PL233990B1

PL233990B1 - Układ do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych

Info

Publication number: PL233990B1
Application number: PL428203A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Wróbel
Original assignee: Politechnika Opolska
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL428203A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych.

Znany jest układ do zasilania i odbioru energii elektrycznej, stosowany również do przełączalnych maszyn reluktancyjnych, złożony z sekcji zawierających po jednym półmostku tranzystorowym typu H dla każdej fazy maszyny. Każdy półmostek zawiera dwie gałęzie, z których każda składa się z połączonych szeregowo klucza tranzystorowego i diody, z czego jeden klucz połączony jest z dodatnim biegunem magazynu energii elektrycznej, a drugi klucz z ujemnym, zaś diody połączone są w kierunku zaporowym z przeciwnymi biegunami magazynu energii. Magazynem energii jest akumulator, kondensatory lub przekształtnik. W układzie tym uzwojenia faz maszyny reluktancyjnej włączone są pomiędzy punkty połączenia kluczy i diod w pierwszej i drugiej gałęzi półmostków. Sterowanie znanym układem polega na tym, że w celu wzbudzenia fazy maszyny, przy odpowiednim położeniu kątowym wirnika włączane są oba klucze w półmostku lub przełączany jest jeden lub oba klucze, do chwili osiągnięcia przez wirnik maszyny zadanej pozycji, przy której oba klucze są wyłączane. Przy włączonych obu kluczach energia elektryczna przekazywana jest z magazynu energii do uzwojeń maszyny. Po wyłączeniu kluczy energia przekazywana jest z uzwojeń maszyny reluktancyjnej do magazynu energii przez diody.

W znanym układzie w czasie, gdy klucze są włączone faza maszyny zasilana jest z tego samego magazynu energii, do którego po wyłączeniu kluczy przesyłana jest energia, co skutkuje powolnym wzrostem natężenia prądu i długim czasem jego przepływu przy włączonych obu tranzystorach do osiągnięcia zadanej wartości. Długi czas przepływu prądu powoduje znaczne straty energii, obniżając sprawność przełączalnej maszyny reluktancyjnej.

Znany jest również z patentu PL 219730 dwupoziomowy układ zasilania obwodów rezystancyjnoindukcyjnych z co najmniej jedną sekcją, w której tranzystory pierwsze wszystkich sekcji połączone są jednymi elektrodami z jednym biegunem źródła zasilania i z pierwszymi elektrodami diod drugich wszystkich sekcji. Drugimi elektrodami tranzystory pierwsze wszystkich sekcji połączone są z pierwszymi elektrodami pierwszych diod sekcji i z jednym wyjściem obwodów rezystancyjno-indukcyjnych sekcji. Drugie elektrody diod pierwszych wszystkich sekcji połączone są z jedną elektrodą tranzystora wspólnego i z jedną elektrodą kondensatora. Druga elektroda tranzystora wspólnego połączona jest z drugimi elektrodami tranzystorów drugich wszystkich sekcji, których pierwsze elektrody połączone są z drugimi wyjściami obwodów rezystancyjno-indukcyjnych sekcji i z drugimi elektrodami diod drugich sekcji. Druga elektroda kondensatora połączona jest z drugą elektrodą źródła zasilania. Węzeł połączenia kondensatora ze źródłem zasilania połączony jest poprzez diodę wspólną z węzłem połączenia tranzystorów drugich wszystkich sekcji z tranzystorem wspólnym.

W znanym układzie energia z uzwojeń maszyny może być przekazywana tylko jednocześnie do magazynu energii i do kondensatora. Po osiągnięciu dopuszczalnej wartości napięcia na kondensatorze, kontynuowanie procesu ładowania może spowodować uszkodzenie układu.

Istota układu do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych według wynalazku polega na tym, że drugi koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego każdej sekcji połączony jest poprzez zawór sterowany każdej sekcji z drugim biegunem magazynu energii elektrycznej, z drugą elektrodą kondensatora i z drugą elektrodą diody wspólnej. Korzystnie jest, gdy jedna z elektrod diody drugiej każdej sekcji połączona jest z jedną z elektrod diody wspólnej i z jedną z elektrod kondensatora. Korzystnie jest, gdy zaworem sterowanym jest tyrystor.

Układ do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych według wynalazku, nie tylko umożliwia zasilanie obwodów rezystancyjno-indukcyjnych napięciem wyższym od napięcia magazynu energii elektrycznej, ale pozwala również na przesyłanie energii z obwodów rezystancyjno-indukcyjnych do kondensatora i do magazynu energii, w trakcie którego następuje ładowanie kondensatora do żądanej wartości napięcia. Po naładowaniu kondensatora do określonej wartości napięcia, pozostała część energii zwracanej z obwodu rezystancyjno-indukcyjnego przesyłana jest do magazynu energii z pominięciem kondensatora, co pozwala stosować układ według wynalazku do wzbudzania i odbioru energii z generatorów reluktancyjnych. Możliwość zasilania obwodów rezystancyjnoindukcyjnych napięciem wyższym od napięcia magazynu energii elektrycznej, ogranicza czas narastania natężenia prądu w obwodzie rezystancyjno-indukcyjnym, a tym samym ogranicza straty związane z przepływem prądu z magazynu energii do obwodów rezystancyjno-indukcyjnych. W przypadku zasilania przełączalnego generatora reluktancyjnego ograniczane są dzięki temu straty podczas jego wzbudzania, co powoduje zwiększenie sprawności generatora.

PL 233 990 B1

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku przedstawiającym układ do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych.

