RU38253U1 - SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE - Google Patents

SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE Download PDF

Info

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
Application number
RU2003103062/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.А. Баринов
Ф.Д. Дубинин
Б.В. Яковчук
Original Assignee
Баринов Михаил Андреевич
Дубинин Феликс Дмитриевич
Яковчук Борис Владимирович
Оао "Цкб Кэм"
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 Баринов Михаил Андреевич, Дубинин Феликс Дмитриевич, Яковчук Борис Владимирович, Оао "Цкб Кэм" filed Critical Баринов Михаил Андреевич
Priority to RU2003103062/20U priority Critical patent/RU38253U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU38253U1 publication Critical patent/RU38253U1/en

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)

Устройство импульсного возбуждения синхронной машины, содержащее источник переменного напряжения, регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянный ток, выход которого подключен к полюсам обмотки возбуждения, пусковой резистор, подключенный через диодно-тиристорный ключ параллельно обмотке возбуждения, автоматический регулятор возбуждения, отличающееся тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянный ток выполнен в виде диодного выпрямителя и силового транзисторного ключа, например транзисторного IGBT-модуля, включенного последовательно с обмоткой возбуждения и выходными цепями постоянного тока указанного выпрямителя, диодно-тиристорный ключ выполнен в виде диода, соединенного последовательно с пусковым резистором и включенного параллельно обмотке возбуждения катодом к плюсовому выводу обмотки возбуждения, и тиристора, подключенного встречно-параллельно указанному диоду, генератора импульсов регулируемой скважности, причем цепи управления силового транзисторного ключа подключены к выходным цепям указанного генератора импульсов, а к управляющему входу генератора импульсов регулируемой скважности подключены выходные цепи автоматического регулятора возбуждения и блок релейного переключения импульсов.A pulsed excitation device of a synchronous machine containing an AC voltage source, an adjustable AC to DC converter, the output of which is connected to the poles of the field winding, a starting resistor connected through a diode-thyristor switch parallel to the field winding, an automatic field controller, characterized in that the AC converter DC voltage is made in the form of a diode rectifier and a power transistor switch, for example transistor IGBT-m a module connected in series with the field winding and DC output circuits of the rectifier specified, the diode-thyristor switch is made in the form of a diode connected in series with a starting resistor and connected in parallel to the field winding by the cathode to the positive terminal of the field winding, and a thyristor connected in opposite to the specified diode , an adjustable duty cycle pulse generator, wherein the power transistor switch control circuits are connected to the output circuits of said pulse generator c, and the output circuit of the automatic excitation controller and the relay switching unit are connected to the control input of the adjustable duty cycle pulse generator.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2003103062/20U 2003-01-29 2003-01-29 SYNCHRONOUS PULSE EXCITATION DEVICE RU38253U1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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