UA9974U

UA9974U - Method for protecting a self-excited electric generator

Info

Publication number: UA9974U
Application number: UAU200504238U
Authority: UA
Inventors: Valentyn Mykolaiovyc Makarenko; Viktor Mykhailovych Tkachenko; Mykola Mykolaiovych Rachok; Ivan Mykolaiovych Bandura
Original assignee: Scient Production Entpr Khartr
Priority date: 2005-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2005-10-17

Abstract

The proposed method for protecting a self-excited electric generator consists in measuring the length of voltage pulses at the output of the pulse-width converter in the circuit of the self-excitation winding of the generator and disconnecting the self-excitation winding if the pulse length is not in the specified range.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Спосіб захисту електрогенератора самозбудження відноситься до електротехніки і може бути використаний у 2 системах автономного електропостачання залізничних вагонів з електрогенераторами самозбудження для регулювання струму збудження електрогенераторів.The method of protecting the self-excitation electric generator refers to electrical engineering and can be used in 2 systems of autonomous power supply of railway cars with self-excitation electric generators to regulate the excitation current of electric generators.

Відомий спосіб, узятий як найближчий аналог |див. Пристрій регулювання і керування системи автономного енергопостачання ДУГГ28Б. Технічний опис 2470.072-973:61/9 стор.2, 9. Функціональна схема 2470.072-974:61/9 стор.1, Берлін, 1993р.), забезпечує захист електрогенератора самозбудження при збоях або відсутності 70 тактування напруги збудження таким чином, що напругу на обмотці збудження (О ов) інтегрують і при інтегральному значенні, що перевищує допустиме Я Ов. юдопі , закорочують вихід електрогенератора, при цьому струмом короткого замикання включають лінійний автомат захисту (ЛАЗ) який відключає електрогенератор.The known method, taken as the closest analogue | see Device for regulating and controlling the autonomous energy supply system DUGG28B. Technical description 2470.072-973:61/9 p.2, 9. Functional diagram 2470.072-974:61/9 p.1, Berlin, 1993), provides protection of the self-excitation electric generator in case of failures or absence of 70 clocking of the excitation voltage in such a way that the voltage on the excitation winding (О ов) is also integrated at an integral value that exceeds the permissible Я ов. yudop, short-circuit the output of the electric generator, while the short-circuit current includes a linear automatic protection device (LAZ) that turns off the electric generator.

Недоліки цього способу захисту електрогенератора самозбудження: - значні перехідні процеси при комутації струмів короткого замикання електрогенератора, що погіршує завадообстановку для електронної апаратури; - зниження ресурсу комутаційних елементів і, отже, експлуатаційної надійності; - обмежений діапазон функціонування стосовно до вихідної напруги електрогенератора Ми г (тільки при Ог» 7О9В); - при одиночних збоях від впливу перешкод ЛАЗ відключає електрогенератор і для поновлення робочих функцій потрібне втручання обслуговуючого технічного персоналу, що ускладнює експлуатацію; - після відключення ЛАЗ неможливо однозначно визначити причину, що збільшує час на пошук несправності; - значні масогабаритні характеристики і висока вартість при реалізації; - підвищена імовірність відмовлення відцентрової муфти від перевантаження при перевищені тривалості імпульсів тактування від ШІМ установленого максимального значення (Т 2, макс) Особливо в момент включення, в) тому що в цьому випадку буде більш інтенсивне наростання збудження електрогенератора при низькій швидкості обертання осі, коли муфта ще не включена.Disadvantages of this method of self-excitation electric generator protection: - significant transient processes when switching short-circuit currents of the electric generator, which worsens the fault conditions for electronic equipment; - reduction of the resource of switching elements and, therefore, operational reliability; - a limited range of operation in relation to the output voltage of the electric generator Mi g (only at Ог» 7О9В); - in the case of single failures due to the influence of obstacles, the LAZ turns off the electric generator, and to restore the working functions, the intervention of the servicing technical personnel is required, which complicates operation; - after turning off the LAZ, it is impossible to clearly determine the cause, which increases the time to search for a malfunction; - significant mass-dimensional characteristics and high cost during implementation; - an increased probability of failure of the centrifugal clutch due to overload when the duration of the clock pulses from the PWM exceeds the set maximum value (T 2, max) not yet included.

Поставлено задачу зменшити перехідні процеси при роботі пристрою, підвищити ресурс комутаційних «ф зо елементів і надійність, парирувати одиночні збої, локалізувати місце несправності, понизити вартість захисту електрогенератора, розширити діапазон функціонування стосовно до напруги електрогенератора, зменшити - імовірність відмови відцентрової муфти. Ге»!The task is to reduce the transient processes during the operation of the device, to increase the resource of switching elements and reliability, to counter single failures, to localize the location of the fault, to reduce the cost of protection of the electric generator, to expand the range of operation in relation to the voltage of the electric generator, to reduce the probability of failure of the centrifugal clutch. Gee!

Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту електрогенератора самозбудження, що полягає в тім, що відключають електрогенератор, відповідно до корисної моделі селектують тривалість імпульсів від МеThe problem is solved by the fact that in the method of protecting the electric generator from self-excitation, which consists in turning off the electric generator, in accordance with a useful model, the duration of pulses from Me is selected

З5 Широтно-імпульсного модулятора й у випадку, якщо тривалість імпульсів не знаходиться в заданому діапазоні, знеструмлюють обмотку збудження і роззбуджують електрогенератор.C5 of the pulse-width modulator and in the event that the duration of the pulses is not in the specified range, the excitation winding is de-energized and the electric generator is excited.

Суть пропонованого способу пояснюється пристроєм захисту, блок-схема якого приведена на Фіг. «The essence of the proposed method is explained by the protection device, the block diagram of which is shown in Fig. "

Пристрій захисту містить лінійний автомат захисту (ЛАЗ) 1 з дистанційно керованим розчіплювачем, силовий ключ 2, пристрій керування З силовим ключем, блок потужності 4, селектор тривалості 5, обмотку збудження 6 но) електрогенератора, бістабільний пристрій 7, пристрій 8 тимчасової затримки сигналу, широтно-імпульсний с модулятор (ШІМ) 9, електрогенератор 10. . Пристрій захисту працює наступним чином. «» Напруга від електрогенератора самозбудження (ШО г) через лінійний автомат захисту (ЛАЗ) 1 подається на вхід силового ключа 2, вихід якого з'єднаний з обмоткою збудження 6.The protection device includes a linear automatic protection device (LAZ) 1 with a remotely controlled release, a power switch 2, a control device with a power switch, a power unit 4, a duration selector 5, an excitation winding 6 no) of an electric generator, a bistable device 7, a device 8 for a temporary signal delay, pulse width modulator (PWM) 9, electric generator 10. The protection device works as follows. "" The voltage from the self-excitation electric generator (SHO g) through the linear circuit breaker (LAZ) 1 is fed to the input of the power switch 2, the output of which is connected to the excitation winding 6.

Тактові імпульси перемінної тривалості Т, від 0 до Т, мак із виходу ШІМ 9 підводяться до входу пристроюClock pulses of variable duration T, from 0 to T, max from the output of PWM 9 are fed to the input of the device

Ге) керування З і комутирують силовий ключ 2, у результаті чого на обмотці збудження з'являються імпульси напруги збудження з рівнем приблизно Шг, тривалість яких повторює тривалість тактових імпульсів від ШІМ. ее, Зміною тривалості імпульсів напруги збудження Т;-0...Т; мако. ЗДІЙснюєТться регулювання вихідних параметрів -і електрогенератора.Ge) control Z and switch the power switch 2, as a result of which pulses of excitation voltage with a level of approximately Shg appear on the excitation winding, the duration of which repeats the duration of the clock pulses from the PWM. ee, By changing the duration of excitation voltage pulses T;-0...T; mako The output parameters of the electric generator are adjusted.

Регульовані величини такі як: напруга установки (О,), струм батареї (ІБ), струм генератора (І), струм т» збудження замірюються вимірювальними ланками, порівнюються з заданими значеннями й обробляються відповідними регулюючими підсилювачами. Вихідні напруги цих регулюючих підсилювачів подаються широтно-імпульсному модуляторові. Вихідна напруга того підсилювача, значення виміру якого максимально перевищує задане значення, тут порівнюється з пилкоподібною напругою частотою близько кГц і (7 55 перетворюється в прямокутний сигнал, тривалість якого відповідає напрузі регулюючого підсилювача. Цей прямокутний сигнал керує вищевказаним силовим ключем. Таким чином, при працюючому генераторі через тактовану напругу збудження забезпечується середній струм збудження, що підтримує регульовані значення параметрів.Regulated values such as: installation voltage (O,), battery current (IB), generator current (I), excitation current t" are measured by measuring circuits, compared with specified values and processed by appropriate control amplifiers. The output voltages of these control amplifiers are fed to the pulse width modulator. The output voltage of that amplifier, whose measurement value is maximally greater than the specified value, is compared here with a sawtooth voltage with a frequency of about kHz and (7 55) is converted into a rectangular signal, the duration of which corresponds to the voltage of the control amplifier. This rectangular signal controls the above-mentioned power switch. Thus, when working the generator is provided with an average excitation current through the clocked excitation voltage, which maintains the adjustable parameter values.

