RU38253U1 - SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE - Google Patents
SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU38253U1 RU38253U1 RU2003103062/20U RU2003103062U RU38253U1 RU 38253 U1 RU38253 U1 RU 38253U1 RU 2003103062/20 U RU2003103062/20 U RU 2003103062/20U RU 2003103062 U RU2003103062 U RU 2003103062U RU 38253 U1 RU38253 U1 RU 38253U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diode
- thyristor
- field winding
- rectifier
- pulse generator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
Устройство импульсного возбуждения синхронной машиныSynchronous machine pulse excitation device
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах возбуждения синхронных машин. К аналогам устройства относятся;The utility model relates to electrical engineering and can be used in excitation systems of synchronous machines. Analogs of the device include;
1.Устройство для управления тиристорным выпрямителем. Авторское свидетельство СССР №551796 кл. Н02Р 13/16. опубл. в БИ, 1977, №11.1. A device for controlling a thyristor rectifier. USSR copyright certificate No. 551796 class. H02P 13/16. publ. in BI, 1977, No. 11.
2.Кузнецов И.Е.. Кулаков Ю.П., Релин А.Б. Анализ коммутационных процессов и повышение коэффициента мощности тиристорного возбудительного устройства МОЩНОГО синхронного двигателя. - Электротехн. пром-сть. Сер. Преобразовательная техника, 1975, вып. 7(66). с. 18-22.2. Kuznetsov I.E. Kulakov Yu.P., Relin A.B. Analysis of switching processes and increasing the power factor of the thyristor excitation device of a POWERFUL synchronous motor. - Electrotechn. industry. Ser. Converting Technology, 1975, no. 7 (66). from. 18-22.
3.Абрамович Б.Н. и др. Электромеханические комплексы с синхронным двигателем и тиристорным возбуждением С.-Петербург: Наука. 1995. с. 149. 150,209.3.Abramovich B.N. et al. Electromechanical complexes with a synchronous motor and thyristor excitation St. Petersburg: Science. 1995.S. 149. 150.209.
4.Суворов П.А. Статический возбудитель с высоким коэффициентом мощности. - Промышленная энергетика, 1980, №12, с. 23-25.4.Suvorov P.A. Static exciter with a high power factor. - Industrial Energy, 1980, No. 12, p. 23-25.
В аналоге 1 приведен тиристорный возбудитель синхронных двигателей, содержащих трехфазный источник переменного напряжения, тиристорный выпрямитель, входные цепи которого подключены к указанному трехфазному источнику напряжения, а выходные цепи постоянного тока - к обмотке возбуждения синхронной машины. Для повышения коэффициента мощности возбудителя при глубоком регулировании напряжения в схему аналога введен дополнительный управляемый вентиль, включенный между нулевым выводомIn analogue 1, a thyristor exciter of synchronous motors containing a three-phase AC voltage source, a thyristor rectifier, the input circuit of which is connected to the specified three-phase voltage source, and the output DC circuit to the excitation winding of a synchronous machine, is shown. To increase the power factor of the pathogen with deep voltage regulation, an additional controllable valve connected between the zero output is introduced into the analog circuit
H02P9/14 H02P9 / 14
трехфазного источника напряжения (вторичной обмоткой трансформатора) и одним из полюсов тиристорного выпрямителя. Недостатком устройства 1J является повышение сложности схемы, обусловленное введением дополнительного вентиля и схемы управления указанным вентилем.a three-phase voltage source (secondary winding of the transformer) and one of the poles of the thyristor rectifier. A disadvantage of device 1J is an increase in circuit complexity due to the introduction of an additional valve and a control circuit for said valve.
В аналоге 2 приведен тиристорный возбудитель, в котором, с целью повышения коэффициента мощности, обмотка возбуждения шунтирована вентилями, которые увеличивают коэффициент мощности преобразователя примерно на 30%. Недостатком устройства 2 является повышение сложности схемы, обусловленное введением дополнительных вентилей.In analogue 2, a thyristor exciter is shown, in which, in order to increase the power factor, the field winding is shunted by valves that increase the power factor of the converter by about 30%. The disadvantage of device 2 is the increased complexity of the circuit due to the introduction of additional valves.
