183834. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés áramirányítós szinkron motor indítására és üzemeltetésére
1 183 834 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés áramirányítós szinkron motor indítására és alacsony fordulatszámon történő üzemeltetésére. A kapcsolási elrendezés kommutációs fojtótekercsen, vagy transzformátoron keresztül váltakozó áramú hálózathoz csatlakoztatható vezérelhető hálózati áramirányítót, simító fojtótekerccsel párhuzamosan kötött nulltirisztorból álló közbenső egyenkört, szinkron motorhoz csatlakoztatható gépoldali áramirányítót, és a vezérelhető hálózati áramirányító, a nulltirisztor, valamint a gépoldali áramirányító megfelelő időben történő gyújtására alkalmas vezérlő-kört tartalmaz. Az áramirányítós szinkron motor indításakor nehézséget okoz az, hogy alacsony fordulatszámon (kb. a névleges fordulatszám 10 . . . 15 %-áíg) kicsi a szinkron motor indukált feszültsége ahhoz, hogy az ohmos feszültség esések ellenére a gépoldali áramirányító kommutációja befejeződjön. Indításra és alacsony fordulatszámon történő üzemeltetésre többféle kapcsolási elrendezés ismeretes. A legelterjedtebb megoldás az, hogy a gépoldali áramirányító kommutálásakor a vezérelhető hálózati áramirányítóval megszűntetik az áramot, és így a kommutálás árammentes állapotban történik. Az áram megszűnését a nulltirisztor begyújtásával siettetik. Ilyen kapcsolási elrendezés ismertetése található pl. a Technische Mitteilungen AEG—Telefunken 63 (1973) 4, 141 .. . 148 oldalán, a Proc. IEE Vo. 125 No. 2 1978. Febr. 113 .. . 120. oldalán, a DT— PS 642 628ésaDTl 563 471 számú német szabadalmi leírásban stb. E kapcsolások közös jellemzője, hogy indításkor az alacsony fordulatszámon történő üzemeltetés esetén a gépoldali áramirányító kommutációjának és a nulltirisztor begyújtásának az időpontja a szinkron motor forgórész helyzetétől függ, és független a vezérelhető hálózati áramirányító gyújtásától. A simító fojtótekercsre, és így a nulltirisztorra is, a vezérelhető hálózati áramirányító és a gépoldali áramirányító egyenfeszültségének különbsége jut, melynek pillanat értéke a hálózati áramirányító ütemszámának megfelelő frekvenciával pozitív és negatív értékeket vesz fel. A nulltirisztor csak olyankor gyújtható, amikor vezető irányú feszültség jut rá. A fenti megoldások esetén azonban a nulltirisztor gyújtásának időpontja független a nulltirisztorra jutó feszültség polaritásától, így a biztos gyújtás érdekében hosszabb gyújtóimpulzust kell adni, mint amennyi ideig maximálisan zárófeszültség juthat a nulltirisztorra. Ez feleslegesen túlméretezett impulzus transzformátort, vagy bonyolult gyújtókört igényel. A kommutáció megtörténte után a nulltirisztort ki kell oltani, és a közbenső egyénkor áramát a kommutáció előtti értékre kell visszaállítani. Mivel ez az időpont is független a hálózati feszültségtől, és a vezérelhető hálózati áramirányító gyújtásától, így az áram túllendülés nélküli visszaállítása, csak a hálózati áramirányító holtidejének megfelelő időállandóval történhet. A hosszú áramszünet egyrészt nyomatékcsökkenést okoz, másrészt korlátozza az elérhető fordulatszámot. A fenti nehézségek kiküszöbölhetők, ha a nulltirisztor gyújtását, és így a gépoldali áramirányító kommutációját a nulltirisztorra jutó nyitóirányú feszültséghez szinkronozzuk. Ilyen megoldást ismertet a DT 21 12 185 B2 számú német szabadalmi leírás, amely szerint a nulltirisztor gyújtásának időpontját egy vezérlő egység a forgórész helyzetéből, a hálózati feszültség nullátmenetéből és a vezérelhető hálózati áramirányító gyújtóegységének vezérlő jeléből határozza meg. Az áram megszűnéséig