RU2522896C2 - Устройство преобразования частоты генератора переменного тока - Google Patents
Устройство преобразования частоты генератора переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522896C2 RU2522896C2 RU2012122346/07A RU2012122346A RU2522896C2 RU 2522896 C2 RU2522896 C2 RU 2522896C2 RU 2012122346/07 A RU2012122346/07 A RU 2012122346/07A RU 2012122346 A RU2012122346 A RU 2012122346A RU 2522896 C2 RU2522896 C2 RU 2522896C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- synchronous
- additional
- amplitude
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных электрических нагрузок напряжением изменяющейся частоты и амплитуды. Устройство содержит три синхронных многофазных генератора, имеющих общий привод, три многофазно - однофазных циклоконвертора с непосредственной связью, систему управления тиристорами, управляющий трехфазный генератор, задатчик частоты и задатчик амплитуды, выходы каждого синхронного генератора подключены к силовым входам соответствующего циклоконвертора, а обмотки возбуждения всех трех синхронных генераторов соединены в "звезду" и подключены к выходам управляющего генератора, эти же выходы подключены к входам систем управления циклоконверторами, а выход задатчика амплитуды подключен ко второму входу управляющего генератора. Устройство содержит источник регулируемого постоянного напряжения, дополнительный задатчик амплитуды, дополнительные обмотки возбуждения в роторе каждого синхронного генератора, дополнительную трехфазную обмотку в статоре каждого синхронного генератора; причем одноименные дополнительные трехфазные обмотки всех синхронных генераторов соединены последовательно в три ветви, которые объединены в схему "звезда" и образуют трехфазный выход со стабильной частотой напряжения, а дополнительные обмотки возбуждения в роторе каждого синхронного генератора объединены в схему "открытый треугольник", к входным концам которого подключен источник регулируемого постоянного напряжения, вход которого соединен с дополнительным задатчиком амплитуды. Возможность отбора мощности для питания потребителей. 6 ил
Description
Изобретение относится к области электротехники и касается вопросов преобразования параметров электрической энергии - частоты и напряжения. Оно может быть использовано для питания различных электрических нагрузок напряжением изменяющейся частоты и амплитуды.
В практике судостроения требуется обеспечить питание трехфазным напряжением переменной частоты такую нагрузку, как, например, гребной электродвигатель, в то же время питание судовых потребителей электроэнергии должно осуществляться трехфазным напряжением с постоянной частотой 50 Гц. Форма напряжения и в первом, и во втором случае должна быть близка к синусоидальной.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату и предлагаемому устройству является устройство преобразования частоты и напряжения генератора переменного тока (патент РФ №2337461 от 27.10.2008 г.), которое позволяет получить трехфазное напряжение с заданной, управляемой частотой и хорошим качеством электроэнергии от трех генераторов переменного тока, приводимых в движение единым механическим приводом, - прототип. Частота выходного напряжения в этом устройстве задается маломощным управляющим генератором, а мощные синхронные генераторы переменного тока генерируют промодулированное по амплитуде выходное напряжение с постоянной несущей частотой, определяемой частотой вращения приводного вала.
Однако это устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что отбор мощности для питания судовых потребителей невозможен, т.к. напряжение на выходе генераторов с частотой 50 Гц промодулировано по амплитуде.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства преобразования частоты генератора переменного тока, обеспечивающего отбор мощности для питания судовых потребителей путем создания дополнительного силового выхода для снятия регулируемого напряжения с неизменной частотой и амплитудой.
Это достигается тем, что в известное устройство преобразования частоты напряжения генератора переменного тока, содержащее три синхронных, многофазных, например трехфазных, генератора переменного тока, имеющих общий привод, обеспечивающий совпадение по частоте и амплитуде синфазных выходных напряжений всех трех синхронных генераторов переменного тока, три многофазно-однофазных циклоконвертера с непосредственной связью нулевой или мостовой схемы, системы управления тиристорами, управляющий трехфазный генератор синусоидального напряжения, задатчик частоты и задатчик амплитуды; при этом выходы каждого синхронного генератора переменного тока подключены к силовым входам соответствующего многофазно-однофазного циклоконвертера, а обмотки возбуждения всех трех синхронных генераторов переменного тока соединены в "звезду" и подключены к выходам управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения, эти же выходы подключены к входам систем управления циклоконвертерами, а выход задатчика амплитуды подключен ко второму входу управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения, по изобретению введены дополнительные обмотки возбуждения, расположенные на роторе каждого синхронного генератора переменного тока, источник регулируемого постоянного напряжения, дополнительный задатчик амплитуды и по одной дополнительной трехфазной обмотке, расположенной на статоре каждого синхронного генератора переменного тока.
