RU2240644C2

RU2240644C2 - Dc voltage generation process

Info

Publication number: RU2240644C2
Application number: RU2002135195/09A
Authority: RU
Inventors: А.В. Левин (RU); А.В. Левин; Э.Я. Лившиц (RU); Э.Я. Лившиц; В.Г. Пузанов (RU); В.Г. Пузанов; М.М. Юхнин (RU); М.М. Юхнин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Агрегатное конструкторское бюро "Якорь"; Открытое Акционерное Общество "Акционерное Конструкторское Бюро "Якорь-2"
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-11-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: unregulated-frequency m-phase voltage is shaped across phase leads of unregulated ac generator. This voltage is rectified with aid of bridge rectifier and conveyed to load circuit. On occurrence of short circuit in load signal is shaped for changing over rectifier from full-wave to half-wave mode of operation; to this end dc voltage supply from one of rectifier outputs to respective output lead is interrupted and at the same time voltage is applied to this lead from neutral lead of generator winding.

EFFECT: enhanced reliability at load short circuit for same optimal mass and size characteristics.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников питания для наземных и воздушных транспортных средств.The invention relates to electrical engineering and can be used in the design of power supplies for land and air vehicles.

Известен способ получения постоянного напряжения, заключающийся в том, что на фазных выводах обмотки генератора переменного тока, мощность которого соизмерима с мощностью нагрузки, формируют переменное напряжение, которое подают на входные выводы переменного тока однополупериодного выпрямителя, с выходных выводов постоянного тока которого снимают постоянное напряжение для питания нагрузки [1]. Недостатком известного технического решения является низкий коэффициент мощности преобразователя и, как следствие, плохое использование генератора переменного тока.There is a method of producing a constant voltage, which consists in the fact that at the phase terminals of the windings of an alternating current generator, the power of which is commensurate with the load power, an alternating voltage is generated which is supplied to the input terminals of the alternating current of a half-wave rectifier, from which the direct voltage is removed from the output terminals of the direct current power supply [1]. A disadvantage of the known technical solution is the low power factor of the converter and, as a consequence, poor use of the alternator.

Наиболее близким к данному способу решением является способ получения постоянного напряжения, заключающийся в том, что на фазных выводах обмотки нерегулируемого генератора переменного тока формируют m-фазное переменное напряжение нестабильной частоты, которое подают на входные выводы переменного тока выпрямителя, состоящего из соединенных по мостовой схеме двух групп вентилей, постоянное напряжение с объединенных анодов и катодов которых соответственно подают на выходные выводы устройства, служащие для присоединения к цепи нагрузки [2]. Применение мостового выпрямителя, работающего по двухполупериодной схеме выпрямления совместно с нерегулируемым генератором переменной частоты при высокой степени использования по мощности последнего накладывает ограничения по токовым перегрузкам при коротком замыкании. Недостатком известного способа [2] является низкая надежность работы при коротком замыкании в нагрузке. Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является повышение надежности при коротком замыкании в нагрузке при сохранении оптимальных массогабаритных показателей всей системы в целом.The solution that is closest to this method is a method for producing a constant voltage, which consists in the fact that an m-phase variable voltage of an unstable frequency is generated on the phase terminals of the winding of an unregulated alternating current generator, which is supplied to the input terminals of the AC rectifier, consisting of two bridge-connected groups of valves, the constant voltage from the combined anodes and cathodes of which are respectively supplied to the output terminals of the device, which are used to connect to the load circuit [2]. The use of a bridge rectifier operating according to a two-half-wave rectification scheme together with an unregulated variable frequency generator with a high degree of utilization in terms of power of the latter imposes restrictions on current overloads in case of a short circuit. The disadvantage of this method [2] is the low reliability during a short circuit in the load. The technical result that can be achieved by using the present invention is to increase reliability during a short circuit in a load while maintaining optimal weight and size indicators of the entire system as a whole.

