Устройство для возбуждения бесщеточного асинхронного генератора

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения. Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования возбуждения в динамических режимах работы, увеличение точности регулирования возбуждений в статических режимах работы устройства. Устройство содержит два тиротно-импульсных регулятора напряжения 1 и 2, управляемый вы (Л с N)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (1Е (В (51)5 Н 02 P 9/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

М A STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1 40851 8 (2!) 4436211/07 (22) 03.06.88

{46) 23,02.91. Бюп, 9 7 (71) Ленинградское производственное электромашиностроительное объединение Электросила" им. С.М,Кирова (72) А.В.Гордин, В,Я,Вейгандт и Д.А.Кацман (53) 621,316.782:721.3!3.322,013,8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1408518, кл..Н 02 Р 9/!4, !985.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСЩЕТОЧНОГО СЙНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано в автономных системах электроснабжения.

Целью изобретения является увеличеиие быстродействия регулирования возбуждения в динамических режимах работы увеличение точности регулирования возбуждений в статических режимах работы устройства. Устройство содер" жит два широтно-импульсных регулятора напряжения 1 и 2, управляемый вы1629957

30 прямитель 3, возбудитель 4, подвозбудитель 5; блок 6 управления управляемым выпрямителем 3, неуправляемый выпрямитель 7, бесщеточный синхронный генератор (БСГ)8, блок 9 включения

pesepBa, Сущность изобретенИя заключается во введении в него блока 12

Изобретение относится к электротехнике, может бьггь использовано H автономных системах электроснабжения, к которым предъявляются повышенные требованияя по надежности и качеству напряжения, и является усовершенствованием известного устройства по 20 авт.св.N- 140851 8.

Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования

I возбуждения в динамических режимах работы, увеличение точности регулиро- 25 вания возбуждения.в статических режимах работы устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для возбуждения бесщеточного синхронного генератора.

Устройство содержит два однотип-: ных широтно- импульсных регулятора

1 и 2 напряжения, управляемый выпрямитель 3, выполненный на тиристорах, подключенный на стороне постоянно35 го тока к обмотке возбуждения возбу дителя 4, а на стороне переменного тока к якорным обмоткам подвозбудителя 5, блок 6 управления управляемым выпрямителем, неуправляемый выпрямителем 7, на стороне постоянного тока подключенныгй к обмотке возбуждения бесщеточного синхронного генератора

8, а на стороне переменного тока— к якорным обмоткам возбудителя 4, блок 9 включения резерва, состоящий из логического элемента ИЛИ 10 и блока 11 диагностики, блок l2 гибких обратных связей, в состав которого входят дифференцирующий фильтр 13, подключенный к выходу датчика 14 напряжения с фильтром 15 низких частот на выходе нуль-орган 16 с зоной нечувствительности, логический элемент

HE 17, два RS-триггера 18 и 19, два логических элемента ИЛИ-НЕ -20 и 21, два первые замыкающих ключа 22 и 23 и два вторых замыкающих ключа 24 и гибких обратный связей, который в динамических режимах работы подключает к регуляторам напряжения обратную связь с сигналом по произвбдной выходного напряжения БСГ, а в статических режимах работы - гибкую обратную связь, l з.п. ф-лы, l ил.

25, два узла 26 и 27 гибкой обратной связи, RS-триггер 18, логический элемент 20, первый и второй замыкающие ключи и узел 26 гибкой обратной связи составляют звено 28 обратных связей основного регулятора l . RS-триггер 19, логический элемент 21, пер- ° вый и второй замыкающие ключи и узел

27 гибкой ббратной связи составляют звено 29 обратных связей резервного регулятора 2.

RS-триггеры 18 и 19 каждого звена

28 и 29 обратной связи подключены входами S u R соответственно к вы- ходам и первым входам логических элементов ИПИ-НЕ 20 и 21, а прямые выходы — к управляющим входам первых замыкающих ключей 22 и 23, соединенных первыми силовыми выводами с входами обратной связи 34 и 35.регуляторов напряжения, соответствующих звеньям 28 и 29 обратной связи, а вторыми силовыми выводами — с выходом дифференцирующего фильтра 13, вход которого подключен к выходу датчика i4 напряжения генератора с фильтром 15 низких частот на выходе и к входу нуль-органа 16 с зоной нечувствительности от — ф до + g., подсоединенного выходом через логический элемент НК 17 блока гибких обратных связей к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ 20, 21, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьих

Э-триггеров 30 и 31 узлов диагностики основного и резервного регуляторов напряжения, вторые замыкающие кцючи 24 и 25 соединены следующим образом: управляющими входами — с инвертирующими выходами RS-триггеров

18 и 19, первыми силовыми выводами— с силовыми выводами первых замыкающих ключей 22 и 23, а вторыми силовыми выводаья — с первыми выводами узлов

26 и 27 гибкой обратной связи, вто5 162 рые выводы которых подключены к выходам 32 и 33 регуляторов напряжения °

Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора работает следующим образом, В статических режимах работы на выходе 32(ЗЗ) регулятора 1(2) напряжением имеет место сигнал широтноимпульсной модуляции (ПИМ), на неинвертирующем выходе Р-триггера 30(31) напряжение соответствует единичному логическому уровню. На выходе дифференцирующего фильтра 13, а следовательно, н на выходе нуль-органа

16 сигналы отсутствуют. Таким образом, на R-входе RS-триггера 18(19) присутствует единичный логический уровень сигнала, напряжение на неиивертируищем выходе RS-триггера соответствует нулевому логическому уровню сигнала, а напряжение на инвертирующем выходе соответствует логи— ческой единице, поэтому первый замыкающий ключ 22(23) разомкнут, а второй замыкающий ключ 24(25) замкнут и. выход узла 26(27) гибкой обратной связи подключен к входу 34(35) регулятора 1(2) напряжения, Таким образом, регуляторы 1 и 2 охватываются гибкой обратной связью, что обеспечивает устойчивуи работу генератора 8 в режиме малых возмущений при высоких коэффициентах усиления регуляторов и 2 напряжения.

При больших возмущениях в системе выходной сигнал датчика 14 напряжения, а следовательно, и фильтра 15 низких частот отклоняется от установившегося значения на большую величину, Выходной сигнал регулятора 1(2) напряжения принимает либо единичный (форсировочный), либо нулевой (расфорсировочный) уровень и через задержку +g с начала переходного процесса на неинвертируищем выходе 0-триггера

30(31) устанавливеатся нулевой логический уровень. Длительность ь составляет величину большую 20 ме и складывается из запаздывания, вносимого измерительным органом регулятора !(2) напряжения, и задержки в один период измеряемого напряжения, вносимой блоком 9 включения резерва, При увеличении выходного сигнала дифференцирующего фильтра 13 (сигнал. пропорционального производной напряжения синхронного генератора) до

9957 6 величины gC,,где К вЂ” порог чувствительности нуль-органа 16, на выходе логического элемента HE 17 устанавливается нулевой логический уровень, RS-триггер перебрасывается и первый замыкающий ключ 22(23) замыкается, а второй замыкающий ключ 24(25) размыкается и на вход 34(35) регулятора

1(2) напряжения подается напряжение с выхода дифференцирующего фильтра

13, имеющего следуищуи передаточную функции. 1(р) = Т,(р)/(Т р + 1), где Т 1, Т вЂ” постоянные времени, обеспечивающего необходимую коррекцию переходных процессов.

При снижении сигнала на выходе

20 дифференцирующего фильтра меньше 0 т,е. когда переходный процесс подходит к концу, на выходе нуль-органа

16 устанавливается нулевой логический уровень, КЯ-триггер !8(19) сбра25 сывается, в результате чего первый замыкающий клич 22(23) размыкается, а второй замыкающий ключ 24(25) замыкается и восстанавливается схема статической стабилизации напряжения генератора с помощью узла 26(27) гибкой обратной связи,Использование напряжения, формируемого D-триггером ЗО(3!), позволяет однозначно определить начало переходного процесса, выводящего выход35 ной сигнал регулятора на потолочныи уровень. При этом практически не требуется никакой настройки для выделе- ния зоны регулирования, эа которой

40 желательно введение динамической гибкой обратной связи, и обеспечивается высокая помехозащищ нность устройства. При использовании, например,. выходного сигнала нуль-ор45 гана 16 для управления первым замы" кающнм ключом 22(23) и для управления через логический элемент HE 17 вторым замыкающим ключом 24.(25) возможны необоснованные переключения, связанные с тем, что производная напряжения генератора может достигать большой величины, в то время как само напряжение генератора отклоняется от установившегося значения на малую

