SU1705999A1 - Регул тор напр жени дл электромашинного генератора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  управлени  током возбуждени  генераторов как посто нного, так и переменного тока, работающих в составе автономных энергосистем. Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  выходного напр жени  при работе генератора в широком диапазоне изменени  частоты вращени  и обеспечение взаимной автоподстройки пропорционального и интегрального каналов регулировани  при изменении заданного значени  выходного напр жени  генератора. Особенностью выполнени  регул тора  вл етс  наличие новых св зей интегратора 3 с Ј

Description

VJ

О

ел о ю ю

выходами измерительного органа 1, что позвол ет сузить зону работы интегрального канала до величины, достаточной дл  компенсации ошибки пропорционального канала, но при этом исключить перерегулирование в переходных режимах. Выполнение резистивных делителей 16,17 и 18, 19 с одинаковым коэффициентом делени  обеспечивает возможность автоподстройки при изменении выходного уровн  регулировани  напр жени . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  регулировани  напр жени  электромашинных генераторов (посто нного и переменного тока) преимущественно автономных транспортных средств.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  выходного на- пр жени  при работе генератора в широком диапазоне изменени  частоты вращени  и обеспечение взаимной автоподстройки пропорционального и интегрального каналов регулировани  при изменении заданного значени  выходного напр жени  генератора.

На чертеже приведена принципиальна  схема регул тора напр жени  электромашинного генератора,

Регул тор напр жени  реализует принцип ПИ-регулировани  и состоит из изме- рительного органа 1, компаратора 2, интегратора 3, усилител  4 мощности, выход которого предназначен дл  соединени  с обмоткой 5 возбуждени  генератора, а вход подключен к выходу компаратора 2. Измерительный орган 1 представл ет собой нелинейный измерительный мост и выполнен на резистивном делителе напр жени  из последовательно соединенных резистора 6, регулируемого резистора 7 и резисто- ра 8, составл ющих первое плечо, и последовательно включенных резистора 9, стабилитрона 10 и опорного стабилитрона 11, составл ющих второе плечо, крайние выводы обоих плеч св заны с выводами 12 и 13 регул тора напр жени , которые  вл ютс  измерительными входами и предназначены дл  подключени  к выходу датчика напр жени  регулируемого генератора или непосредственно к  корной обмотке регу- лируемого электромашинного генератора в случае, если этот генератор  вл етс  машиной посто нного тока. Средние точки указанных плеч образуют первый (движок резистора 7) и второй (катод опорного ста- билитрона 11) выходы измерительного органа 1. Компаратор 2 и интегратор 3 выполнены соответственно на операционных усилител х 14 и 15 инвертирующими и

неинвертирующими входами и содержат два резистивных делител  16, 17 и 18, 19с одинаковыми коэффициентами делени  и три резистора 20-22. Крайние выводы обоих делителей подсоединены между первым выходом нелинейного моста и анодом опорного стабилитрона, а средний вывод первого делител  16, 17 соединен с неинвертирующим входом компаратора, средний вывод второго делител  соединен с инвертирующим входом интегратора. Резисторы 20 и 21 одним из выводов подключены к второму выходу нелинейного моста, а другими выводами - соответственно к инвертирующему входу компаратора и неинвертирующему входу интегратора. Выход интегратора через резистор 22 св зан с инвертирующим входом компаратора.

Регул тор работает следующим образом .

На измерительные входы 12 и 13 измерительного органа 1 подаетс  напр жение от датчика напр жени  регулируемого электромашинного генератора или непосредственно от  корной обмотки в случае, если этот генератор  вл етс  машиной посто нного тока. В последнем случае это же напр - жение используетс  и дл  питани  регул тора напр жени , как показано на чертеже.

На первом ьыхсде измерительного органа формируетс  сигнал обратной св зи по напр жению регулируемого генератора:

Uoc(t)Ki(VrfUn(t)),

где Vr - среднее значение входного сигнала на клеммах 12 и 13 регул тора;

Un(t) - мгновенное значение наложенного напр жени  пульсаций;

Ki - коэффициент схемы измерительного органа.

На втором выходе измерительного органа формируетс  задающий сигнал опорного напр жени  V0n const. Сигнал, снимаемый с первого выхода измерительного органа, через резистивные делители 16-19 подаетс  соответственно на неинвертирующий вход компаратора 2(операционный усилитель 14)

и на инвертирующий вход интегратора 3 (операционный усилитель 15). Сигнал опорного напр жени , снимаемый с второго выхода измерительного органа, через резистор 20 подаетс  на инвертирующий вход компаратора, а через резистор 21 - на неинвертирующий вход интегратора. Таким образом на входах компаратора происходит сравнение сигнала обратной св зи по на пр жению регулируемого генератора с сигналом уставки и формируетс  сигнал ошибки, равный

AU(t)Uoc(i)-Von.

