RU41380U1

RU41380U1 - ELECTRICITY EXCITATION REGULATOR

Info

Publication number: RU41380U1
Application number: RU2004117128/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Ткаченко; Николай Николаевич Рачок; Иван Николаевич Бандура
Original assignee: НПП "ХАРТРОН-ЭКСПРЕСС Лтд" (ООО)
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2004-10-20

Abstract

Объект полезной модели: Регулятор возбуждения электрогенератора. Область применения: Электротехника, может быть использован в системах автономного электроснабжения железнодорожных вагонов с электрогенераторами. Суть полезной модели: Регулятор возбуждения электрогенератора, содержащий блок питания, блок управления с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с первым входом силового блока, выход, являющийся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления, в него введены блок контроля, входы которого соединены с соответствующими входами регулятора, устройство автоматического подмагничивания, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход с первым входом регулятора, ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения заряда, а выход - к третьему входу блока управления, блок преобразования, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход, являющийся вторым выходом регулятора, подключен к управляемому входу управляемого выпрямителя. Технический результат: Повышение надежности и расширение функциональных возможностей.Object of utility model: Regulator of excitation of electric generator. Scope: Electrical engineering, can be used in autonomous power supply systems of railway cars with electric generators. The essence of the utility model: An exciter regulator of an electric generator, comprising a power supply, a control unit with a pulse-width modulator, the output of which is connected to the first input of the power unit, the output being the first output of the regulator, connected to the excitation winding of the electric generator and the first input of the control unit, control unit, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the controller, an automatic bias device, the input of which is connected to the output of the power supply, and the output with the first input of the regulator torus, a voltage limiter having an input connected to the output unit for generating a charge voltage, and the output - to the third input of the control unit, the conversion unit having an input connected to the output of the control unit, and an output, which second output controller connected to the control input of a controlled rectifier. Effect: Improving reliability and expanding functionality.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах автономного электроснабжения железнодорожных вагонов с электрогенераторами для регулирования тока возбуждения электрогенераторов и управления зарядом аккумуляторных батарей.The utility model relates to electrical engineering and can be used in autonomous power supply systems of railway cars with electric generators to regulate the excitation current of electric generators and control the charge of batteries.

Известен наиболее близкий по технической сути регулятор возбуждения электрогенератора, взятый за прототип (см. Устройство регулирования и управления системы автономного электроснабжения. Техническое описание 2470.350-971:61/9 стр.2. Функциональная схема 2470.350-974:61/9 стр.1 Берлин, 1991 г.) который содержит блок питания, блок управления с широтно-импульсным модулятором, с автономным трактами обработки входных сигналов регулирования тока батареи I_Б, тока генератора I_Г, тока возбуждения I_В, напряжение возбуждения U_В, выход которого соединен с первым входом силового блока, выход силового блока, являющийся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления, выход электрогенератора через первый разделительный диод соединен с первым входом регулятора, который подключен ко второму входу силового блока, через второй разделительный диод соединен одновременно с выходом управляемого выпрямителя и аккумуляторной батареи, которая подключена ко второму входу регулятора, соединенному с входом блока питания и со вторым входом и блока управления, блок формирования напряжения заряда.Known for the closest to the technical essence the regulator of excitation of the electric generator, taken as a prototype (see. Device for regulation and control of an autonomous power supply system. Technical description 2470.350-971: 61/9 p. 2. Functional diagram 2470.350-974: 61/9 p. 1 Berlin , 1991) which contains a power supply, a control unit with a pulse-width modulator, with autonomous paths for processing input signals for regulating the current of the battery I _B , the current of the generator I _G , the excitation current I _V , the excitation voltage U _B , the output of which is connected to the first in the power unit output, the output of the power unit, which is the first output of the controller, is connected to the excitation winding of the generator and the first input of the control unit, the output of the generator through the first isolation diode is connected to the first input of the regulator, which is connected to the second input of the power unit, through the second isolation diode connected simultaneously with the output of a controlled rectifier and battery, which is connected to the second input of the regulator connected to the input of the power supply and to the second input and unit board, forming unit charge voltage.

Недостатком этого регулятора является отсутствие встроенного самоконтроля, что затрудняет эксплуатацию регулятора, сложная система подмагничивания магнитной системы электрогенератора с помощью внешнего дополнительного энергоемкого электрооборудования, The disadvantage of this regulator is the lack of built-in self-control, which complicates the operation of the regulator, a complex magnetization system of the magnetic system of the generator using external additional energy-intensive electrical equipment,

невозможность подзаряда аккумуляторных батарей при неработающем электрогенераторе.the impossibility of recharging the batteries when the generator is not working.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования регулятора возбуждения электрогенератора за счет введения встроенного самоконтроля, автоматического экономичного и надежного подмагничивания, выполнения функции зарядного устройства при неработающем электрогенераторе, что обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение надежности.The utility model is based on the task of improving the regulator of excitation of an electric generator by introducing built-in self-control, automatic economical and reliable bias, performing the function of a charger with an idle electric generator, which provides enhanced functionality and increased reliability.

