RU2305354C2 - Method for protecting self-excited generator - Google Patents

Method for protecting self-excited generator Download PDF

Info

Publication number
RU2305354C2
RU2305354C2 RU2005118453/09A RU2005118453A RU2305354C2 RU 2305354 C2 RU2305354 C2 RU 2305354C2 RU 2005118453/09 A RU2005118453/09 A RU 2005118453/09A RU 2005118453 A RU2005118453 A RU 2005118453A RU 2305354 C2 RU2305354 C2 RU 2305354C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
excitation
pulse
voltage
self
Prior art date
Application number
RU2005118453/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Николаевич Макаренко (UA)
Валентин Николаевич Макаренко
Виктор Михайлович Ткаченко (UA)
Виктор Михайлович Ткаченко
Николай Николаевич Рачок (UA)
Николай Николаевич Рачок
Иван Николаевич Бандура (UA)
Иван Николаевич Бандура
Original Assignee
НПП "ХАРТРОН-ЭКСПРЕСС Лтд" (ООО)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by НПП "ХАРТРОН-ЭКСПРЕСС Лтд" (ООО) filed Critical НПП "ХАРТРОН-ЭКСПРЕСС Лтд" (ООО)
Application granted granted Critical
Publication of RU2305354C2 publication Critical patent/RU2305354C2/en

Links

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: proposed method that can be used in off-line power supply systems feeding railway cars equipped with self-excited generators for regulating generator field current includes generator disconnection, selection of pulses arriving from pulse-width modulator with respect to their length, as well as de-energizing of field coil and de-excitation of generator in case pulse length is not kept within desired range. To this end single clocking failures are corrected and generator serviceability is recovered.
EFFECT: reduced transients, enlarged service life of switching devices, enhanced operating reliability, reduced mass, size, and cost, unambiguous trouble location.
1 cl, 1 dwg

Description

Способ защиты электрогенератора самовозбуждения относится к электротехнике и может быть использован в системах автономного электроснабжения железнодорожных вагонов с электрогенераторами самовозбуждения для регулирования тока возбуждения электрогенераторов.The method of protection of self-excitation electric generator relates to electrical engineering and can be used in autonomous power supply systems of railway cars with self-excitation electric generators for regulating the excitation current of electric generators.

Известный способ, взятый в качестве прототипа (см. Устройство регулирования и управления системы автономного энергоснабжения ДУГГ28Б. Техническое описание 2470.072-973:61/9, стр.2, 9. Функциональная схема 2470.072-974:61/9, стр.1, Берлин, 1993 г.), обеспечивает защиту электрогенератора самовозбуждения при сбоях или отсутствии тактирования напряжения возбуждения таким образом, что напряжение на обмотке возбуждения (Uов) интегрируют и при интегральном значении, превышающем допустимое (∫UОВ>Uдоп), закорачивают выход электрогенератора, при этом током короткого замыкания включают линейный автомат защиты (ЛАЗ), который отключает электрогенератор.The known method, taken as a prototype (see. Regulation and control device of an autonomous energy supply system DUGG28B. Technical description 2470.072-973: 61/9, page 2, 9. Functional diagram 2470.072-974: 61/9, page 1, Berlin , 1993 YG) protects the generator self-excitation in case of failures or absence of a timing drive voltage so that the voltage at the excitation winding (U s) is integrated and the integrated value exceeding the allowable (∫U RH> U ext) shorted output of the power generator, while short-circuit current include linear circuit breaker (FFA), which disconnects the power generator.

Недостатки этого способа защиты электрогенератора самовозбуждения:The disadvantages of this method of protecting the self-excitation generator:

- значительные переходные процессы при коммутации токов короткого замыкания электрогенератора, что ухудшает помехообстановку для электронной аппаратуры;- significant transient processes when switching short-circuit currents of an electric generator, which worsens the noise situation for electronic equipment;

- снижение ресурса коммутационных элементов и, следовательно, эксплуатационной надежности;- reducing the resource of switching elements and, therefore, operational reliability;

- ограниченный диапазон функционирования по входному напряжению электрогенератора Uг (только при Uов>Uдоп);- a limited range of operation according to the input voltage of the generator U g (only when U s > U ext );

- при одиночных сбоях от воздействия помех ЛАЗ отключает электрогенератор и для возобновления рабочих функций требуется вмешательство обслуживающего технического персонала, что усложняет эксплуатацию;- in case of single failures from the effects of interference, the LAZ disconnects the generator and for the resumption of work functions requires the intervention of maintenance personnel, which complicates the operation;

