SU811482A1 - Модул ционный асинхронныйВЕНТильНый гЕНЕРАТОР - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве первичного источника электроэнергии дл  автономных систем энергоснабжени  с широким диапазоном частот вращени  первичного двигател  и стабильной частотой на выходе источника энергии, например дл  авиационных систем энергоснабжени  или дл  систем энергоснабжени , использующих в качестве первичного двигател  энергию ветра.

Известны модул ционные асинхронные вентильные генераторы (АВГ) с возбуждением от тиристорного источника реактивной мощности (ТИРМ) в цепи статора асинхронной мащины с короткозамкнутым ротором (AM) с системой управлени  (СУ), состо щей из датчика, задатчика и блока сравнени  напр жени , функционального преобразовател  напр жени  в частоту (ФП), пересчетной схемы, включенных последовательно между собой.

Дополнительный автономный инвертор стабильной частоты подключен либо непосредственно к цепи посто нного тока ТИРМ, либо к дополнительной обмотке AM через дополнительный силовой выпр митель 1.

Частоту возбуждени  генератора посредством ТИРМ устанавливают меньше частоты вращени  генератора и регулируют ее в функции отклонени  выходного напр жени . Благодар  этому АВГ работоспособен и обеспечивает стабилизацию амплитуды

выходного напр жени  в широком диапазоне изменени  скорости вращени  и загрузок . Стабилизацию частоты напр жени  осуществл ют посредством дополнительного тиристорного преобразовател  со звеном

посто нного тока - инвертора напр жени  стабильной частоты.

Недостатками известного АВГ  вл ютс  необходимость в дополнительном тиристорном инверторе на полную мощность нагрузки и пониженные энергетические показатели генератора из-за двухкратного преобразовани  энергии в машине и инверторе. Наиболее близким к данному изобретению техническим решением  вл етс  модул ционный асинхронный вентильный генератор , содержащий силовую часть и схему управлени , причем силова  часть состоит из асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором, расположенной на статоре

основной  корной обмоткой и тиристорного источника реактивной мощности, выполненного по схеме автономного инвертора, а схема управлени  включает в себ  датчик и задатчик напр жений, блок сравнени  напр жений , функциональный преобразоваIc-Jib напр жени  в частоту, пересчетную логическую схему и задающий генератор стабильной частоты; при этом выходы датчика и задатчика напр л :ений подключены к входам блока сравнени  напр жений, а выход блока сравнени  напр л ений через ф)нкциональный преобразователь напр л ени  в частоту соединен с входом пересчетной логической схемы 2. Недостатком известного устройства  вл етс  большие вес и габариты из-за необходимости применени  конденсаторов дл  входных фильтров ТИРМ. Кроме того, дл  получени  трехфазного выходного напр жени  потребуетс  иметь три электрических машины, три ТИРМ и три схемы управлени , что усложн ет схему устройства. Целью изобретени   вл етс  упропдение схемы, повышение энергетических показателей и расширение диапазона работы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что на статоре асинхронного генератора выполнена вспомогательна  многофазна  обмотка возбуждени , силова  часть дополнительно снабжена вентильным многофазным демодул тором, кажда  из фаз которого содержит тиристорный и диодный мостовой двухполупериодный выпр мители, включенные встречно-параллельно между собой и по входам переменного тока присоединенные к соответствуюш,им фазным выводам основной  корной обмотки асинхронного генератора , а по выходам посто нного тока-- к нагрузке. При этом вход переменного тока тиристорного источника реактивной мош;ности подключен к фазным выводам вспомогательной обмотки возбуждени  асинхронного генератора, выход посто нного тока закорочен; кроме того, в схему управлени  дополнительно введены система фазово-импульсного управлени  демодул тором с управл юш,им и синхронизируюш ,им входами, пропорционально-интегральный регул тор, одноканальный функциональный преобразователь напр жени  в угол и многофазный широтно-импульсный модул тор. скважности импульсов стабильной частоты, в состав которого вход т многофазный задающий генератор стабильной частоты, многоканальный функциональный преобразователь напр жени  в угол и многоканальный генератор пилообразного напр жени , причем входы многоканального функционального преобразовател  напр жени  в угол подключены к выходам многофазного задающего генератора стабильной частоты и к выходам многоканального генератора иилообразного напр жени , входы которого соединены с выходом пересчетной логической схемы и выходом пропорционально-интегрального регул тора. Выход многоканального функционального преобразовател  напр жени в угол подключен к входу управлени  тиристорным источником реактивной мощности и к входу синхронизации системы фазово-импульсного управлени  демодул тором, к управл ющему входу которой присоединен через пропорционально-интегральный регул тор и одноканальный функциональный преобразователь напр жени  в угол выход блока сравнени  напр жений. На фиг. 1 приведена блок-схема модул ционного асинхронного вентильного генератора; на фиг. 2 показан вариант выполнени  силовой части демодул тора напр жепи  стабильной частоты; на фиг. 3 приведены временные диаграммы импульсов и эпюры напр жений на выходе одной из фаз статора асинхронного генератора и соответствующего демодул тора; на фиг. 4 показан один из вариантов выполнени  силовой части модул ционного асинхронного вентильного генератора, причем с целью упрощени  показаны только две фазы демодул тора , треть  фаза которого выполнена аналогично. На статоре асинхронной машины с короткозамкнутым ротором 1 расположены основна   корна  обмотка 2 и вспомогательна  обмотка возбуждени  3. Якорна  обмотка 2 через трехфазный демодул тор (ДМ) 4 подключена к нагрузке 5. Обмотка возбуждени  3 св зана с тиристорным источником реактивной мощности (ТИРМ) 6. Выходы многофазного задающего генератора (ЗГ) синусоидальных колебаний 7 схемы управлени  подключены к одним из входов многоканального функционального преобразовател  напр жени  в угол (ФП) 8, другие входы которого св заны с выходом многоканального генератора пилообразного напр жени  (ГП) 9. Выход преобразовател  10 подключен к управл ющему входу ТИРМ 6. Входы ГП 9 через пересчетную логическую схему (ПС) 10 и функциональный преобразователь напр жени  в частоту (ФП) 11 св заны с выходом блока сравнени  напр л ени  12, на один из входов которого подаетс  сигнал с датчика напр жений (ДН) 13, на другой вход -задающий сигнал. Вход ДН 13 св зан с выходом ДМ 4. Одновременно выход блока сравнени  напр жений 12 подключен к входу пропорционально-интегрального регул тора (ПИР) 14, который управл ет работой ГП 9 и одноканального преобразовател  напр жени  в частоту 15, выход которого через схему фазово-имиульсного управлеВИЯ демодул тором (СУДМ) 16 подключен к управл ющим входам ДМ 4. Одновременно на один из входов СУДМ 16 поступает сигнал с блока 8. Блоки 7-9 образуют трехфазный модул тор 17. На фиг. 2 показана часть силовой схемы дл  одной фазы демодул тора напр жени  ДМ 4, где тиристоры Т/, , и образуют однофазную двухполупериодную схему выпр млени , включенную встречнопараллельно аналогичной схеме выпр мител  на диодах DI-D. Здесь же изображены формы напр жени  на входе демодул тора и на одной из фаз нагрузки ZH, включенной в диагональ мостовой схемы.