Поставленная задача решается тем, что в известном регуляторе возбуждения электрогенератора, который содержит блок питания, блок управления с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с первым входом силового блока, выход силового блока, являющийся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления, выход электрогенератора через первый разделительный диод соединен с первым входом регулятора, который подключен ко второму входу силового блока, через второй разделительный диод соединен одновременно с выходом управляемого выпрямителя и аккумуляторной батареи, которая подключена ко второму входу регулятора, соединенному с входом блока питания и со вторым входом блока управления, блок формирования напряжения заряда, к входу которого подключен терморезистор батарейного отсека, в соответствии с полезной моделью в него введены блок контроля, входы которого соединены с соответствующими входами регулятора, а выход - с четвертым входом блока управления, устройство автоматического подмагничивания, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход с первым входом регулятора, ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения заряда, а выход - к третьему входу блока управления, блок преобразования, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход, являющийся вторым выходом регулятора, подключен к управляемому входу управляемого The problem is solved in that in the known excitation controller of the generator, which contains a power supply, a control unit with a pulse-width modulator, the output of which is connected to the first input of the power unit, the output of the power unit, which is the first output of the controller, is connected to the excitation winding of the generator and the first the input of the control unit, the output of the generator through the first isolation diode is connected to the first input of the controller, which is connected to the second input of the power unit, through the second section The diode is connected simultaneously with the output of the controlled rectifier and the battery, which is connected to the second input of the regulator connected to the input of the power supply unit and to the second input of the control unit, a charge voltage generating unit to the input of which a battery compartment thermistor is connected, in accordance with the utility model a control unit has been introduced to it, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the controller, and the output is connected to the fourth input of the control unit, an automatic bias device, input which is connected to the output of the power supply, and the output with the first input of the regulator, a voltage limiter, the input of which is connected to the output of the charge voltage generation unit, and the output to the third input of the control unit, the conversion unit, the input of which is connected to the output of the control unit, and the output, being the second output of the regulator, connected to the controlled input of the controlled

выпрямителя, входные сигналы регулирования тока батареи, тока генератора, тока возбуждения, напряжения возбуждения подключены к многовходовому суммирующему усилителю блока управления с общим трактом обработки. Входные сигналы регулирования I_Б, I_Г, I_В, U_В подключены к многовходовому суммирующему усилителю блока управления.rectifier, input signals for regulating the battery current, generator current, field current, field voltage are connected to a multi-input summing amplifier of the control unit with a common processing path. The control input signals I _B , I _G , I _V , U _{V are} connected to a multi-input summing amplifier of the control unit.

Суть полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. показана структурная схема предложенного регулятора возбуждения электрогенератора.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. shows the structural diagram of the proposed excitation controller of the generator.

Предложенный регулятор 1 содержит блок питания 2, блок управления с широтно-импульсным модулятором 3, выход которого соединен с первым входом силового блока 4, выход силового блока, являющейся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления 3, блок формирования напряжения заряда 5, блок контроля 6, входы которого соединены с соответствующими входами регулятора, устройство автоматического подмагничивания 7, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход с первым входом регулятора 1, ограничитель напряжения 8, вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения заряда 5, а выход - к третьему входу блока управления 3, блок преобразования 9, вход которого соединен с выходом блока управления 3, а выход, являющийся вторым выходом регулятора, подключен к управляемому входу управляемого выпрямителя. Кроме регулятора на фиг. показаны обмотка возбуждения 10 электрогенератора 11, выход электрогенератора через первый разделительный диод 12 соединен с первым входом регулятора, который подключен ко второму входу силового блока, через второй разделительный диод 13 соединен одновременно с выходом управляемого выпрямителя 14 и аккумуляторной батареи 15, которая подключена ко второму входу регулятора, соединенному с входом блока питания и со вторым входом блока управления.The proposed controller 1 contains a power supply 2, a control unit with a pulse-width modulator 3, the output of which is connected to the first input of the power unit 4, the output of the power unit, which is the first output of the controller, is connected to the excitation winding of the generator and the first input of the control unit 3, the formation unit charge voltage 5, the control unit 6, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the regulator, an automatic bias device 7, the input of which is connected to the output of the power supply, and the output with the first input p cradle 1, a voltage limiter 8, the input of which is connected to the output of the charge voltage generating unit 5, and the output to the third input of the control unit 3, conversion unit 9, the input of which is connected to the output of the control unit 3, and the output, which is the second output of the controller, is connected to the controlled input of a controlled rectifier. In addition to the controller in FIG. shows the excitation winding 10 of the generator 11, the output of the generator through the first isolation diode 12 is connected to the first input of the regulator, which is connected to the second input of the power unit, through the second isolation diode 13 is connected simultaneously with the output of the controlled rectifier 14 and the battery 15, which is connected to the second input a regulator connected to the input of the power supply and to the second input of the control unit.

