SU1629957A2 - Устройство дл возбуждени бесщеточного асинхронного генератора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжени . Целью изобретени   вл етс  увеличение быстродействи  регулировани  возбуждени  в динамических режимах работы, увеличение точности регулировани  возбуждений в статических режимах работы устройства. Устройство содержит два тиротно-импульсных регул тора напр жени  1 и 2, управл емый вы (Л с N)

Description

пр митель 3, возбудитель 4, подвоэбу- дитель 5j блок 6 управлени  управл емым выпр мителем 3, неуправл емый выпр митель 7, бесщеточный синхронный генератор (БСГ)8, блок 9 включени  резерва. Сущность изобретени  заключаетс  во введении в него блока I2

гибких обратный св зей, который в динамических режимах работы подключает к регул торам напр жени  обратную св зь с сигналом по производной выходного напр жени  БСГ, а в статических режимах работы - гибкую обратную св зь, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике , может бытъ использовано в автономных системах электроснабжени  к которым предъ вл ютс  повышенные требовани м по надежности и качеству напр жени , и  вл етс  усовершенствованием известного устройства по авт.ев,№ 1408518.

Целью изобретени   вл етс  увеличение быстродействи  регулировани  возбуждени  в динамических режимах работы, увеличение точности регулиро вани  возбуждени  в статических режимах работы устройства.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема ства дл  возбуждени  бесщеточного синхронного генератора.

Устройство содержит два однотип-i ных широтно-импульсных регул тора 1 и 2 напр жени , управл емый выпр митель 3, выполненный на тиристорах, подключенный на стороне посто нного тока К обмотке возбуждени  возбудител  4 , а на стороне переменного тока к  корным обмоткам подвозбудите л  5, блок 6 управлени  управл емым выпр мителем, неуправл емый выпр мителем 7, на стороне посто нного тока подключенный к обмотке возбуждени  бесщеточного синхронного генератора 8, а на стороне переменного тока - к  корным обмоткам возбудител  4, блок 9 включени  резерва, состо щий из логического элемента ИЛИ 10 и блока И диагностики, блок 12 гибких обратных св зей, в состав которого вход т дифференцирующий фильтр 13, подключенный к выходу датчика 14 напр жени  с фильтром 45 низких частот на выходе нуль-орган Л6 с зоной нечувст вительности, логический элемент НЕ 17, два RS-триггера 18 и 19, два логических элемента ИЛИ-НЕ -20   21 , два первые замыкающих ключа 22 и 23 н два вторых замыкающих ключа 24 и

0

5

5 0

5

0

5

0

5

25, два узла 26 и 27 гибкой обратной св зи RS-триггер 38, логический элемент 20, первый и второй замыкающие ключи и узел 26 гибкой обратной св зи составл ют звено 28 обратных св зей основного регул тора 1, RS-триггер 19, логический элемент 21, пер--« вый и второй замыкающие ключи и узел

27гибкой обратной св зи составл ют звено 29 обратных св зей резервного регул тора 2.

RS-триггеры 18 и 19 каждого звена

28и 29 обратной св зи подключены входами S и R соответственно к выходам и первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ 20 и 21, а пр мые выходы - к управл ющим входам первых замыкающих ключей 22 и 23, соединенных первыми силовыми выводами с входами обратной св зи 34 и 35 регул торов напр жени , соответствующих звень м 28 и 29 обратной св зи, а вторыми силовыми выводами - с выходом дифференцирующего фильтра 13, вход которого подключен к выходу датчика 14 напр жени  генератора с фильтром 15 низких частот на выходе

и к входу нуль-органа 16 с зоной нечувствительности от - р( до + оЈ, подсоединенного выходом через логический элемент НЕ 17 блока гибких обратных св зей к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ 20, 21, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьих D-триггеров 30 и 31 узлов диагностики основного и резервного регул торов напр жени , вторые замыкающие ключи 24 и 25 соединены следующим образом: управл ющими входами - с инвертирующими выходами RS-триггеров 18 и 19, первыми силовыми выводами - с силовыми выводами первых замыкающих ключей 22 и 23, а вторыми силовыми выводами - с первыми выводами узлов 26 и 27 гибкой обратной св зи, вторые выводы которых подключены к выходам 32 и 33 регул торов напр жени .