- после отключения ЛАЗ невозможно однозначно определить причину, что увеличивает время на поиск неисправности;- after shutting down the LAZ, it is impossible to unambiguously determine the cause, which increases the time for troubleshooting;

- значительные массогабаритные характеристики и высокая стоимость при реализации;- significant weight and size characteristics and high cost during implementation;

- повышенная вероятность отказа центробежной муфты от перегрузки при работе с Тии макс, особенно в момент включения, так как в этом случае будет происходить более интенсивное нарастание возбуждения электрогенератора при низкой скорости вращения оси, когда муфта еще не включена.- increased probability of centrifugal clutch failure from overload when working with T and > T and max , especially at the time of switching on, since in this case there will be a more intense increase in excitation of the electric generator at a low axis rotation speed when the clutch is not yet turned on.

Поставлена задача уменьшить переходные процессы при работе устройства, повысить ресурс коммутационных элементов и надежность, парировать одиночные сбои, локализовать место неисправности, понизить стоимость защиты электрогенератора, расширить диапазон функционирования применительно к напряжению электрогенератора, уменьшить вероятность отказа центробежной муфты от перегрузки.The task is to reduce transients during operation of the device, increase the resource of switching elements and reliability, counter single failures, localize the place of failure, lower the cost of protection of the electric generator, expand the range of operation in relation to the voltage of the electric generator, and reduce the likelihood of centrifugal clutch failure from overload.

Поставленная задача решается тем, что в способе защиты электрогенератора самовозбуждения, который заключается в том, что отключают электрогенератор в соответствии с полезной моделью, селектируют длительность импульсов от широтно-импульсного модулятора и в случае, если длительность импульсов не находится в заданном диапазоне, обесточивают обмотку возбуждения и развозбуждают электрогенератор.The problem is solved in that in the method of protecting the self-excitation electric generator, which consists in disconnecting the electric generator in accordance with the utility model, the pulse duration is selected from the pulse-width modulator, and if the pulse duration is not in the specified range, the excitation winding is de-energized and excite the electric generator.

Суть предлагаемого способа поясняется устройством защиты, блок-схема которого приведена на чертеже.The essence of the proposed method is illustrated by a protection device, a block diagram of which is shown in the drawing.

Устройство защиты содержит линейный автомат защиты (ЛАЗ) 1 с дистанционно-управляемым расцепителем, силовой ключ 2, устройство управления 3 силовым ключом, блок мощности 4, селектор длительности 5, обмотку возбуждения 6 электрогенератора, бистабильное устройство 7, устройство 8 временной задержки сигнала, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 9, электрогенератор 10.The protection device contains a linear circuit breaker (LAZ) 1 with a remotely controlled release, a power switch 2, a control device 3 with a power switch, a power unit 4, a selector 5, an excitation winding 6 of the generator, a bistable device 7, a device 8 time delay signal, latitudinal pulse modulator (PWM) 9, generator 10.

Устройство защиты работает следующим образом.The protection device operates as follows.

Напряжение от электрогенератора самовозбуждения (Uг) через линейный автомат защиты (ЛАЗ) 1 подается на вход силового ключа 2, выход которого соединен с обмоткой возбуждения 6.The voltage from the self-excitation generator (U g ) through a linear circuit breaker (LAZ) 1 is supplied to the input of the power switch 2, the output of which is connected to the excitation winding 6.

Тактовые импульсы переменной длительности Ти от 0 до Ти макc с выхода ШИМ 9 подводятся ко входу устройства управления 3 и коммутируют силовой ключ 2, в результате чего на обмотке возбуждения появляются импульсы напряжения возбуждения с уровнем примерно Uг, длительность которых повторяет длительность тактовых импульсов от ШИМ.Clock pulses of variable duration T and from 0 to T and max from the PWM output 9 are fed to the input of the control device 3 and switch the power switch 2, as a result of which excitation voltage pulses with a level of approximately U g appear on the field winding, the duration of which repeats the duration of the clock pulses from PWM.

Изменением длительности импульсов напряжения возбуждения Ти=0...Ти макс осуществляется регулирование выходных параметров электрогенератора.By changing the pulse duration of the excitation voltage T and = 0 ... T and max , the output parameters of the generator are regulated.