Регулятор возбуждения электрогенератора работает следующим образом. Напряжение от аккумуляторной батареи 15 подается через второй The excitation controller of the electric generator operates as follows. The voltage from the battery 15 is supplied through the second

вход регулятора на блок управления 3. Основное значение отрегулированного напряжения, установленного в блоке 3, изменяется с помощью блока формирования напряжения заряда 5 в зависимости от температуры окружающей среды, поступающей от датчика температуры, расположенном в батарейном отсеке. Блок 5 обрабатывает рассогласование между измеренным значением температуры батарейного отсека и заданным значением температуры, которое через ограничитель напряжения 8 поступает в блок управления 3, сравнивается с заданным значением, соответствующим уровню основного отрегулированного напряжения, и преобразуется широтно-импульсным модулятором в прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна отклонению текущего и заданного значений напряжений. При равенстве сравниваемых напряжений длительность прямоугольного импульса стремиться к нулю.the input of the regulator to the control unit 3. The main value of the adjusted voltage set in block 3 is changed using the charge voltage generating unit 5 depending on the ambient temperature coming from the temperature sensor located in the battery compartment. Unit 5 processes the mismatch between the measured temperature value of the battery compartment and the setpoint temperature, which through the voltage limiter 8 enters the control unit 3, is compared with the setpoint value corresponding to the level of the main regulated voltage, and is converted by a pulse-width modulator into rectangular pulses, the duration of which is proportional deviation of the current and set voltage values. If the compared stresses are equal, the duration of the rectangular pulse tends to zero.

Импульсное напряжение с выхода блока 3 через силовой блок 4 с первого выхода регулятора подводится к обмотке возбуждения 10. Причем, уменьшение длительности импульса вызывает уменьшение напряжения возбуждения и наоборот, что в свою очередь, обеспечивает изменение напряжения генератора 11, заряжающего через разделительный диод 13 аккумуляторную батарею (АБ) 15 в зависимости от температуры в батарейном отсеке.The pulse voltage from the output of unit 3 through the power unit 4 from the first output of the controller is supplied to the excitation winding 10. Moreover, a decrease in the pulse duration causes a decrease in the excitation voltage and vice versa, which in turn provides a change in the voltage of the generator 11 charging the battery through the diode 13 (AB) 15 depending on the temperature in the battery compartment.

Для исключения перезаряда АБ 15 в летний период блок 5 настраивают таким образом, чтобы при заданной температуре в батарейном отсеке напряжение заряда АБ 15 равнялось допустимому напряжению для АБ при максимальной положительной рабочей температуре, а выходное напряжение блока 5 в указанной точке стабилизируют подключением ограничителя напряжения 8. В этом случае, при увеличении температуры в батарейном отсеке выше заданной температуры, напряжение заряда АБ остается постоянным, равным допустимому, и поэтому обеспечивается оптимальная емкость и установленный срок службы АБ, сохраняется планируемая интенсивность расхода электролита.To avoid overcharging AB 15 in the summer, block 5 is set so that at a given temperature in the battery compartment, the charge voltage of AB 15 is equal to the allowable voltage for the battery at the maximum positive operating temperature, and the output voltage of block 5 at the indicated point is stabilized by connecting a voltage limiter 8. In this case, when the temperature in the battery compartment increases above a predetermined temperature, the battery charge voltage remains constant, equal to the permissible one, and therefore an optimal capacity is provided spine and set battery life, the planned electrolyte flow rate is maintained.