W każdej sekcji S1, ..., Sn układu do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych według wynalazku, jeden koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego RL połączony jest z jedną elektrodą tranzystora pierwszego T1 i z jedną elektrodą diody pierwszej D1 gałęzi pierwszej, a drugi koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego RL połączony jest z jedną elektrodą diody drugiej D2 i z jedną elektrodą tranzystora drugiego T2 drugiej gałęzi. Druga elektroda tranzystora pierwszego T1 i druga elektroda diody drugiej D2 połączone są z jedną elektrodą diody wspólnej DW i z jedną elektrodą kondensatora C. Druga elektroda diody pierwszej D1 i druga elektroda tranzystora drugiego T2 połączone są z jednym biegunem magazynu energii elektrycznej U.

Drugi koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego RL każdej sekcji S1, Sn połączony jest poprzez zawór sterowany Ts każdej sekcji S1, Sn, którym jest tyrystor, z drugim biegunem magazynu energii elektrycznej U, z drugą elektrodą kondensatora C i drugą elektrodą diody wspólnej DW. Jedna z elektrod diody drugiej D2 każdej sekcji S1, Sn połączona jest z jedną z elektrod diody wspólnej

DW i z jedną z elektrod kondensatora C.

W przypadku szczególnym, w każdej sekcji S1, ..., Sn układ do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych według wynalazku, jeden koniec obwodu rezystancyjnoindukcyjnego RL połączony jest z emiterem tranzystora pierwszego T1 i z katodą diody pierwszej D1 gałęzi pierwszej, a drugi koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego RL połączony jest z anodą diody drugiej D2 i z kolektorem tranzystora drugiego T2 drugiej gałęzi. Kolektor tranzystora pierwszego T1 i katoda diody drugiej D2 każdej sekcji S1, Sn, połączone są z katodą diody wspólnej DW i z jedną elektrodą kondensatora C. Anoda diody pierwszej D1 i emiter tranzystora drugiego T2, każdej sekcji S1, ..., Sn, połączone są z ujemnym biegunem magazynu energii elektrycznej U. Drugi koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego RL każdej sekcji S1, ..., Sn połączony jest poprzez zawór sterowany Ts każdej sekcji S1, ., Sn z dodatnim biegunem magazynu energii elektrycznej U, z drugą elektrodą kondensatora C i z anodą diody wspólnej DW w ten sposób, że anody tyrystorów Ts połączone są z drugimi końcami obwodów rezystancyjno-indukcyjnych RL, a katody z dodatnim biegunem magazynu energii U.

W zależności od położenia kątowego wirnika przełączalnej maszyny reluktancyjnej pracującej jako generator włączane są tranzystory pierwszy T1 i drugi T2 wzbudzanej sekcji S1, ..., Sn, co powoduje przepływ prądu wzbudzenia przez obwód rezystancyjno-indukcyjny RL tej sekcji S1, ..., Sn. W początkowym etapie wzbudzania obwodu rezystancyjno-indukcyjnego RL, każdej sekcji S1, ..., Sn, energia przesyłana jest z magazynu energii elektrycznej U i z kondensatora C do obwodu rezystancyjnoindukcyjnego RL określonej sekcji S1, ..., Sn, a po rozładowaniu kondensatora C, przesyłana jest wyłącznie z magazynu energii elektrycznej U poprzez diodę wspólną DW. Po osiągnięciu określonego położenia wirnika, tranzystory: pierwszy T1 i drugi T2 wzbudzanej sekcji S1, ..., Sn są wyłączane, co powoduje przepływ energii elektrycznej z obwodu rezystancyjno-indukcyjnego RL tej sekcji S1, ..., Sn przez diody pierwszą D1 i drugą D2 do kondensatora C i magazynu energii elektrycznej U.

Po naładowaniu kondensatora C do określonej wartości napięcia włączany jest tyrystor jako zawór sterowany Ts tej sekcji S1, ..., Sn, przez który energia przekazywana jest do magazynu energii U z pominięciem kondensatora C. Tyrystor jako zawór sterowany Ts wyłącza się po zaniku prądu w obwodzie rezystancyjno-indukcyjnym RL po rozładowaniu energii tej sekcji S1, ..., Sn. Wzbudzanie i rozładowywanie energii obwodów rezystancyjno-indukcyjnych RL kolejnych sekcji S1, ..., Sn odbywa się cyklicznie, zależnie od położenia kątowego wirnika przełączalnej maszyny reluktancyjnej.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ do zasilania i odbioru energii, zwłaszcza do przełączalnych maszyn reluktancyjnych, w którym w każdej sekcji jeden koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego połączony jest z jedną elektrodą tranzystora pierwszego i z jedną elektrodą diody pierwszej gałęzi pierwszej, a drugi koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego połączony jest z jedną elektrodą diody drugiej i z jedną elektrodą tranzystora drugiego drugiej gałęzi, przy czym druga elektroda tranzystora pierwszego połączona jest z jedną elektrodą diody wspólnej i z jedną elektrodą kondensatora, a druga elektroda diody pierwszej i druga elektroda tranzystora drugiego połączone

PL 233 990 Β1 są z jednym biegunem magazynu energii elektrycznej, znamienny tym, że drugi koniec obwodu rezystancyjno-indukcyjnego (RL) każdej sekcji (S1, ..., Sn) połączony jest poprzez zawór sterowany (Ts) każdej sekcji (S1,..., Sn) z drugim biegunem magazynu energii elektrycznej (U), z drugą elektrodą kondensatora (C) i drugą elektrodą diody wspólnej (DW).
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jedna z elektrod diody drugiej (D2) każdej sekcji (S1, ..., Sn) połączona jest z jedną z elektrod diody wspólnej (DW) i z jedną z elektrod kondensatora (C).
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zaworem sterowanym (Ts) jest tyrystor.