Устройство дл  возбуждени  бесщеточного синхронного генератора работает следующим образом,

В статических режимах работы на выходе 32(33) регул тора 1(2) напр жением имеет место сигнал широтно импульсной модул ции (ШИМ), на неинвертирующем выходе D-триггера 30(31) напр жение соответствует единичному логическому уровню. На выходе дифференцирующего фильтра 13, а следо1- вательно, и на выходе нуль-органа 16 сигналы отсутствуют. Таким образом , на R-входе RS-триггера 18(19) присутствует единичный логический уровень сигнала, напр жение на неин- вертирующем выходе RS-триггера соответствует нулевому логическому уровню сигнала, а напр жение на инвертирующем выходе соответствует логической единице, поэтому первый замыкающий ключ 22(23) разомкнут, а второй замыкающий ключ 24(25) замкнут и выход узла 26(27) гибкой обратной св зи подключен к входу 34(35 регул тора 1(2) напр жени ,

Таким образом, регул торы 1 и 2 охватываютс  гибкой обратной св зью что обеспечивает устойчивую работу гнератора 8 в режиме малых возмущений при высоких коэффициентах усилени  регул торов 1 и 2 напр жени .

При больших возмущени х в системе выходной сигнал датчика 14 напр жени , а следовательно, и фильтра 15 низких частот отклон етс  от установившегос  значени  на большую величину . Выходной сигнал регул тора 1(2) напр жени  принимает либо единичный (форсировочный), либо нулевой (расИспользование напр жени , формируемого D-триггером 30(31), позвол ет однозначно определить начало переходного процесса, вывод щего выход ной сигнал регул тора на потолочный уровень. При этом практически не тре буетс  никакой настройки дл  выделени  зоны регулировани , за которой желательно введение динамической гибкой обратной св зи, и обеспечиваетс  высока  помехозащищенность устройства. При использовании, например , выходного сигнала нуль орфорсировочный ) уровень и через задерж-д гана 16 дл  управлени  первым замыку Ј с начала переходного процесса на неинвертирующем выходе D-триггера 30(31) устанавливеатс  нулевой логический уровень. Длительность Ј составл ет величину большую 20 мс и складываетс  из запаздывани , вносимого измерительным органом регул тора 1(2) напр жени , и задержки в один период измер емого напр жени , вносимой блоком 9 включени  резерва. При увеличении выходного сигнала дифференцирующего фильтра 13 (сигнал, пропорционального производной напр жени  синхронного генератора) до

50

55

кающим ключом 22(23) и дл  управлени через логический элемент НЕ 17 вторым замыкающим ключом 24(25) возможны необоснованные переключени , св занные с тем, что производна  напр жени  генератора может достигать большой величины, в то врем  как само напр жение генератора отклон етс  от установившегос  значени  на малую величину, при которой на выходе 32(33) - сигнал ШИМ и введение гибко динамической обратной св зи с помощью дифференцирующего фильтра 13 не требуетс .

величины оЈ гле oi порог чувствительности нуль-органа 16, на выходе логического элемента НЕ 17 устанавливаетс  нулевой логический уровень, RS-триггер перебрасываетс  и первый замыкающий ключ 22(23) замыкаетс , а второй замыкающий ключ 24(25) размыкаетс  и на вход 34(35) регул тора 1(2) напр жени  подаетс  напр жение с выхода дифференцирующего фильтра - 13, имеющего следуюпую передаточную функцию;

W(p) Т,(р)/(Т2р + 1), 5 где Т(, посто нные времени,

обеспечивающего необходимую коррекцию переходных процессов.

При снижении сигнала на выходе 0 дифференцирующего фильтра меньше Oi- , т.е. когда переходный процесс подходит к концу, на выходе нуль-органа 16 устанавливаетс  нулевой логический уровень, RS-триггер 18(19) сбрасываетс , в результате чего первый замыкающий ключ 22(23) размыкаетс , а второй замыкающий ключ 24(25) замыкаетс  и восстанавливаетс  схема статической стабилизации напр жени  генератора с помощью узла 26(27) гибкой обратной св зи.

Использование напр жени , формируемого D-триггером 30(31), позвол ет однозначно определить начало переходного процесса, вывод щего выходной сигнал регул тора на потолочный уровень. При этом практически не требуетс  никакой настройки дл  выделе ни  зоны регулировани , за которой желательно введение динамической гибкой обратной св зи, и обеспечиваетс  высока  помехозащищенность устройства. При использовании, например , выходного сигнала

0

5

0

гана 16 дл  управлени  первым замыгана 16 дл  управлени  первым замы

кающим ключом 22(23) и дл  управлени  через логический элемент НЕ 17 вторым замыкающим ключом 24(25) возможны необоснованные переключени , св занные с тем, что производна  напр жени  генератора может достигать большой величины, в то врем  как само напр жение генератора отклон етс  от установившегос  значени  на малую величину, при которой на выходе 32(33) - сигнал ШИМ и введение гибкой динамической обратной св зи с помощью дифференцирующего фильтра 13 не требуетс .