Модул ционный асинхронный вентильный генератор работает следующим образом.

В наиболее характерном режиме АВГ возбуждаетс  от ТИРМ в цепи статора, собранного по схеме автономного инвертора . Генератор вращаетс  со скоростью, измен ющейс  в щироких пределах (в несколько раз). Напр жение на статоре сравниваетс  с задающим и подаетс  на ФП 11 напр жени  в частоту (фиг. За), который присоединен ко входу кольцевой пересчетной схемы 10, где происходит сдвиг частотных импульсов по фазе (фиг. 36). Эти и.мпульсы подаютс  на ГП 9 (фиг. Зв). На блок ФП 8 одновременно подаютс  с трехфазного задающего генератора 7 синусоида посто нной амплитуды и частоты и импульсы с генератора пилы 9 (фиг. Зг). В результате в блоке 8 осуществл етс  щиротно-импульсна  модул ци  управл ющих сигналов ТИРМ 6, по стабильной частоте следующих с несущей частотой возбуждени  генератора. С выхода модул тора импульсы подаютс  на управл ющие электроды тиристоров на ТИРМ 6. Дл  разделени  двухпол рного модулированного напр жени  (фиг. Зе) с наименьщей потерей мощности рабоча  обмотка 2 статора АВГ подключена к демодул тору 4, схема которого показана на фиг. 2, 4. Такое выполнение ДМ 4 дает возможность использовать мощность обеих полуволн синусоиды напр жени , модулированного стабильной частотой.

Тиристоры демодул тора работают со стабильной частотой и синхронизируютс  импульсами управлени  от задающего генератора 7 и ФН 8. Один полупериод стабильной частоты работают тиристоры Ti и TZ- другой полуиериод - тиристоры Тз и Т., (фиг. 2).

В результате с выхода трехфазного демодул тора 4 на нагрузку поступает трехфазное напр жение посто нной частоты независимо от скорости вращени  генератора (фиг. Зж).

Стабилизаци  амплитуды напр л ени  на нагрузке при изменении скорости нагрузки достигаетс  как посредством канала частотной обратной св зи ТИРМ 6 по отклонению напр жени  (блоки 9, 8, 7, 6, 5, 3, 2), так и ио каналу регулировани  скважности управл ющих импульсов ТИРМ 6 (угла управлени )-блоки управлени  9, 8, 12, 5, 3, 2.

При значительном диапазоне изменени  скорости вращени  генератора (2; 1) указанные каналы регулировани  обеспечивают рациональный закон изменени  напр жени  и частоты на статоре генератора, например, посто нство максимума электромагнитной мощности.

Таким образом, работа предложенного модул ционного АВГ основана на принципе щиротно-импульсной модул ции статорного напр л ени  посто нной частотой. Прк этом импульсы управлени  ТИРМ 6, работающего на несущей частоте - частоте возбуждени  генератора, модулируютс  по щирине в трехфазном модул торе (17) по синусоидальному закону с посто нной частотой , а затем напр жение статора поступает на трехфазный демодул тор 4, который выдел ет огибающую напр жени  стабильной частоты. Такое выполнение устройства позвол ет

максимально упростить силовую схему АВГ, исключив узлы искусственной коммутации; устранить входные разделительные емкости ТИРМ, поскольку нагрузка включаетс  в диагонали демодул тора, так как

статорные напр жени  АВГ уже смодулированы на стабильной частоте по системе управлени  ТИРМ. Поэтому схема демодул тора упрощаетс  и не содержит узлов искусственной коммутации, что дополнительно повыщает надежность и улучщает энергетические показатели привода.

Claims (2)

1.Дудышев В. Д. и др. Принципы построени  замкнутых систем регулировани  асинхронных вентильных генераторов. Извести  ВУЗОВ, «Электромеханика, № 10, 1977, с. 1104-1109.

2.Патент США № 3253174, кл. 322-47, 1972 (прототип).

-иПйП ЛДЛ ППШШПЛ:

Uio

6)

к к к к к

497

г)

cot

Ojt

cut

Демодуп тор +нагрузка

п

ФК-ЖЬ

L.

zi.rzzJ