В аналоге 3 приведен тиристорный возбудитель синхронного двигателя, содержащий трехфазный источник переменного напряжения, тиристорный выпрямитель, входные цепи которого подключены к указанному трехфазному источнику напряжения, а выходные цепи постоянного тока - к обмотке возбуждения содержащей схему гашения поля ротора. Гашение поля производится переводом тиристорного выпрямителя в инверторный режим. К недостатку устройства относится нарушение режима инвертирования и повышение времени гашения поля ротора при отключении источника трехфазного напряжения от питающей сети переменного тока. т.к. при этом ток, генерируемый индуктивной нагрузкой - обмоткой возбуждения, замыкается через последний включенный тиристор, и время спадания тока возрастает в десятки раз по сравнению с режимом инвертирования.Analogue 3 shows a thyristor exciter of a synchronous motor containing a three-phase AC voltage source, a thyristor rectifier, the input circuit of which is connected to the specified three-phase voltage source, and the output DC circuit to the excitation winding containing the damping circuit of the rotor field. Field blanking is performed by transferring the thyristor rectifier into inverter mode. The disadvantage of this device is a violation of the invert mode and an increase in the damping time of the rotor field when the three-phase voltage source is disconnected from the AC mains. because in this case, the current generated by the inductive load, the excitation winding, closes through the last thyristor turned on, and the current decay time increases tens of times compared with the invert mode.
Наиболее близким по составу и по энергетическим показателям к описываемому устройству является тиристорный возбудитель, приведенный вThe closest in composition and energy indicators to the described device is a thyristor pathogen, given in
В прототипе 4 приведена схема статического возбудителя с высокимIn the prototype 4 shows a diagram of a static pathogen with high
значением cos ф 0,958. Для получения таких энергетических показателей в силовой трансформатор введена дополнительная трехфазная вольтодобавочная обмотка, нулевые точки которой замыкаются при помощи трех тиристоров, снабженных схемой управления, а в силовой выпрямитель введены дополнительно три диода. Таким образом, выпрямитель имеет два последовательно соединенные моста: управляемый и неуправляемый, причем средняя группа вентилей является составной частью обоих мостов. Недостатком прототипа 4 является сложность выпрямителя и трансформатора и необходимость введения цепей управления дополнительными тиристорами. Вthe value of cos f is 0.958. To obtain such energy indicators, an additional three-phase boost winding is introduced into the power transformer, the zero points of which are closed using three thyristors equipped with a control circuit, and three additional diodes are introduced into the power rectifier. Thus, the rectifier has two bridges connected in series: controlled and uncontrolled, and the middle group of valves is an integral part of both bridges. The disadvantage of prototype 4 is the complexity of the rectifier and transformer and the need to introduce control circuits for additional thyristors. IN
возбудителе по схеме 4 так же, как в аналогах 1 - 3. прекращается режим инвертирования при отключении напряжения питающей сети и многократно (более чем в 10 раз) увеличивается время спадания тока возбуждения.the exciter according to scheme 4, as in analogues 1 - 3. The inversion mode stops when the supply voltage is turned off, and the decay time of the excitation current increases many times (more than 10 times).
Целью полезной модели является упрощение аппаратной базы устройства, повышение коэффициента мощности и получение режима быстрого гашения поля при отключении напряжения питания, а также эффективное снижение колебаний ротора при резко-переменной нагрузке.The purpose of the utility model is to simplify the hardware base of the device, increase the power factor and obtain the mode of quick damping of the field when the power supply is turned off, as well as the effective reduction of rotor oscillations at a sharply variable load.
Цель достигается тем, что преобразователь выполнен из диодного выпрямителя: силового транзисторного ключа, например, транзисторного IGBTмодуля, включенного последовательно с обмоткой возбуждения и выходными цепями указанного выпрямителя; диода, соединенного последовательно с резистором и включенного параллельно обмотке возбуждения катодом к плюсовому выводу обмотки возбуждения; тиристора, включенного встречнопараллельно указанному диоду; системы программного управления ключевым элементом.The goal is achieved in that the converter is made of a diode rectifier: a power transistor switch, for example, a transistor IGBT module, connected in series with the field winding and the output circuits of the specified rectifier; a diode connected in series with the resistor and connected in parallel to the field winding by the cathode to the positive terminal of the field coil; a thyristor connected in parallel to the specified diode; software control systems are a key element.
На рисунке приведена блок-схема устройства.The figure shows a block diagram of the device.
Устройство содержит источник переменного напряжения 1; выпрямитель 2; силовой транзисторный ключ 3, выполненный, например, в виде транзисторного IGBT-модуля; систему программного управления, состоящую из автоматического регулятора возбуждения (АРВ) 7, блока релейного переключения частоты импульсов 8, генератора импульсов с регулируемой скважностью 5, драйвера 4; датчик тока возбуждения 6, выполненный, например, на базе датчика Холла.The device contains an AC voltage source 1; rectifier 2; power transistor switch 3, made, for example, in the form of a transistor IGBT module; a program control system consisting of an automatic excitation controller (ARV) 7, a relay switching unit for a pulse frequency 8, a pulse generator with an adjustable duty cycle 5, driver 4; the excitation current sensor 6, made, for example, based on the Hall sensor.