Технический результат достигается тем, что в способе получения постоянного напряжения, заключающемся в том, что на фазных выводах обмотки нерегулируемого генератора переменного тока формируют m-фазное переменное напряжение нестабильной частоты, которое подают на входные выводы переменного тока выпрямителя, состоящего из соединенных по мостовой схеме двух групп вентилей, постоянное напряжение с объединенных анодов и катодов которых соответственно подают на выходные выводы, служащие для присоединения к цепи нагрузки [2], согласно изобретению при коротком замыкании в нагрузке формируют сигнал на переключение работы выпрямителя с двухполупериодного режима выпрямления на однополупериодный, для чего прерывают подачу постоянного напряжения с объединенных анодов или катодов одной из групп вентилей выпрямителя на соответствующий выходной вывод, одновременно подавая на него напряжение с нулевого вывода обмотки генератора переменного тока.The technical result is achieved by the fact that in the method of producing a constant voltage, which consists in the fact that at the phase terminals of the winding of an unregulated alternating current generator, an m-phase variable voltage of an unstable frequency is generated, which is supplied to the input terminals of the alternating current of the rectifier, consisting of two groups of valves, the constant voltage from the combined anodes and cathodes of which are respectively supplied to the output terminals, which are used to connect to the load circuit [2], according to the image In the event of a short circuit in the load, a signal is generated to switch the rectifier operation from a half-wave rectification mode to a half-wave one, for which they interrupt the supply of constant voltage from the combined anodes or cathodes of one of the rectifier valve groups to the corresponding output terminal, while supplying voltage from the zero terminal of the generator winding to it alternating current.

Переход выпрямителя на однополупериодный режим выпрямления при коротком замыкании в нагрузке позволяет увеличить допустимую величину тока в нагрузке при сохранении высокой степени использования генератора по мощности, присущей его совместной работе с выпрямителем с двухполупериодным режимом выпрямления, т.е. сохранении оптимальных массогабаритных показателей генератора. Увеличение допустимой величины тока короткого замыкания при однополупериодном выпрямлении выходного напряжения происходит за счет уменьшения эквивалентного сопротивления генератора (за счет уменьшения эффективной реакции якоря) и составляет по сравнению с двухполупериодным выпрямлением 1,7-2,1 раза.The transition of the rectifier to a half-wave rectification mode during a short circuit in the load allows you to increase the allowable current in the load while maintaining a high degree of generator use in terms of power, inherent to its work with a rectifier with a half-wave rectification mode, i.e. maintaining optimal weight and size indicators of the generator. The increase in the permissible value of the short-circuit current during half-wave rectification of the output voltage occurs due to a decrease in the equivalent resistance of the generator (due to a decrease in the effective response of the armature) and is 1.7-2.1 times compared with half-wave rectification.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего данный способ.The drawing shows a diagram of a device that implements this method.

Нерегулируемый генератор переменного тока, мощность которого соизмерима с мощностью нагрузки, приводимый во вращение валом двигателя с переменным числом оборотов, имеет обмотку 1, m-фазные выводы которой подключены к входным выводам переменного тока выпрямителя 2, состоящего из двух групп вентилей (тиристоров или диодов), объединенные аноды и катоды образуют выходные выводы выпрямителя 1, с которых постоянное напряжение поступает на выходные выводы. Выходные выводы устройства служат для подсоединения к цепи нагрузки, с включенным в нее датчиком тока 3. Параллельно цепи нагрузки подсоединен датчик напряжения 4. Выходы датчика тока 3 и датчика напряжения соединены с соответствующими входами узла управления 5, представляющего собой элемент совпадения с усилителем мощности. Выход узла управления 5 подсоединен к управляющему входу двухконтактного переключателя 6, размыкающий контакт 7 которого включен в цепь соединения одного из выходных выводов выпрямителя с соответствующим выходным выводом устройства, соединенным в свою очередь через замыкающий контакт 8 с нулевым выводом обмотки 1 генератора. Узел управления выполнен обеспечивающим размыкание контакта 7 и замыкание контакта 8 при коротком замыкании в нагрузке, т.е. перевод выпрямителя 2 с двухполупериодного режима работы на однополупериодный.An unregulated alternating current generator, the power of which is comparable with the load power, driven by a variable speed motor shaft, has a winding 1, the m-phase terminals of which are connected to the input terminals of the rectifier 2, consisting of two groups of valves (thyristors or diodes) , the combined anodes and cathodes form the output terminals of the rectifier 1, from which a constant voltage is supplied to the output terminals. The output terminals of the device are used to connect to the load circuit, with the current sensor 3 included. In parallel with the load circuit, the voltage sensor 4 is connected. The outputs of the current sensor 3 and the voltage sensor are connected to the corresponding inputs of the control unit 5, which is a matching element with a power amplifier. The output of the control unit 5 is connected to the control input of the two-contact switch 6, the opening contact 7 of which is connected to the circuit of one of the output terminals of the rectifier with the corresponding output terminal of the device, which is in turn connected through the making contact 8 with the zero output of the generator winding 1. The control unit is designed to open the contact 7 and the closure of the contact 8 during a short circuit in the load, i.e. transferring rectifier 2 from a half-wave operation to a half-wave operation.

Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.

Генератор переменного тока, приводимый во вращение валом двигателя с переменным числом оборотов, формирует на фазных выводах обмотки 1 m-фазное напряжение переменного тока нестабильной частоты, которое подают на входные выводы выпрямителя 2, выполненного по мостовой схеме на диодах либо тиристорах. В нормальном режиме работы нагрузка питается через замкнутый контакт 7 постоянным напряжением, поступающим с выходных выводов выпрямителя 2, работающего по двухполупериодной схеме выпрямления, при этом достигается наилучшее использование генератора по мощности. При возникновении короткого замыкания на выходе выпрямителя 2 (нагрузке) сигналы с датчиков тока 3 и напряжения 4 поступают на вход схемы совпадения узла управления 5, который формирует сигнал на размыкание контакта 7 и замыкание контакта 8. Одна из вентильных групп выпрямителя 2 выключается из работы, а соответствующий выходной вывод устройства подключается к нулевому выводу обмотки генератора, т.е. схема выпрямителя переходит в однополупериодный режим работы. При этом принципиального значения не имеет, какая именно группа вентилей исключена из работы (со стороны "минуса" нагрузки или "плюса").The alternating current generator, driven by a variable speed motor shaft, generates an m-phase unstable frequency AC voltage on the phase outputs of the winding, which is fed to the input terminals of a rectifier 2, made according to the bridge circuit with diodes or thyristors. In normal operation, the load is fed through a closed contact 7 with a constant voltage coming from the output terminals of the rectifier 2, operating according to a half-wave rectification circuit, while the best use of the generator in terms of power is achieved. When a short circuit occurs at the output of rectifier 2 (load), the signals from current sensors 3 and voltage 4 are fed to the input of the matching circuit of control unit 5, which generates a signal to open contact 7 and short circuit contact 8. One of the valve groups of rectifier 2 is turned off, and the corresponding output terminal of the device is connected to the zero terminal of the generator winding, i.e. The rectifier circuit goes into full-wave operation. At the same time, it does not matter which particular group of valves is excluded from operation (from the “minus” side of the load or “plus”).

Данной системе генерирования постоянного тока присущи все достоинства применения нерегулируемого генератора переменного тока с выпрямителем, работающим по двухполупериодной схеме выпрямления и по однополупериодной схеме выпрямления (максимальное использование генератора по мощности и увеличение допустимых токов перегрузки при коротком замыкании в нагрузке).This dc generating system has all the advantages of using an unregulated alternator with a rectifier operating according to a two-half-wave rectification scheme and a half-wave rectification scheme (maximum use of the generator in terms of power and increase in allowable overload currents during short circuit in the load).

Данный способ получения постоянного напряжения может быть использован при проектировании источников питания для широкого класса потребителей.This method of obtaining constant voltage can be used in the design of power supplies for a wide class of consumers.

Источники информацииSources of information

1. Тиристоры /Под ред. В.А.Лабунцова и др. М.: Энергия, 1971 г., с.216.1. Thyristors / Ed. V.A. Labuntsova et al. M.: Energy, 1971, p. 216.

2. Журнал Конверсия в машиностроении. ISSN 0869-6772, 2002 г., №4, с.60-61.2. The journal Conversion in mechanical engineering. ISSN 0869-6772, 2002, No. 4, pp. 60-61.

Claims

A method of producing a constant voltage, which consists in the fact that an m-phase alternating voltage of an unstable frequency is generated on the phase terminals of the winding of an unregulated alternator, which is fed to the input terminals of a rectifier, consisting of two groups of valves connected via a bridge circuit, a constant voltage from the combined anodes and the cathodes of which are respectively supplied to the output terminals of the device, which are used to connect to the load circuit, characterized in that when a short circuit in the load form He switched the operation of the rectifier from a half-wave rectification mode to a half-wave mode, which interrupted the supply of direct voltage from the combined anodes or cathodes of one of the valve groups to the corresponding output terminal of the device, while supplying voltage from the zero terminal of the alternator current winding to it.