RU41206U1

RU41206U1 - ELECTROMECHANICAL CONVERTER OF DC TO AC

Info

Publication number: RU41206U1
Application number: RU2004117428/22U
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Утляков; А.Р. Валеев
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2004-10-10

Abstract

Использование: полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках питания транспортных средств.Usage: the utility model relates to electrical engineering and can be used in vehicle power sources.

Технический результат: расширение функциональных возможностей электромашинного преобразователя.Effect: expanding the functionality of an electric machine converter.

Сущность полезной модели: электромашинный преобразователь, содержащий двигатель постоянного тока, магнитоэлектрический генератор с дополнительной гармонической обмоткой, число полюсов которой в нечетное число раз, например в три раза, больше числа полюсов основной обмотки, регулятор частоты с усилительными и измерительными органами, причем вход измерительного органа регулятора частоты подключен к гармонической обмотке магнитоэлектрического генератора, а также канал регулирования напряжения магнитоэлектрического генератора, причем в качестве датчика тока нагрузки, пропорционального напряжению на выходе магнитоэлектрического генератора, используется гармоническая обмотка.The essence of the utility model: an electric machine converter containing a DC motor, a magnetoelectric generator with an additional harmonic winding, the number of poles of which is an odd number of times, for example, three times greater than the number of poles of the main winding, a frequency controller with amplifying and measuring organs, and the input of the measuring body the frequency controller is connected to the harmonic winding of the magnetoelectric generator, as well as the voltage regulation channel of the magnetoelectric generator, m as a sensor load current proportional to the voltage at the output of the magnetoelectric generator used harmonic winding.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках питания транспортных средств.The utility model relates to electrical engineering and can be used in vehicle power sources.

Известны электромашинные преобразователи, содержащие двигатель постоянного тока, магнитоэлектрический генератор с основной обмоткой и обмоткой подмагничивания, расположенной на якоре, и регулятор напряжения, выход регулирующего органа которого через выпрямитель подключен к обмотке подмагничивания, а один из входов соединен с основной обмоткой генератора (Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Лукин И.И., Любимов В.В. - М.: Транспорт, 1970. С. 169-171.).Known are electric machine converters containing a DC motor, a magnetoelectric generator with a main winding and a magnetizing winding located at the armature, and a voltage regulator, the output of the regulating organ of which is connected through a rectifier to the magnetizing winding, and one of the inputs is connected to the main winding of the generator (Aircraft Power Systems and helicopters.Lukin I.I., Lyubimov V.V. - M .: Transport, 1970. S. 169-171.).

Недостатком данного электромашинного преобразователя является относительная сложность системы, отсутствие сигнала регулирования напряжения в режимах, близких к режиму короткого замыкания основной обмотки.The disadvantage of this machine converter is the relative complexity of the system, the absence of a voltage control signal in modes close to the short circuit mode of the main winding.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели являются электромашинные преобразователи постоянного тока в переменный, содержащие двигатель постоянного тока, магнитоэлектрический генератор с дополнительной гармонической обмоткой, число полюсов которой в нечетное число раз, например в три раза, The closest in their technical essence to the proposed utility model are electric machine converters of direct current to alternating current, containing a direct current motor, magnetoelectric generator with an additional harmonic winding, the number of poles of which is an odd number of times, for example, three times,

больше числа полюсов основной обмотки, регулятор частоты с усилительными и измерительными органами, причем вход измерительного органа регулятора частоты подключен к гармонической обмотке магнитоэлектрического генератора (Авторское свидетельство СССР №594571, кл. Н 02 Р 11/06, Н 02 К 47/02, 1978).more than the number of poles of the main winding, a frequency regulator with amplifying and measuring organs, and the input of the measuring organ of the frequency regulator is connected to the harmonic winding of the magnetoelectric generator (USSR Author's Certificate No. 594571, class N 02 P 11/06, N 02 K 47/02, 1978 )

К недостаткам прототипа можно отнести отсутствие регулирования напряжения на выходе магнитоэлектрического генератора.The disadvantages of the prototype include the lack of voltage regulation at the output of the magnetoelectric generator.

Задача предлагаемой полезной модели - расширение функциональных возможностей электромашинного преобразователя за счет введения дополнительного канала регулирования напряжения.The objective of the proposed utility model is to expand the functionality of an electric machine converter by introducing an additional voltage control channel.

