четвертий контур створюється за допомогою РН, на вхід якого надходять сигнал напруги завдання , сигнал зворотного зв`язку та сигнал з виходу вузла, який забезпечує форсування збудження при зниженні напруги мережі до величини .

На відміну від традиційних систем підпорядкованого керування з послідовною корекцією, в системі на рис.3.13 вихідний сигнал регулятора кожного зовнішнього контуру не є сигналом завдання для підпорядкованого до нього внутрішнього контуру. Зовнішні контури виконують роль контурів корекції. Крім того, другій контур не має жорсткого від`ємного зворотного зв`язку. На його вхід надходять сигнал , призначений для підвищення динамічної стійкості приводу при ударному прикладанні навантаження, та сигнал , призначений для компенсації спаду напруги у мережі від струму навантаження.

Третій контур підтримує незмінність віддачі двигуном реактивної потужності.

Дія цих контурів забезпечує синхронному двигуну високі енергетичні показники, статичну та динамічну стійкість при різко змінному навантаженні.

У разі зміни напруги мережі вступає у дію четвертий контур, який змінює уставку струму статора. При зниженні напруги мережі синхронний двигун перезбуджується з метою підтримання напруги на шинах та його перевантажувальної здатності.