В случае снижения напряжения на АБ 15 ниже допустимого значения в пунктах отстоя вагонов, при выключенном электрогенераторе 11, производится рабочий цикл подзаряда АБ 15 от стационарной сети переменного тока через управляемый выпрямитель 14, для чего импульсы с выхода блока 3, длительность которых зависит от температуры окружающей среды, поступают на вход блока преобразования 9, на выходе которого формируется постоянное напряжение с уровнем, пропорциональным длительности входных импульсов. Это измененное по уровню напряжение подводится к входу управляемого выпрямителя 14 и определяет угол открытия силовых вентилей, а тем самым и уровень зарядного напряжения АБ 15 в зависимости от температуры.In the event that the voltage on AB 15 drops below the permissible value at the car sludge stop points, when the electric generator 11 is turned off, the duty cycle of charging AB 15 from the stationary alternating current network through a controlled rectifier 14 is performed, for which the pulses from the output of block 3, the duration of which depends on the ambient temperature environment, enter the input of the conversion unit 9, the output of which is formed by a constant voltage with a level proportional to the duration of the input pulses. This level-changed voltage is supplied to the input of the controlled rectifier 14 and determines the opening angle of the power valves, and thereby the level of the charging voltage AB 15, depending on the temperature.

Самодиагностика регулятора обеспечивается введением в его состав блока контроля 6, который предназначен для оперативной проверки работоспособности регулятора, своевременного выявления его предотказного состояния, повышения коэффициента готовности вагонов за счет сокращения времени на поиск неисправностей и восстановления рабочих функций.Self-diagnosis of the regulator is ensured by the introduction of control unit 6, which is designed to quickly check the operability of the regulator, to timely identify its precautionary state, to increase the availability of wagons by reducing the time to troubleshoot and restore working functions.

Выходное напряжение электрогенератора 11 через разделительный диод 12 подводится ко входу силового блока 4, который управляется от блока управления 3. При этом ключевая схема силового блока 4 периодически подключает и отключает на время длительности импульса выходное напряжение генератора 11 к обмотке возбуждения 10.The output voltage of the generator 11 through the isolation diode 12 is fed to the input of the power unit 4, which is controlled from the control unit 3. In this case, the key circuit of the power unit 4 periodically connects and disconnects the output voltage of the generator 11 to the excitation winding 10 for the duration of the pulse duration.

От блока питания 2 низковольтное напряжение подводиться ко входу устройства подмагничивания 7, выход которого соединен со вторым входом силового блока 4. При наборе скорости вагона увеличение частоты вращения якоря электрогенератора сопровождается незначительным увеличением его выходного напряжения, т.к. процесса самовозбуждения еще нет и появление напряжения на выходе генератора 11 обусловлено только лишь остаточным намагничиванием магнитной цепи электрогенератора 11. Дополнительно введенное в состав регулятора устройство подмагничивания усиливает магнитное поле в магнитной системе электрогенератора 11.From the power supply unit 2, a low-voltage voltage is supplied to the input of the magnetization device 7, the output of which is connected to the second input of the power unit 4. When the speed of the car is set, an increase in the rotation frequency of the armature of the generator is accompanied by a slight increase in its output voltage, because The self-excitation process does not yet exist and the appearance of voltage at the output of the generator 11 is caused only by the residual magnetization of the magnetic circuit of the electric generator 11. An additional magnetization device introduced into the controller enhances the magnetic field in the magnetic system of the electric generator 11.

Самовозбуждение электрогенератора 11 начинается при частоте вращения большей критической. В этом случае увеличение частоты вращения сопровождается резким ростом напряжения на выходе электрогенератора 11, в результате чего устройство подмагничивания автоматически запирается и дальше идет штатный режим работы электрогенератора 11.Self-excitation of the generator 11 begins at a rotation frequency greater than critical. In this case, an increase in the rotational speed is accompanied by a sharp increase in the voltage at the output of the electric generator 11, as a result of which the magnetization device is automatically locked and then the regular operation mode of the electric generator 11 goes on.

Claims

An exciter regulator of an electric generator comprising a power supply, a control unit with a pulse-width modulator, the output of which is connected to the first input of the power unit, the output of the power unit, which is the first output of the regulator, is connected to the excitation winding of the electric generator and the first input of the control unit, the output of the generator through the first isolation the diode is connected to the first input of the regulator, which is connected to the second input of the power unit, through a second isolation diode connected simultaneously with the output controllably of the rectifier and the battery, which is connected to the second input of the controller connected to the input of the power supply and the second input of the control unit, a charge voltage generating unit, characterized in that a control unit is introduced into it, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the controller, and the output with the fourth input of the control unit, an automatic magnetization device, the input of which is connected to the output of the power supply, and the output - with the first input of the regulator, a voltage limiter, the input of which is connected to an ode to the charge voltage generating unit, and the output to the third input of the control unit, the conversion unit whose input is connected to the output of the control unit, and the output, which is the second output of the controller, is connected to the controlled input of the controlled rectifier, the input signals of the battery current, generator current, field current, field voltage connected to a multi-input summing amplifier of the control unit with a common processing path.