Поставленная задача достигается тем, что электромашинный преобразователь, содержащий двигатель постоянного тока, магнитоэлектрический генератор с дополнительной гармонической обмоткой, число полюсов которой в нечетное число раз, например в три раза, больше числа полюсов основной обмотки, регулятор частоты с усилительными и измерительными органами, причем вход измерительного органа регулятора частоты подключен к гармонической обмотке магнитоэлектрического генератора, в отличие от прототипа снабжен дополнительным каналом регулирования напряжения магнитоэлектрического генератора, причем в качестве датчика тока нагрузки, пропорционального напряжению на выходе магнитоэлектрического генератора, используется гармоническая обмотка.This object is achieved in that an electrical machine converter comprising a DC motor, a magnetoelectric generator with an additional harmonic winding, the number of poles of which is an odd number of times, for example, three times greater than the number of poles of the main winding, is a frequency controller with amplifying and measuring organs, and the input the measuring body of the frequency controller is connected to the harmonic winding of the magnetoelectric generator, in contrast to the prototype is equipped with an additional channel of regulation voltage of the magnetoelectric generator, and a harmonic winding is used as a load current sensor proportional to the voltage at the output of the magnetoelectric generator.

Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежами. НаThe essence of the claimed utility model is illustrated by drawings. On the

фиг.1 приведена функциональная схема электромашинного преобразователя. На фиг.2 представлена зависимость ЭДС гармонической обмотки от тока нагрузки. На фиг.3 представлена регулировочная характеристика магнитоэлектрического генератора при регулировании подмагничиванием спинки статора (Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф., Ларионов А.Н. Электрические машины с постоянными магнитами. - М.-Л.: Энергия, 1964. С. 380). На фиг.4 представлена характеристика (зависимость коэффициента заполнения импульсов от напряжения управления) широтно-импульсных модуляторов (ШИМ). На фиг.5 представлена выходная характеристика измерительного органа частоты (ИОЧ).figure 1 shows a functional diagram of an electric machine converter. Figure 2 shows the dependence of the EMF of the harmonic winding on the load current. Figure 3 presents the adjustment characteristic of the magnetoelectric generator when controlling the magnetization of the back of the stator (Balagurov V.A., Galteev F.F., Larionov A.N. Electric machines with permanent magnets. - M.-L.: Energy, 1964. C . 380). Figure 4 presents the characteristic (dependence of the duty cycle of the pulses on the control voltage) pulse-width modulators (PWM). Figure 5 presents the output characteristic of the measuring frequency organ (IOI).

Двигатель постоянного тока 1 подключен к питающей сети постоянного тока. На одном валу с двигателем постоянного тока конструктивно размещен магнитоэлектрический генератор 2, имеющий основную обмотку 3 и дополнительные статорные подмагничивающую 4 и гармоническую 5 обмотки. Гармоническая обмотка 5 через выпрямитель 6, широтно-импульсный модулятор 7 и неинвертирующий усилитель 8 подключена к подмагничивающей обмотке 4 генератора 2. Также гармоническая обмотка 5 через измерительный орган частоты 9, ШИМ 10 и инвертирующий усилитель 11 подключена к обмотке возбуждения 12 двигателя постоянного тока 1. Питание ШИМ 7 и ШИМ 10 осуществляется от основной обмотки 3 через трансформатор 13, усилителей 8 и 11 - от цепи постоянного тока.DC motor 1 is connected to a DC mains. A magnetoelectric generator 2 having a main winding 3 and additional stator magnetizing 4 and harmonic 5 windings is structurally placed on one shaft with a DC motor. The harmonic winding 5 through the rectifier 6, the pulse-width modulator 7 and the non-inverting amplifier 8 is connected to the magnetizing winding 4 of the generator 2. Also, the harmonic winding 5 through the measuring frequency organ 9, PWM 10 and the inverting amplifier 11 is connected to the excitation winding 12 of the DC motor 1. Power PWM 7 and PWM 10 is carried out from the main winding 3 through a transformer 13, amplifiers 8 and 11 from a DC circuit.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При изменении тока нагрузки основной обмотки 3 изменяется ЭДС, наводимая в гармонической обмотке 5. Это объясняется тем, что ЭДС гармоники пропорциональна содержанию соответствующей гармоники электромагнитного поля в воздушном зазоре электрической машины, которая меняется при изменении нагрузки.When the load current of the main winding 3 changes, the EMF induced in the harmonic winding 5 changes. This is because the harmonic EMF is proportional to the content of the corresponding harmonic of the electromagnetic field in the air gap of the electric machine, which changes when the load changes.