Введение дополнительных обмоток возбуждения в ротор каждого синхронного генератора переменного тока, источника регулируемого постоянного напряжения, управляемого задатчиком амплитуды и по одной дополнительной трехфазной обмотке, расположенной на статоре каждого синхронного генератора переменного тока, позволяет получить с дополнительных обмоток статоров регулируемое напряжение с постоянной частотой и стабильной амплитудой для питания общесудовых потребителей, а также с другого выхода (как в прототипе) - напряжения с переменной частотой для питания, например, гребного электродвигателя с возможностью независимого регулирования величины напряжения на каждом выходе устройства.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема соединения дополнительных обмоток статора, соединенных в "звезду", на фиг.3 - формы кривых напряжений на обмотке управления (Uy) и промодулированного (Uм) напряжения фаз статора, на фиг.4 - промодулированные фазные напряжения в векторном виде в синхронных генераторах переменного тока 1, 2, 3, на фиг.5 - напряжения в векторном виде в фазах А синхронных генераторов переменного тока 1, 2, 3, на фиг.6 - результаты суммирования векторов напряжений одной из фаз синхронных генераторов переменного тока (фазы А).
Устройство преобразования частоты генератора переменного тока содержит синхронные генераторы переменного тока 1, 2, 3, которые механически соединены так, чтобы напряжения одноименных фаз были синфазны и трехфазные обмотки статора (основные) подключены к соответствующим силовым входам каждого из многофазно-однофазных циклоконвертеров 4, 5, 6. Основные обмотки возбуждения 7, 8, 9 синхронных генераторов переменного тока 1, 2, 3 соединены в "звезду" и подключены к выходам управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10, задатчик частоты 11 соединен с первым входом, а задатчик амплитуды 12 - со вторым входом управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10. Системы управления циклоконвертерами 13, 14, 15 подключены к выходу управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10. Одноименные фазы дополнительных трехфазных обмоток 16, 17, 18 статора каждого синхронного генератора переменного тока 1, 2, 3 соединены последовательно и подключены к судовым потребителям, получающим напряжение 3×3 80 В неизменной частоты 50 Гц, в то же время дополнительные обмотки возбуждения 19, 20, 21 трех синхронных генераторов переменного тока 1, 2, 3 объединены в схему "открытый треугольник" и подключены к источнику регулируемого постоянного напряжения 22, вход которого соединен с дополнительным задатчиком амплитуды 23.
Устройство работает следующим образом (см. фиг.1).
Синхронные генераторы переменного тока 1, 2, 3 вырабатывают напряжения с одинаковой частотой f1=50 Гц и промудулированное по амплитуде, причем они приводятся во вращение общим приводом. Основные обмотки возбуждения 7, 8, 9 синхронных генераторов переменного тока 1, 2, 3 подключаются к выходам управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10 с заданной переменной частотой f2. В этом случае напряжение на выходах синхронных генераторов переменного тока модулируется по амплитуде синусоидальным напряжением частотой f2 с коэффициентом модуляции 100%.
На силовой вход каждого многофазно-однофазного циклоконвертера 4, 5, 6 подается амплитудно-модулированное трехфазное напряжение с выхода соответствующего синхронного генератора переменного тока 1, 2, 3.
Напряжения каждой фазы управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10 подключаются одновременно к основной обмотке возбуждения 7, 8, 9 какого-либо синхронного генератора переменного тока 1, 2, 3 и к входу системы управления соответствующего циклоконвертера 13, 14, 15. Таким образом, амплитудная модуляция напряжения на входе многофазно-однофазного циклоконвертера и управление циклоконвертером производятся одним и тем же напряжением управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10. Учитывая, что напряжение на выходе циклоконвертера синфазно управляющему напряжению, и тот факт, что на силовом входе циклоконвертера в предлагаемой схеме действует напряжение, амплитудно-модулированное по синусоидальному закону, форма кривой выходного напряжения циклоконвертера будет близка к синусоидальной.
В результате на выходе каждого многофазно-однофазного циклоконвертера 4, 5, 6 формируется напряжение с частотой f2 и формой, близкой к синусоиде. Поскольку модуляция в синхронных генераторах переменного тока и управление циклоконвертерами осуществляется напряжениями управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10, сдвинутыми на 120°, выходное напряжение предлагаемого устройства является трехфазным.