На вход блоков 7, 8 подключены выходная цепь датчика 6, измерительные цепи тока 11 и напряжения 10 статора синхронной машины 13; блок гашения поля ротора 9, содержащий резистор 17 и последовательно включенные с резистором 17 диод 16 и тиристор 14, блок 9 включен параллельно обмотке возбуждения 12. Силовой транзисторный ключ 3 и датчик тока 6 включены последовательно с обмоткой возбуждения 12 и подключены к выходам + и - выпрямителя 2.At the input of blocks 7, 8 are connected the output circuit of the sensor 6, the measuring circuit of the current 11 and voltage 10 of the stator of the synchronous machine 13; the rotor field damping unit 9, comprising a resistor 17 and a diode 16 and a thyristor 14 connected in series with a resistor 17, a block 9 is connected in parallel with the field winding 12. A power transistor switch 3 and a current sensor 6 are connected in series with the field winding 12 and are connected to the + and - outputs rectifier 2.
Устройство работает следующим образом;The device operates as follows;
Силовой транзисторный ключ 3 работает в импульсном режиме и подает на обмотку возбуждения 12 синхронного двигателя 13 последовательность импульсов фиксированной частоты, например, f 6 кГц, с постоянной амплитудой, равной напряжению диодного моста 2, и с изменяющейся скважностью, определяемой автоматическим регулятором возбуждения 7 иThe power transistor switch 3 operates in a pulsed mode and supplies a series of pulses of a fixed frequency, for example, f 6 kHz, with a constant amplitude equal to the voltage of the diode bridge 2 and with varying duty cycle determined by the automatic excitation regulator 7 and
драйвером 4. Так как период следования импульсов Т мал по сравнению с электромагнитной постоянной обмотки возбуждения, то средняя величина напряжения за период практически не изменяется. Она колеблется около среднего значения, зависящего от скважности импульсов управления Ои ТЛи, или, что то же самое, от коэффициента заполнения импульсов Кз 1/Ои 1иЯ. Изменение последнего в пределах О Кз 1 в зависимости от величины управляющего сигнала позволяет получить соответствующее изменение тока возбуждения от нуля до максимального значения.driver 4. Since the pulse repetition period T is small in comparison with the electromagnetic constant of the excitation winding, the average voltage value for the period practically does not change. It fluctuates around the average value, which depends on the duty cycle of the control pulses Ои ТЛи, or, what is the same, on the duty cycle of pulses Кз 1 / Ои 1иЯ. A change in the latter within the limits of О Кз 1 depending on the magnitude of the control signal allows one to obtain a corresponding change in the excitation current from zero to the maximum value.
Высокий КПД импульсного устройства возбуждения достигается за счет того, что силовой транзисторный ключ 3, например, транзисторный модуль, в импульсном режиме работы имеет только два состояния - насыщения и отсечки. В первом из них ток транзисторного модуля максимален, а падение напряжения на нем мало (1 - 1.5 В), во втором - наоборот. В результате тепловые потери в транзисторном модуле относительно малы. Они определяются остаточным падением напряжения в насыщенном режиме и током утечки закрытого транзисторного модуля. Блок релейного переключения частоты 8 вступает в работу при значительных набросах нагрузки, обеспечивая квазиоптимальное демпфирование колебаний ротора за счет релейного изменения частоты импульсов управления генератора импульсов 5.High efficiency of a pulsed excitation device is achieved due to the fact that the power transistor switch 3, for example, a transistor module, in a pulsed mode of operation has only two states - saturation and cutoff. In the first of them, the current of the transistor module is maximum, and the voltage drop across it is small (1 - 1.5 V), in the second - vice versa. As a result, the heat loss in the transistor module is relatively small. They are determined by the residual voltage drop in saturated mode and the leakage current of the closed transistor module. The relay switching unit of the frequency 8 comes into operation with significant load drops, providing quasi-optimal damping of the rotor vibrations due to the relay change in the frequency of the control pulses of the pulse generator 5.
Устройство обеспечивает величину коэффициента мощности устройства, близкую к единице, т. к. при работе силового транзисторного ключа 3 в режиме широтно-импульсного регулирования с высокой частотой, во много раз превышающей частоту питающей сети, в цепи источника переменного напряжения отсутствует фазовый сдвиг между током и напряжением при любых величинах выпрямленного тока.The device provides a device power factor value close to unity, because when the power transistor switch 3 is operating in pulse-width regulation mode with a high frequency many times higher than the frequency of the supply network, there is no phase shift between the current and voltage at any rectified current values.