Узел 26(27) гибкой обратной св зи настраиваетс  таким образом, чтобы обеспечить наибольшие запасы статической устойчивости системы. Дифференцирующий фильтр 13 настраиваетс  таким образом, чтобы обеспечить оптимальное протекание переходных процессов в системе.

На вход узла 26(27) гибкой обрат- ной св зи возможна подача вместо выходного сигнала регул тора 1(2) напр жени  сигнала с колец ротора. При этом принцип действи  устройства возбуждени  бесщеточного синхронного генератора не измен етс . Однако подключение выхода регул тора 1(2) к входу узла 26(27) гибкой св зи обосновываетс  тем, что в этом случае имеет место охват обратной св зью звена с высоким коэффициентом усилени , что позвол ет уменьшать коэффициенты передачи узла- 26(27) гибкой на частотах близких к частоте среза системы и, кроме того, отпадает необходимость в устройствах гальванической разв зки силовых цепей и цепей управлени . Это ведет к миниатюризации узла 26(27) гибкой обратной св зи.

В случае выхода из стро  регул тора 1 или 2 напр жени  блок 9 включени  резерва коммутирует на вход блока 6 управлени  выход исправного регул тора , -охваченного соответствующим звеном гибких обратных св зей.

Известно, что одним корректирующим устройством невозможно обеспечить оптимальную настройку системы в статике и динамике.

За счет статической корректирующей цепи узла гибкой обратной св зи обеспечиваетс  работа системы с высоким коэффициентом усилени  регул тора 1(2) напр жени , что снижает стати ческие ошибки регулировани , т.е. увеличивает точность поддержани  напр жени  на шинах бесконтактного . синхронного генератора.

,

Динамическа  коррекци , реализуема  дифференцирующим фильтром J 3, позвол ет обеспечить оптимальное протекание переходных процессов с минимальным перерегулированием и временем восстановлени  напр жени  синхронного генератора, т.е. с максимальным быстродействием.

15

20

25

Ю

30

35

40

45

50

55

Claims (2)

1.Устройство дл  возбуждени  бесщеточного синхронного генератора по авт.св. № 1408518, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  регулировани  возбуждени  в динамических режимах работы, в него введен блок гибких обратных св зей, основной и резервный широтно-импульсные регул торы напр жени  выполнены с входом обратной св зи, блок гибких обратных св зей выполнен на дифференцирующем фильтре, нуль-органе с зоной нечувствительности , логическом элементе НЕ и двух одинаковых звень х обратной св зи основного и резервного регул торов напр жени , каждое из которых выполнено в виде первого замыкающего ключа, логического элемента ИЛИ-НЕ, RS-триг- гера, S- и R-входы которого соответственно подключены к выходу и первому входу логического элемента

ИЛИ-НЕ, а пр мой выход - к управл ющему входу первого замыкающего ключа , соединенного первым силовым выводом с входом обратной св зи регул тора напр жени , соответствующего эвену обратной св зи, а вторым силовым выводом - с выходом дифференцирующего фильтра, вход которого подключен к выходу датчика напр жени  генератора с фильтром низких частот на выходе и с входом нуль-органа с зоной нечувствительности , подсоединенного выходом через логический элемент НЕ блока гибких обратных св зей к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ звеньев обратной св зи основного и резервного регул торов напр жени , вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьих D-триггеров узлов диагностики основ-t ного и резервного регул торов напр жени  .

2.Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что, с целью увеличени  точности регулировани  возбуждени  в статических режимах работы, дополнительно введены два вторых замыкающих ключа, узлы гибкой обратной св зи основного и резервного регул торов напр жени , подключенные каждый через один из вторых замыкающих ключей между входом обратной св зи и выходом соответствующего регул тора напр жени , управл ющий

9162995710

вход каждого из вторых замыкающих которому соответствует узел гибкой ключей подключен к инвертирующему обратной св зи, св занный с силовой выходу RS-триггера звена обратной цепью этого второго замыкающего клю- св зи того регул тора напр жени , ча.