Задатчик частоты 11 подключен к первому входу управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10, и его уставка влияет на выходную частоту управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения, а значит, и всего устройства в целом. Задатчик амплитуды 12 подключается ко второму входу управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения 10. С его помощью можно изменять величину его выходного напряжения, а значит, и амплитуду возбуждения, влияя, таким образом, на величину выходного напряжения с переменной частотой в нагрузке.
Одноименные фазы дополнительных трехфазных обмоток 16, 17, 18 в статорах синхронных генераторов переменного тока 1, 2, 3 соединены пофазно последовательно в три ветви, начала которых соединены в "звезду", а концы подключены к нагрузке 3×3 80 В, 50 Гц. Схема соединения приведена на фиг.2. Такое пофазное соединение позволяет осуществить суммирование напряжений одноименных фаз всех трех синхронных генераторов переменного тока 1, 2, 3.
Фазное напряжение каждого синхронного трехфазного генератора переменного тока 1, 2, 3 представляет собой амплитудно-модулированное напряжение, форма которого изображена на фиг.3. Это напряжение может быть представлено в виде вектора напряжения несущей частоты f1, вращающегося с угловой частотой ω1=2πf1 и двух векторов боковых частот, вращающихся с частотой ω1±Ω, где f2 - угловая частота модуляции (Ω=2πf2). На фиг.5 показаны в векторном виде напряжения фазы А синхронных генераторов переменного тока 1, 2, 3.
На фиг.4 изображены в векторной форме фазные выходные напряжения всех трех синхронных генераторов переменного тока.
Результаты суммирования напряжений одной из фаз, например А, приведены на фиг.6.
Аналогичные процессы в фазах "В" и "С" синхронных генераторов переменного тока позволяют сформировать трехфазную систему несущей частоты синхронных генераторов переменного тока.
Видно, что суммирование векторов напряжений с частотой ω1 приводит к утроению значения фазного напряжения с частотой f1=50 Гц одного синхронного генератора переменного тока. В то же время составляющие с частотами ω1+Ω и ω1-Ω взаимно компенсируются.
Введение дополнительных обмоток возбуждения 19, 20, 21, питаемых постоянным током от источника регулируемого постоянного напряжения 22, позволяет изменять амплитуду только выходного напряжения с частотой 50 Гц.
Можно показать, что при нулевом постоянном токе возбуждения в дополнительных обмотках возбуждения 19, 20, 21 напряжение с частотой 50 Гц в спектре выходного напряжения синхронного генератора переменного тока отсутствует.
Дополнительные обмотки возбуждения 19, 20, 21 уложены в те же пазы ротора, что и основные обмотки возбуждения 7, 8, 9. Однако схема их включения (открытый треугольник) позволяет получить в точках подключения источника регулируемого постоянного напряжения 22 нулевой уровень переменного напряжения, наводимого от тока основных обмоток возбуждения 7, 8, 9.
Таким образом, введение дополнительных обмоток возбуждения на ротор синхронного генератора переменного тока с последующим пофазным суммированием напряжений статора приводит к появлению возможности отбора от синхронного генератора переменного тока трехфазного напряжения с неизменной частотой f1=50 Гц и амплитудой.
При этом устройство, как и прототип, одновременно вырабатывает трехфазное напряжение с переменной частотой.
Форма напряжения на обоих силовых выходах - близка к синусоидальной.
Наличие двух задатчиков амплитуды позволяет независимо регулировать напряжение на каждом силовом выходе устройства.