Гашение поля ротора выполняется при отключении силового транзисторного ключа 3, что происходит либо по внешнему сигналу, либо при отключении питания источника 1. Одновременно производится замыкание контакта 15 в цепи управления тиристором 14. При замыкании контакта 15 включается тиристор 14, цепь обмотки возбуждения 12, обладающая большой индуктивностью, замыкается через тиристор 14 на резистор 17. При величине сопротивления резистора 17, равной 10-кратной величине сопротивления обмотки возбуждения 12, процесс гашения поля ротора происходит в течение времени, равного или близкого времени инверторного гашения.The rotor field is suppressed when the power transistor switch 3 is turned off, which occurs either by an external signal or when the power of the source 1 is turned off. At the same time, terminal 15 is closed in the thyristor 14 control circuit. When terminal 15 is closed, the thyristor 14 is turned on, the field circuit 12 having a large inductance, closes through the thyristor 14 to the resistor 17. When the resistance value of the resistor 17 is equal to 10 times the resistance of the field winding 12, the process of damping the rotor field occurs during a time equal to or close to the inverter blanking time.
Новым в полезной модели является применение в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянный ток возбуждения силового транзисторного ключа 3, работающего в режиме широтно-импульсного регулирования с частотой, существенно (более чем в 100 раз) превышающей частоту питающей сети, и включенного на выход диодного выпрямителя последовательно с обмоткой возбуждения. Управление током возбуждения производится генератором импульсов регулируемой скважности, на вход которого подключены выходные цепи автоматического регулятора возбуждения и блок релейного переключения импульсов, который обеспечивает демпфирование колебаний ротора.New in the utility model is the use of a power transistor switch 3 operating as an AC / DC converter operating in pulse-width regulation mode with a frequency that is significantly (more than 100 times) higher than the frequency of the supply network and connected in series with the diode rectifier output with field winding. The excitation current is controlled by an adjustable duty cycle pulse generator, to the input of which the output circuits of the automatic excitation controller and the pulse switching relay block are connected, which provides damping of the rotor oscillations.
По сравнению с тиристорными преобразователями устройство имеет высокий (близкий к единице) коэффициент мощности, гашение поля производится с высокой скоростью при отключении напряжения питания.Compared with thyristor converters, the device has a high (close to unity) power factor, field blanking is performed at high speed when the supply voltage is turned off.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003103062/20U RU38253U1 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003103062/20U RU38253U1 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU38253U1 true RU38253U1 (en) | 2004-05-27 |
Family
ID=36389563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003103062/20U RU38253U1 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU38253U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581650C1 (en) * | 2015-02-24 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Power unit with controlled reactive power, magnitude and phase of voltage |
-
2003
- 2003-01-29 RU RU2003103062/20U patent/RU38253U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581650C1 (en) * | 2015-02-24 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Power unit with controlled reactive power, magnitude and phase of voltage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Blaabjerg et al. | Improved modulation techniques for PWM-VSI drives | |
Trzynadlowski et al. | A hybrid, current-source/voltage-source power inverter circuit | |
KR101409517B1 (en) | Electronic commutator circuits | |
KR950035037A (en) | Control circuit for inductive load | |
Yadav et al. | Application of Modified Three Phase Conduction Method to Minimize Torque Ripple in BLDC Motor | |
RU2361356C1 (en) | Method and device for control of asynchronous motor | |
RU2579439C2 (en) | Selective control of ac engine or dc engine | |
RU38253U1 (en) | SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE | |
Hao et al. | A switched reluctance motor drive system for storage battery electric vehicle in coal mine | |
CZ283862B6 (en) | Method and circuit arrangement for driving permanently excited electric single-phase ac machines | |
AU606945B2 (en) | Method and device for braking a squirrel-cage motor | |
EP1126590A3 (en) | Power unit including a three-phase generator and a cycloconverter having three-phase input voltage and single phase output voltage | |
RU2361264C2 (en) | Method of ac voltage control | |
RU2530532C1 (en) | Asynchronous motor soft start-up device | |
Deshmukh et al. | Unity Power Factor Three Phase Induction Motor Drive Using Combined Extinction Angle and PWM Controlled Technique | |
SU1750015A1 (en) | Ac drive unit | |
RU2085019C1 (en) | Induction motor speed governor | |
SU1092689A1 (en) | Asynchronous rectifier stage | |
RU2116897C1 (en) | Dc drive | |
Jangid et al. | SOFT STARTER FOR INDUCTION MOTOR | |
RU2341003C1 (en) | Method of autonomous matched resonant inverter control | |
Shah et al. | Chopper based speed control of DC motor | |
SU1241391A1 (en) | Device for braking variable-frequency synchronous electric motor | |
Kaňuch et al. | DC drive for universal motor | |
Kamashetty et al. | Implementation of Cycloconverter for Speed Control of Induction Motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20040130 |