Регулируемые величины, как-то: напряжение установки (Uу), ток батареи (IБ), ток генератора (Iг), ток возбуждения замеряются измерительными звеньями, сравниваются с заданными значениями и обрабатываются соответствующими регулирующими усилителями. Выходные напряжения этих регулирующих усилителей подаются широтно-импульсному модулятору. Выходное напряжение того усилителя, значение измерения которого максимально превышает заданное значение, здесь сравнивается с пилообразным напряжением частотой около 1 кГц и преобразовывается в прямоугольный сигнал, длительность которого соответствует напряжению регулирующего усилителя. Этот прямоугольный сигнал управляет вышеуказанным силовым ключом. Таким образом, при работающем электрогенераторе через тактированное напряжение возбуждения обеспечивается средний ток возбуждения, поддерживающий регулируемые значения параметров.Adjustable values, such as: unit voltage (U y ), battery current (I B ), generator current (I g ), excitation current are measured by measuring links, compared with set values and processed by appropriate control amplifiers. The output voltages of these control amplifiers are supplied to a pulse-width modulator. The output voltage of that amplifier, the measurement value of which exceeds the set value as much as possible, is compared here with a sawtooth voltage with a frequency of about 1 kHz and converted into a rectangular signal, the duration of which corresponds to the voltage of the control amplifier. This square-wave signal controls the above power switch. Thus, when the generator is operating through a clocked excitation voltage, an average excitation current is provided that supports adjustable parameter values.

При приближении, например Iг, к максимально-допустимому значению длительность импульсов с выхода ШИМ уменьшается, соответственно уменьшается и длительность импульсов напряжения возбуждения практически до 0, электрогенератор развозбуждается, ток генератора уменьшается, увеличивается разность между Iг макс и Iг текущ и длительность импульсов с выхода ШИМ начинает увеличиваться, может быть, до Ти макс.When approaching, for example, I g , to the maximum allowable value, the pulse width from the PWM output decreases, and the pulse voltage of the excitation voltage decreases to almost 0, the generator is de-energized, the generator current decreases, the difference between I g max and I g current and pulse duration increases from the output, the PWM starts to increase, perhaps to T and max .

Одновременно импульсы от ШИМ поступают на вход селектора длительности 5. Как только Тии макс, например, при воздействии мощной помехи, сигнал с выхода селектора длительности 5 через устройство управления 3 и силовой ключ 2 блокирует токовую связь электрогенератора с обмоткой возбуждения 6. После пропадания помехи и возврата длительности импульсов ШИМ в норму, снимается сигнал блокировки и возобновляется тактирование напряжения возбуждения.At the same time, pulses from the PWM are fed to the input of a selector of duration 5. As soon as T and > T and max , for example, when exposed to powerful interference, the signal from the output of the selector of duration 5 through the control device 3 and the power switch 2 blocks the current connection of the generator with the excitation winding 6. After the interference disappears and the PWM pulse duration returns to normal, the blocking signal is removed and the excitation voltage clocking resumes.

Таким образом, при воздействии единичных мощных помех на тракт тактирования от ШИМ, после снятия помехи, автоматически восстанавливается работоспособность устройства. В случае отказа ШИМ или неисправности линии связи с ШИМ силовой ключ 2 остается заблокированным.Thus, when a single powerful interference occurs on the clock path from the PWM, after removing the interference, the device’s operability is automatically restored. In the event of a PWM failure or a fault in the communication line with the PWM, the power switch 2 remains locked.

Только при коротком замыкании силового ключа 2 на обмотке возбуждения будет присутствовать постоянное напряжение (+Ur), от которого срабатывает бистабильное устройство 7 и его выходной сигнал через устройство временной задержки 8 поступает на дистанционно-управляемый расцепитель ЛАЗ 1 и отключает электрогенератор 10.Only with a short circuit of the power switch 2, a constant voltage (+ U r ) will be present on the field winding, from which the bistable device 7 is activated and its output signal through the time delay device 8 is fed to a remotely controlled LAZ 1 release and turns off the generator 10.

Таким образом предложенный способ позволяет:Thus, the proposed method allows you to:

- уменьшить переходные процессы, т.к. работа производится токами управления, которые значительно меньше токов короткого замыкания прототипа;- reduce transients, because the work is done by control currents, which are significantly less than the short circuit currents of the prototype;

- увеличить ресурс коммутационных элементов и повысить эксплуатационную надежность;- increase the resource of switching elements and increase operational reliability;

- парировать одиночные сбои тактирования и автоматически восстанавливать работоспособность;- fend off single clock failures and automatically restore performance;

- обеспечить низкие массогабаритные характеристики и низкую стоимость при реализации;- to provide low weight and size characteristics and low cost during implementation;

- однозначно локализовать место неисправности и тем самым повысить коэффициент готовности вагонов за счет сокращения времени на поиск неисправности и восстановление рабочих функций, а именно:- unambiguously localize the place of the malfunction and thereby increase the coefficient of availability of cars by reducing the time to search for malfunctions and restore working functions, namely:

а) силовой ключ заблокирован - отказ тракта управления от ШИМ;a) the power switch is blocked - failure of the control path from the PWM;