55 величину при котоРой на выходе

32(33) — сигнал ШИИ и введение гибкой динамической обратной связи с помощью дифференцирующего фйльтра 13 не требуется, 1629957

Узел 26(27) гибкой обратной связи настраивается таким образом, чтобы обеспечить наибольшие запасы статической устойчивости системы, Дифференцирующий фильтр 13 настраивается таким образом, чтобы обеспечить оптимальное протекание переходных процессов в системе, На вход узла 26(27) гибкой обрат- 10

НоН связи возможна подача вместо выходного сигнала регулятора 1(2) напряжения сигнала с колец ротора, При этом принцип действия устройства возбуждения бесщеточного синхронного генератора не изменяется, Однако подключение выхода регулятора 1(2) к входу узла 26(27) гибкой связи обосновывается тем, что в этом случае имеет место охват обратной связью 20 звена с высоким коэффициентом уси" ления, что позволяет уменьшать коэффициенты передачи узла 26 (27) гибкой свГзи на частотах близких к частоте среза системы и, кроме того, отпадает необходимость в устройствах гальванической развязки силовых цепей и цепей управления, Это ведет к миниатюризации узла 26(27) гибкой обратной связи

В случае выхода из строя регулятора 1 или 2 напряжения блок 9 включения резерва коммутирует на вход блока

6 управления выход исправного регулятора, .охваченного соответствующим 35 звеном гибких обратных связей.

Известно, что одним корректирующим устройством невозможно обеспечить оптимальную настройку системы в статике и динамике, 40

За счет статической корректирующей цепи узла гибкой ооратной связи обеспечивается работа системы с высоким коэффициентом усиления регулятора

1(2) напряжения, что снижает статические ошибки регулирования, т.е. увеличивает точность поддержания напряжения на шинах бесконтактного . синхронного генератора.

Динамическая коррекция, реализуе мая дифференцирующим фильтром 13, позволяет обеспечить оптимальное . протекание переходных процессов с минимальным перерегулированием и временем восстановления напряжения синхронного генератора, т,е. с максимальным быстродействием.

Формула и з о б р е т е н и я

1.Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора по авт.св. 9 )408518, о т л и ч а ю— щ е е с s тем, что, с целью увеличения быстродействия регулирования возбуждения в динамических режимах работы, в него введен блок гибких обратных связей, основной и резервный широтно-импульсные регуляторы напряжения выполНены с входом обратной связи, блок гибких обратных связей выполнен на дифференцирующем фильтре, нуль-органе с зоной нечувствительности, логическом элементе НЕ и двух одинаковых звеньях обратной связи основного и резервного регуляторов напряжения, каждое из которых выполнено в виде первого замыкающего ключа, логического элемента ИЛИ-НЕ, RS-триггера, S- u R-. входы которого соответственно подключены к- выходу и первому входу логического элемента

ИЛИ-НЕ, а прямой выход — к управляющему входу первого замыкающего ключа, соединенного первым силовым выводом с входом обратной связи регулятора напряжения, соответствующего звену обратной связи, а вторым силовым выводом — с выходом дифференцирующе-. го фильтра, вход которого подключен к выходу датчика напряжения генератора с фильтром низкйх частот на выходе и с входом нчль-органа с зоной нечувствительности, подсоединенного выходом через логический элемент НЕ блока гибких обратных связей к первым входам логических элементов

ИЛИ-НЕ звеньев обратной связи основного и резервного регуляторов напряжения, вторые входы которых соединены соответственно с выходами, третьих

В-триггеров узлсв диагностики основ-, ного и резервного регуляторов напряжения, 2.Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности регулирования возбуждения в статических режимах работы, дополнительно введены два вторых замыкающих ключа, узлы гибкой обратной связи основного и резервного регуляторов напряжения, подключенные каждый через один из вторых замыкающих ключей между входом обратной связи и выходом соответствующего регулятора напряжения, управляющий

Составитель А,Акимов

Техред Л,Олийнык Корректор М,Кучерявая

Редактор Н.Бобкова

Заказ 442 Тираж 337 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина,101 вход каждого из вторых замыкающих ключей подключен к инвертирующему выходу КБ-триггера звена обратной связи того регулятора напряжения, 1629957

10 которому соответствует узел гибкой обратной связи, связанный с силовой цепью этого второго замыкающего ключа.