При наближенні, наприклад струму І, до максимально-допустимого значення тривалість імпульсів з виходу бо ШІМ зменшується, відповідно зменшується і тривалість імпульсів напруги збудження практично до 0, електрогенератор роззбуджується, струм генератора зменшується, збільшується різниця між І г макс. і І поточи, і тривалість імпульсів з виходу ШІМ починає збільшуватися, може бути, до Т, макс:When, for example, the current I approaches the maximum permissible value, the duration of pulses from the PWM output decreases, correspondingly, the duration of the excitation voltage pulses decreases to almost 0, the generator is de-excited, the generator current decreases, the difference between I g max increases. and both currents and the duration of pulses from the PWM output begin to increase, maybe up to T, max:

Одночасно імпульси від ШІМ надходять на вхід селектора тривалості 5. Як тільки ТТ; макс, наприклад, під впливом могутньої перешкоди, сигнал з виходу селектора тривалості 5 через пристрій керування З і силовий бб Ключ 2 блокує токовий зв'язок електрогенератора з обмоткою збудження 6. Після зникнення перешкоди і повернення тривалості імпульсів ШІМ у норму, знімається сигнал блокування і відновляється тактування напруги збудження.At the same time, pulses from the PWM are received at the input of the duration selector 5. As soon as the TT; max, for example, under the influence of a strong obstacle, the signal from the output of the duration selector 5 through the control device C and the power bb Key 2 blocks the current connection of the electric generator with the excitation winding 6. After the obstacle disappears and the duration of the PWM pulses returns to normal, the blocking signal is removed and the timing of the excitation voltage is restored.

Таким чином, під впливом одиничних могутніх перешкод на тракт тактування від ШІМ, після зняття перешкоди, автоматично відновлюється працездатність пристрою. У випадку відмовлення ШІМ або несправності лінії зв'язку із ШІМ силовий ключ 2 залишається заблокованим.Thus, under the influence of single powerful obstacles on the PWM clocking path, after removing the obstacle, the device's performance is automatically restored. In the event of a PWM failure or a fault in the communication line with the PWM, power switch 2 remains blocked.

Тільки при короткому замиканні силового ключа 2 на обмотці збудження буде присутня постійна напруга (їОг), від якої спрацьовує бістабільний пристрій 7 і його вихідний сигнал через пристрій тимчасової затримки 8 надходить до дистанційно керованого розчіплювача ЛАЗ 1 і відключає електрогенератор 10.Only when the power switch 2 is short-circuited, a constant voltage (uΩ) will be present on the excitation winding, which triggers the bistable device 7 and its output signal through the time delay device 8 reaches the remotely controlled LAZ release 1 and turns off the electric generator 10.

Таким чином запропонований спосіб дозволяє: 70 - зменшити перехідні процеси, тому що робота виконується струмами керування, які значно менше струмів короткого замикання прототипу; - збільшити ресурс комутаційних елементів і підвищити експлуатаційну надійність; - парирувати одиночні збої тактування й автоматично відновлювати працездатність; - забезпечити низькі масогабаритні характеристики і низьку вартість при реалізації; - однозначно локалізувати місце несправності і тим самим підвищити коефіцієнт готовності вагонів за рахунок скорочення часу на пошук несправності і відновлення робочих функцій, а саме: а) силовий ключ заблокований - відмовлення тракту керування від ШІМ; б) ЛАЗ 1 виключений - коротке замикання силового ключа в блоці потужності; - зменшити імовірність відмовлення відцентрової муфта при збоях або відсутності тактування напругиThus, the proposed method allows: 70 - to reduce transient processes, because the work is performed by control currents, which are significantly less than the short-circuit currents of the prototype; - increase the resource of switching elements and increase operational reliability; - parry single timing failures and automatically restore performance; - ensure low weight and size characteristics and low cost during implementation; - unambiguously localize the location of the malfunction and thereby increase the availability ratio of the cars due to the reduction of the time to search for the malfunction and restore working functions, namely: a) the power switch is blocked - failure of the control path from the PWM; b) LAZ 1 is turned off - short circuit of the power switch in the power unit; - to reduce the probability of failure of the centrifugal clutch in the event of failures or lack of voltage timing

Збудження оскільки селектор тривалості імпульсів блокує силовий ключ при ТТ, макс, і тим самим виключає можливість наростання збудження електрогенератора; - розширити діапазон функціонування стосовно вихідної напруги електрогенератора Ш г, поскільки пристрій здатний відключити електрогенератор навіть при напрузі трохи більшій від Од початкова, яка обумовлена тільки залишковим намагнічуванням магнітного ланцюга електрогенератора (х« 108). що 2Excitation because the pulse duration selector blocks the power switch at TT, max, and thereby excludes the possibility of increasing excitation of the generator; - to expand the range of operation in relation to the output voltage of the electric generator Ш g, since the device is able to disconnect the electric generator even at a voltage slightly higher than the initial voltage, which is due only to the residual magnetization of the magnetic circuit of the electric generator (х« 108). what 2

Claims

The formula of the invention is a method of protecting the self-excitation electric generator in the event of failures or lack of excitation voltage timing, which consists in turning off the electric generator, which differs in that the duration of the pulses is selected from the pulse-width modulator, and in the event that the duration of the pulses is not in - the given range, the excitation winding is de-energized and the electric generator is excited. F (o)

. and? se) se) -i T» 50 So 60 b5