egy időtag maximális inverter üzembe vezérli a hálózati áramirányító gyújtóegységét. A szabályozás dinamikájának javítása érdekében e nulltirisztor áramát külön áramváltó érzékeli. Az idézett leírás megvalósítása bonyolult és az üzembe helyezése nehézkes. Gyakorlatilag a vezérelhető hálózati áramirányító gyújtóegységével egyenértékű kapcsolás megismétlését teszi szükségessé, amelynek karakterisztikáját pontosan kell illeszteni a gyújtóegység karakterisztikájához. A gyakorlati esetekben az áramszünet ideje hoszszabb, mint az elérhető minimum. A találmány célja olyan megoldás biztosítása, amelynél a nulltirisztor gyújtása a megfelelő időpontban történik, az elérhető legrövidebb az áramszünet ideje és e kapcsolási elrendezés egyszerűen megvalósítható. A találmány a következő felismerésen alapul: Amint ezt később még megmutatjuk, a gyakorlatban előforduló esetekben a legrövidebb elérhető áramszünet a vezérelhető hálózati áramirányító egy ütemének idejéig tart. így a gépoldali áramirányító kommutációját a hálózati áramirányító gyújtásához kell szinkronozni. Tehát nem érdemes arra törekedni, hogy a nulltirisztort pontosan a rájutó nyitóirányú feszültség nullátmenetekor gyújtsuk. Ehelyett ha parancs érkezik a gépoldali áramirányító kommutálására, akkor a nulltirisztort csak akkor kell gyújtani, amikora vezérelhető hálózati áramirányító is kommutálna. Ilyenkor a nulltirisztor biztosan gyújtható, mert az egyenáram ilyenkorcsökken, és így a simító fojtótekercsen a nulltirisztor számára nyitóirányú feszültség indukálódik. A nulltirisztor gyújtását ténylegesen úgy hajtjuk végre, hogy a gépoldali áramirányító kommutálására érkező parancs után a vezérelhető hálózati áramirányító gyújtóegységének soron következő gyújtóimpulzusát átkapcsoljuk a nulltirisztorra. A nulltirisztor begyújtása után a gyújtóegység kimenetét visszakapcsoljuk a vezérelhető hálózati áramirányítóhoz. Ahhoz, hogy az áramszabályozó kimenete — a gyújtóegység vezérlőjele — az áramszünet ideje alatt se változzon, az áram ellenőrző jelet az áramszünet ideje alatt is biztosítani kell. Ez tartó-követő egységgel valósítható meg. Az átkapcsolókatés a tartó-követő egységet indítási logika vezérli, amely a vezérlőj eleket a vezérelhető hálózati áramirányító gyújtóimpulzusaiból, a nulltirisztorra adott gyújtóimpulzus megszűnéséből és a gépoldali áramirányító kommutálására adott parancsból határozza meg. Az indítási logika külső jellel letiltható. Összefoglalva tehát a találmány olyan kapcsolási elrendezés áramirányító szinkron motor indítására és üzemeltetésére, amely váltakozó áramú hálózathoz kommutációs fojtótekercsen vagy transzformátoron és áramváltón keresztül csatlakoztatható vezérelhető hálózati áramirányítót, ehhez simító fojtótekerccsel párhuzamosan kötött nulltirisztort tartalmazó közbenső egyenkörön keresztül táplált szinkron motorhoz csatlakoztatható gépoldali áramirányítót, és annak gyújtás vezérlő egységét tartalmazza, továbbá a vezérelhető hálózati áramirányító gyújtóegységének kimenete egyrészt első átkapcsolón és első csatoló egységen a vezérelhető hálózati áramirányítóhoz, másrészt második átkapcsolón és második csatoló egységen keresztül a nulltirisztorhoz kapcsolódik. A gyújtóegység bemenetéhez áramszabályozó kimenete csatlakozik, amelynek áramalapjel bemenete és ellenőrzőjel bemenete van, és az ellenőrző bemenethez az áramváltó kimenete egyenirányítón és tartó-követő egységen keresztül csatlakozik. Az átkapcsolok, valamint a tartó-követő egység vezérlő bemenetel indítási logika kimeneteivel összekötöttek. Az indítási logika egyik bemenete az első 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
