同步电动机晶闸管励磁系统实例 - 图文 下载本文

照定规律组成对三相全控桥Vl~V6的双脉冲控制触发,每只晶闸管用两组脉冲,称为补脉冲触发。其特点是触发功率小,通过Tl(一次侧、二次侧绕组匝数比是1:1),起到主电路强电与控制电路弱电的隔离。

从+A脉冲插件的插接端子11、12和l3、l4发出的脉冲(插接端子2、8和9、10作备用脉冲或整流桥臂上晶闸管元件串、并联用)分别去控制触发三相全控整流桥上的Vl和V6,所发出脉冲时间对应于三相整流变压器TZL二次侧加于三相全控整流桥交流侧A、B相电源的相位。调整触发导通的Vl和V6控制角的大小,从而改变同步电动机励磁电压的高低。V3、V2、V5、V4同步触发依此类推。

2.3.2投励环节

1、投励方式

电机起动后,按照“准角强励整步”的原则当转子转速达到电机额定转速95%时,自动投励。为保证同步电动机投励准确、可靠,系统有三种投励途径:

1) 同步电动机在起动过程中,当转子的转速达到电机额定转速的95%时,立即投励磁。 2) 按转子感应电压的最小幅值投励,同步电动机在起动后,随着转速的升高转子感应电压的幅值会愈来愈低,当此值降至相当于50Hz交流电压8~10伏有效值时自动投励。

3)投全压后,延时投励,延时时间可调。

以上功能均由微机监控自动完成。目前使用是第一种投励方式。

2、 投励环节工作原理

同步电动机异步起动时,转子绕组中产生感应的交变电压,其频率f2是随转子转速的加速而降低f2的计算公式为:f2=p?n/60=p(ns-n)/60=sf1

式中:p — 电动机极对数

?n — 同步转速与转子转速差 ns — 同步转速

n — 转子转速

s — 转差率

f1 — 电网电源频率

当n为95%n 时称为亚同步转速,这时s=(ns-n)/ns=0.05, f2=sf1=2.5Hz,周期T2=1/f2=0.4s。投励环节就是根据上述亚同步转速、转差率的要求,适时投入转子励磁电压UE和电流IE,加速牵人同步转速运行。投励环节电路原理见图5—1。

图5—1中VD27、VD28组成的单相桥式整流电路经整流、C4滤波,R21、VS10、VS11稳

压为DC 28V,供给单结晶体管VT4。控制信号是转子感应的电压在G1(8)、G2(14)两端。

转子电压波形见图5—2。 由快到慢,开始f2=50Hz,随后逐渐减小到f2=2.5Hz时自动投入

励磁,加速至正常运行,n=nS。这时,f2=0Hz,感应电压的幅值从大到小。由图5—1可见,VT3在这里起开关作用,开关的频率由f2控制,所以VT3也叫频率继电器。

3 投励触发脉冲形成

当VT3的基极电流, IB足够大时,饱和导通,C5被短路,充不上电,VT4不能导通,当VT3的IB=0时,VT3截止,C5充电,如果C5的充电时间足够(200μs),VT4导通,发出锯齿波振荡脉冲。VS12将转子感应来的正半周电压稳定在4 V左右,加在VT3的基极和发射极之问,使VT3饱和导通。由于正负半周电压交替加在VT3的基极上,故VT3正半周导通,负半周截止。交替时间受转子感应电压的控制,当感应电压的f2=2.5Hz即T2=1/f2=0.4s时,正半周,VT3饱和导通,

C5不能充电,VT4不导通;负半周,VT3截止、C5充电,VT4导通发出投励脉冲。负半周投励即为顺极性投励,此时使三相整流桥晶闸管导通,整流电压G1为正,G2为负。

4 投励时间设定

图5—1中电阻R26和C5组成充电电路,要求s=0.05s时投励,周期T2=0.4s。实际上,在负半周投励,则投励时间应为0.2s。只要适当调整和选择电阻R、电容C,选择R26在120—180KΩ之间,使之符合RC振荡周期的要求,即可满足时间的设定。

5 投励

由R26、R27、VT4、C5和一次侧构成单结晶体管的张弛振荡器,通过T2二次侧输出脉冲控制移相插件小晶闸管V10的导通,输出ED,控制+A、-C、+B、-A、+C、-B的6个触发脉冲插件的脉冲,使对应桥臂的6只晶闸管导通,输出直流励磁电压和电流。

2.3.3 电压反馈与移相给定环节 1、移相插件工作原理

移相插件的作用是给定调节移相控制电源ED,同时控制6个脉冲插件三极管(如VT1)基极至发射极的偏流。ED电压高,VT1的偏流就大,C1充电就快,脉冲输出就早;反之,ED电压低,VT1的偏流小,C1充电慢,脉冲输出就迟。因此,改变ED的大小,就可以控制α的相位,从而控制三相全控整流桥直流电压的大小。移相插件原理图如图4—1所示。移相插件由“移相给定”和“按三相交流电网电压负反馈”环节两部分组成。

2 移相给定环节

来自同步电源变压器TB4(三绕组变压器)二次侧的单相AC65V,经VD15一VD18组成的单相桥式整流电路整流、C3滤波后,再经VS7、VS8稳压为DC14V,分别加于电位器RP5、RP6两端。RP5、RP6滑动触头上的电压为: EY’、EY ,作为脉冲插件移相给定电源,VS7、VS8两端的DC15V在交流电网波动(从额定值上升至110%额定值或下降至50%额定值)时都能稳定工作。

3 按三相交流电网电压负反馈环节

来自三个同步电源变压器TB1、TB2、TB3的三相AC6V相电压,经VD21一VD26三相整流后,加于稳压管 VS9稳压。当电网电压上升至390V以上时,稳压管VS9,才能起稳压作用。这时加于

RP7上是一个稳定的1OV电压,其滑动触头上的电压EC就不随交流电网的升高而变化。

4 移相插件工作原理

EY从RP6的滑动触头引出,按三相交流电网电压负反馈环节脉动或稳定的电压EC从RP7,的滑动触头引出。EY和EC经VD20反极性串联,其简化电路如图4—2所示,等效电路如图4—3所示。

可以看出,如果EC>EY时,二极管阻断,没有ED输出;只有当EC

2.4 逆变环节

1、逆变环节工作原理与作用

同步电动机在正常或事故停机时,6 kV定子绕组断电,旋转的转子由正常速度很快减速直至停转,并产生反电动势。此时,三相全控整流桥的晶闸管V1~V6相位控制角α从原来小于650突然后移变为1350左右逆变放电,即三相全控桥从原来的整流工作状态改变为逆变状态。在逆变故障停电情况下同步电动机停机,其转子绕组的2只晶闸管被电感放电电流维持导通。这种工作状态称为“续流”。

2、 逆变环节工作原理

电路原理图如图3—1所示。