При уменьшении тока нагрузки основной обмотки 3 магнитоэлектрического генератора 2 ЭДС дополнительной обмотки 5 уменьшается, что вызывает увеличение коэффициента заполнения импульса ШИМ 7 и увеличение тока в подмагничивающей обмотке 4 магнитоэлектрического генератора 2 и уменьшение напряжения выходе основной обмотки 3.With a decrease in the load current of the main winding 3 of the magnetoelectric generator 2, the EMF of the additional winding 5 decreases, which causes an increase in the pulse duty factor of the PWM 7 and an increase in the current in the magnetizing winding 4 of the magnetoelectric generator 2 and a decrease in the voltage output of the main winding 3.

Номинальному числу оборотов двигателя постоянного тока 1 соответствует номинальная частота на выходе основной обмотки 3 магнитоэлектрического генератора 2. На гармонической обмотке 5, выполненной, например, на утроенное число полюсов, наводится ЭДС утроенной частоты. Если изменение нагрузки магнитоэлектрического генератора 2 приводит к изменению частоты основной обмотки на 1 Гц, то частота гармонической обмотки изменяется на 3 Гц.The rated number of revolutions of the DC motor 1 corresponds to the rated frequency at the output of the main winding 3 of the magnetoelectric generator 2. At the harmonic winding 5, made, for example, at a triple number of poles, the EMF of a triple frequency is induced. If a change in the load of the magnetoelectric generator 2 leads to a change in the frequency of the main winding by 1 Hz, then the frequency of the harmonic winding changes by 3 Hz.

Рабочая точка измерительного органа частоты выбирается на возрастающем участке характеристики ИОЧ для предотвращения разгона электромашинного преобразователя при коротком замыкании основной обмотки 3.The operating point of the frequency measuring organ is selected on an increasing section of the IOC characteristic to prevent acceleration of the electrical machine converter during a short circuit of the main winding 3.

При изменении нагрузки и уменьшении частоты основной обмотки 3 магнитоэлектрического генератора 2 уменьшается частота ЭДС гармонической обмотки 5. Выходной сигнал ИОЧ 9 уменьшается, коэффициент заполнения импульса ШИМ 7 увеличивается. Сигнал ШИМ 7 инвертируется в усилителе 8, что приводит к уменьшению тока в обмотке возбуждения 12 двигателя постоянного тока 1, увеличению числа оборотов двигателя постоянного тока 1 и выходной частоты магнитоэлектрического генератора 2.When the load changes and the frequency of the main winding 3 of the magnetoelectric generator 2 decreases, the frequency of the emf of the harmonic winding 5 decreases. The output signal of the IOI 9 decreases, and the pulse duty factor of the PWM 7 increases. The PWM signal 7 is inverted in the amplifier 8, which leads to a decrease in the current in the excitation winding 12 of the DC motor 1, an increase in the number of revolutions of the DC motor 1 and the output frequency of the magnetoelectric generator 2.

Итак, заявляемая полезная модель расширяет функциональные возможности электромашинного преобразователя путем ввода дополнительного канала регулирования напряжения и, таким образом, повышает стабильность выходного напряжения.So, the claimed utility model extends the functionality of an electrical machine converter by introducing an additional voltage control channel and, thus, increases the stability of the output voltage.

Claims

An electric machine converter comprising a direct current motor, a magnetoelectric generator with an additional harmonic winding, the number of poles of which is an odd number of times, for example, three times greater than the number of poles of the main winding, a frequency controller with amplifying and measuring organs, and the input of the measuring organ of the frequency controller is connected to harmonic winding of the magnetoelectric generator, characterized in that it is equipped with an additional channel for regulating the voltage of the magnetoelectric generator eratora, wherein as a load current sensor, voltage proportional to the output of the magnetoelectric generator used harmonic winding.