б) ЛАЗ 1 выключен - короткое замыкание силового ключа в блоке мощности;b) LAZ 1 is off - a short circuit in the power switch in the power unit;

- уменьшить вероятность отказа центробежной муфты при сбоях или отсутствии тактирования напряжения возбуждения поскольку селектор длительности импульсов блокирует силовой ключ при Тии макс и тем самым исключает возможность нештатного нарастания возбуждения электрогенератора;- reduce the likelihood of a centrifugal clutch failure in the event of a failure or lack of clocking of the excitation voltage, since the pulse duration selector blocks the power switch at T and > T and max, and thereby eliminates the possibility of an abnormal increase in the excitation of the generator;

- расширить диапазон функционирования применительно к выходному напряжению электрогенератора Uг, поскольку электрогенератор может быть отключен уже при напряжении на обмотке возбуждения, несколько большем начального, обусловленного остаточным намагничиванием магнитного сердечника электрогенератора (≈10 В).- expand the range of operation with respect to the output voltage of the generator U g , since the generator can be turned off even when the voltage on the field winding is slightly larger than the initial one, due to the residual magnetization of the magnetic core of the generator (≈10 V).

Claims (1)

Способ защиты электрогенератора самовозбуждения при сбоях или отсутствии тактирования напряжения возбуждения, который заключается в том, что отключают электрогенератор, отличающийся тем, что селектируют длительность импульсов от широтно-импульсного модулятора и в случае, если длительность импульсов не находится в заданном диапазоне, обесточивают обмотку возбуждения и развозбуждают электрогенератор.A method of protecting the self-excitation electric generator in case of failures or the absence of clocking of the excitation voltage, which consists in turning off the electric generator, characterized in that the pulse duration is selected from the pulse-width modulator, and if the pulse duration is not in a predetermined range, the excitation winding is de-energized and excite the electric generator.
RU2005118453/09A 2005-05-04 2005-06-14 Method for protecting self-excited generator RU2305354C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200504238 2005-05-04
UA200504238 2005-05-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2305354C2 true RU2305354C2 (en) 2007-08-27

Family

ID=38597225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005118453/09A RU2305354C2 (en) 2005-05-04 2005-06-14 Method for protecting self-excited generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2305354C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102957130A (en) * 2012-11-16 2013-03-06 国电南瑞科技股份有限公司 Cascading field suppression circuit with magnetic field circuit breakers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Устройство регулирования и управления системы автономного энергоснабжения ДУГГ28Б. Техническое описание 2470.072-973:61/9, с.2, 9, Функциональная схема 2470.072-974:61/9, с.1, Берлин, 1993. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102957130A (en) * 2012-11-16 2013-03-06 国电南瑞科技股份有限公司 Cascading field suppression circuit with magnetic field circuit breakers
CN102957130B (en) * 2012-11-16 2015-09-16 国电南瑞科技股份有限公司 A kind of tandem type field circuit breaker demagnetization circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5117325A (en) Controllable recloser for power line
US8299762B2 (en) Starting/generating system with multi-functional circuit breaker
US5850138A (en) Control circuit for electrical generator
EP2482445B1 (en) Independent, redundant overvoltage protection for a generator
EP1787384B1 (en) Method and apparatus for generator control
KR101740075B1 (en) A protection arrangement of an electric power system
US8058851B2 (en) Generator control unit with fast field discharge
JP4361470B2 (en) Power supply system with lightning detection means
US7365520B2 (en) Vehicle-generator output voltage control apparatus
EP2045910B1 (en) Starter/generator system with control to address a voltage rise
JP2004208488A (en) Power generation control system
RU2305354C2 (en) Method for protecting self-excited generator
CA2656319A1 (en) System and method for mitigating an electrical arc fault
CN108370230B (en) multistage synchronous generator
JP4400069B2 (en) Power supply unit that performs control by status monitoring
US20230231506A1 (en) Protection apparatus and brushless motor system
US10658958B2 (en) Genset
RU90276U1 (en) PROTECTIVE-REGULATING KIT FOR CONTROLLING THE WORK OF THE WAGON GENERATOR
KR101021259B1 (en) Onen phase relay circuit and open phase warning circuit for three phase motor
UA9974U (en) Method for protecting a self-excited electric generator
JP2005229702A (en) Method of reducing energy loss in power supply system, and power supply system
CN109291797B (en) Device and method for providing electrical protection, electrical system and mobile charging vehicle
JP3346537B2 (en) Lightning surge protection circuit
JP2020519229A (en) Wireless charging receiver
KR200301007Y1 (en) Uninterruptible power supply

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120615