Claims (1)
- Устройство преобразования частоты генератора переменного тока, содержащее три синхронных, многофазных, например, трехфазных, генератора переменного тока, имеющих общий привод, обеспечивающий совпадение по частоте и амплитуде синфазных выходных напряжений всех трех синхронных генераторов переменного тока, три многофазно - однофазных циклоконвертора с непосредственной связью нулевой или мостовой схемы, системы управления тиристорами, управляющий трехфазный генератор синусоидального напряжения, задатчик частоты и задатчик амплитуды, при этом выходы каждого синхронного генератора переменного тока подключены к силовым входам соответствующего многофазно - однофазного циклоконвертора, а обмотки возбуждения всех трех синхронных генераторов переменного тока соединены в "звезду" и подключены к выходам управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения, эти же выходы подключены к входам систем управления циклоконверторами, а выход задатчика амплитуды подключен ко второму входу управляющего трехфазного генератора синусоидального напряжения, отличающееся тем, что введены источник регулируемого постоянного напряжения, дополнительный задатчик амплитуды, дополнительные обмотки возбуждения в ротор каждого синхронного генератора переменного тока, дополнительная трехфазная обмотка в статор каждого синхронного генератора переменного тока; причем одноименные дополнительные трехфазные обмотки всех синхронных генераторов переменного тока соединены последовательно в три ветви, которые объединены в схему "звезда" и образуют трехфазный выход со стабильной частотой напряжения и амплитудой, а дополнительные обмотки возбуждения в роторе каждого синхронного генератора переменного тока объединены в схему "открытый треугольник", к входным концам которого подключен источник регулируемого постоянного напряжения, вход которого соединен с дополнительным задатчиком амплитуды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122346/07A RU2522896C2 (ru) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Устройство преобразования частоты генератора переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122346/07A RU2522896C2 (ru) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Устройство преобразования частоты генератора переменного тока |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012122346A RU2012122346A (ru) | 2013-12-10 |
| RU2522896C2 true RU2522896C2 (ru) | 2014-07-20 |
Family
ID=49682628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012122346/07A RU2522896C2 (ru) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Устройство преобразования частоты генератора переменного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2522896C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2580843C2 (ru) * | 2013-11-13 | 2016-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство получения регулируемого по частоте напряжения на выходе многофазного генератора переменного тока с постоянной частотой вращения вала |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2175155A (en) * | 1985-04-30 | 1986-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | Paralleling ac converters |
| SU1320120A1 (ru) * | 1984-03-01 | 1987-06-30 | Ленинградское высшее инженерное морское училище им.адм.С.О.Макарова | Электроэнергетическа силова установка судна (ее варианты) |
| RU2337461C1 (ru) * | 2007-04-19 | 2008-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Устройство преобразования частоты и напряжения генератора переменного тока |
-
2012
- 2012-05-31 RU RU2012122346/07A patent/RU2522896C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1320120A1 (ru) * | 1984-03-01 | 1987-06-30 | Ленинградское высшее инженерное морское училище им.адм.С.О.Макарова | Электроэнергетическа силова установка судна (ее варианты) |
| GB2175155A (en) * | 1985-04-30 | 1986-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | Paralleling ac converters |
| RU2337461C1 (ru) * | 2007-04-19 | 2008-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Устройство преобразования частоты и напряжения генератора переменного тока |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012122346A (ru) | 2013-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7944187B2 (en) | Modulation control of power generation system | |
| CA2673578C (en) | Brushless high-frequency alternator and excitation method for three-phase ac power-frequency generation | |
| US8076814B2 (en) | Brushless high-frequency alternator and excitation method for DC, single-phase and multi-phase AC power-frequency generation | |
| US9800194B2 (en) | Power supply unit and electric machine | |
| EP2779428B1 (en) | Variable speed constant frequency system with generator and rotating power converter | |
| Nanoty et al. | Control of designed developed six phase induction motor | |
| Chakraborty et al. | Performance of brushless induction excited synchronous generator | |
| RU2522896C2 (ru) | Устройство преобразования частоты генератора переменного тока | |
| Morozov et al. | Interrelated control of the multi–motor electrical drive | |
| Drozdowski | Speed control of multiphase cage induction motors incorporating supply sequence | |
| RU2580843C2 (ru) | Устройство получения регулируемого по частоте напряжения на выходе многофазного генератора переменного тока с постоянной частотой вращения вала | |
| Choorak et al. | Speed control of asymmetrical two-phase induction machine using three-leg space vector PWM voltage source inverter | |
| Koczara et al. | Smart and decoupled power electronic generation system | |
| RU2337461C1 (ru) | Устройство преобразования частоты и напряжения генератора переменного тока | |
| Chanda | Use of Arno converter and motor-generator set to convert a single-phase AC supply to a three-phase AC for controlling the speed of a three-phase induction motor by using a three-phase to three-phase cycloconverter | |
| Tatsumi et al. | Wind power generation with modified trapezoidal modulation converter for DC connected offshore wind farms | |
| RU2702761C2 (ru) | Маловентильный частотно-регулируемый электропривод и способ управления им | |
| RU2622898C1 (ru) | Система для генерирования электроэнергии трёхфазного переменного тока | |
| RU2617713C2 (ru) | Малогабаритный высокооборотный судовой генераторный агрегат | |
| Masoud et al. | Performance evaluation of eleven-phase induction machine with different PWM techniques | |
| RU2571846C1 (ru) | Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе | |
| SU729776A1 (ru) | Машинно-вентильный источник трехфазного напр жени стабильной частоты | |
| RU2478255C1 (ru) | Устройство управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором | |
| RU2253937C2 (ru) | Синхронный генератор автономного источника электроснабжения | |
| Sardyoung et al. | Single-phase AC/DC/AC converter system for a grid-connected asymmetrical parameter type two-phase induction generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150601 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180405 |