При A U(t)0 t выход компаратора 2 переходит в состо ние высокого уровн , что приводит к запиранию выходного транзистора усилител  4 мощности и отключению обмотки возбуждени  регулируемого генератора от источника питани , при Д U(t) О выход компаратора 2 переходит в состо ние низкого уровн , что приводит к включению выходного транзистора усилител  4 мощности и к подключению обмотки 5 возбуждени  генератора к источнику питани . При подключении обмотки 5 возбуждени  к источнику питани  ток в ней нарастает по экспоненциальному закону с посто нной времени цепи питани  обмотки возбуждени , при отключении обмотки 5 возбуждени  от источника питани  ток в ней снижаетс  также по экспоненциальному закону , но с посто нной времени самой обмотки возбуждени . Среднее значение тока в обмотке возбуждени  (в установившемс  режиме) определ етс  напр жением источника питани  и скважностью импульсов на выходе компаратора 2. При этом среднее значение напр жени  на выходе электромашинного генератора (дл  генератора посто нного тока) равно

«нас Ш IB- Д U,

где IB - среднее значение тока в обмотке 5 возбуждени ;

ш- частота вращени  ротора электромашинного генератора;

Л U - падение напр жени , учитывающее падение напр жени  в  корной цепи и реакцию  кор ;

Ci - константа;

Кнас - коэффициент, учитывающий нелинейность магнитной цепи генератора .

При отклонении Vr от заданного значени , например при изменении частоты вращени  ротора генератора, определенным образом мен етс  сигнал ошибка ;з входах компаратора 2 и измен ютс  ус/ювиз переключени  компаратора. Это приводит к

соответствующему изменению тока возбуждени  генератора восстановлению напр жени  регул,;pyo..;cipo ечера- гора практически на прежнем уроь ie. Таким образом регул тор напр жени  ; .еспечивает стабилизацию напр жени  регулируемого генератора при изменении в широких пределах частоты вращени  ротора, тока нагрузки и т.д.

Ошибка регулировани , возникающа 

при работе пропорционального канала регулировани , компенсируетс  интегральным каналом аналогично тому, как эго выполн етс  в известных ПИ-регул торах. Особенность интегрального канала регул тора напр жени  по предлагаемому изобретению заключаетс  в том, что мерный выход измерительного органа 1 через второй рези- стивный делитель 18, 19 подключен к инвертирующему входу интегратора 3. ; ьторой

выход измерительного органа 1 подключен к неинвертирующему входу интегратора 3 через резистор 21, а выход интегратора 3 через резистор 22 подключен к инвертирующему входу компаратора 2. Дл  ссгласовани  работы пропорционального и интегрального каналов регулировани  ко эффициенты делени  резистивных делителей 16-19 должны быть одинаковыми. Благодар  этому отпадает необходимость в

изменении параметров схемы регул тора напр жени  при настройке его (движком резистора 7) на новое заданное значение выходного напр жени  регулируемого генератора. Подключение выхода интегратора к инвертирующему входу компаратора через резистор 22, который вместе с резистором 20 образует резистивный делитель напр жени , обеспечивает работу интегратора 3 в узкой зоне, достаточной дл 

компенсации ошибки регулировани  пропорционального канала, в то же врем  дает возможность исключить сильное перерегулирование в переходных режимах работы электромашинного генератора (например,

при сбросах или набросах нагрузки). Погрешность регул тора напр жени  дополнительно снижена симметрированием напр жени  питани  интегратора 3 и компаратора 2 путем включени  между резистором 9 и опорным стабилитроном 11 дополнительного однотипного стабилитрона 10, как показано на чертеже, и подключением входов питани  компаратора и интегратора соответственно к катсду дополнительного и аноду опорного стабилитронов .

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Регул тор напр жени  дл  электромашинного генератора, содержащий изме- рительный орган в виде нелинейного моста, одно плечо которого выполнено на резистив- ном делителе, а другое состоит из последовательно соединенных между собой резистора и опорного элемента, причем крайние выводы обоих плеч попарно объединены и предназначены дл  соединени  с выходом датчика регулируемого параметра, а промежуточные выводы от каждого из указанных плеч соединены с первым и вторым выходами измерительного органа соответственно , компаратор с инвертирующим и неинвертирующим входами и выводами дл  соединени  с источником питани , интегратор с инвертирующим и неинвертирующим входами и выводами дл  соединени  с источником питани , усилитель мощности, выход которого предназначен дл  соединени  с обмоткой возбуждени  генератора, а вход подключен к выходу компаратора, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности регулировани  выходного напр жени  при работе генератора в широком диапазоне изменени  частоты вращени  и обеспечени  взаимной автоподстройки пропорционального и интегрального каналов регулировани  при изменении заданного значени  выходного напр жени  генератора, в него дополнительно введены

   первый и второй резистивные делители с одинаковыми коэффициентами делени  и три резистора, причем первые крайние выводы обоих дополнительных делителей подсоединены к первому выходу нелинейного моста, вторые крайние выводы обоих дополнительных делителей подключены к общей точке соединени  опорного элемента с ре- зистивным делителем нелинейного моста, а средний вывод первого делител  соединен с неинвертирующим входом компаратора, средний вывод второго делител  соединен с инвертирующим входом интегратора, первый и второй дополнительные резисторы одними из выводов подключены к второму выходу нелинейного моста, а другими выводами - соответственно к инвертирующему входу компаратора и неинвертирующему входу интегратора, при этом выход интегратора через третий дополнительный резистор св зан с инвертирующим входом компаратора.
2. 2. Регул тор поп. 1,отличающий- с   тем, что опорный элемент выполнен из двух последовательно соединенных стабилитронов , при этом обща  точка соединени  анода первого стабилитрона и катода второго соединена с вторым выходом измерительного органа, а выводы дл  подключени  источника питани  интегратора и компаратора подключены соответственно между катодом первого стабилитрона и анодом второго стабилитрона.