Генераторный источник электропитания

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sj)s Н 02 P 9/44

- Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4814618/07 (22) 16.04.90 (46) 07.07.92.Бюл. N.. 25 (71) Самарский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) А.Н.Штанов, А.С.Тупиков и С.К.Желоховцев (53) 621.316.722 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР

hL 1515332; кл, Н 02 P 9/44, 1988, Авторское свидетельство СССР

М 1467734, кл, Н 02 P 9/44, 1987.,, Я2,, 1746510 А1.2 (54) ГЕНЕРАТОРНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАН ИЯ (57) Сущность изобретения: устройство содержит асинхронную машину 1, конденсаторы 5 возбуждения, трехфазный тиристорный мост 6, дроссель 13, компараторы 16-18, 21, мультиплексоры 19, 20, демультиплексор 23, формирователь 22 коротких импульсов, формирователь 24 сигналов управления тиристорами, источник 37 опорного напряжения, 2 ил.

1746510

20

Изобретение относится к электротехни ке и может быть использована в автономн ых системах электроснабжения с бесконтактными асинхронными генераторами, возбуждаемыми с помощью конденсаторов.

Известны генераторные источники электропитания с асинхронными генерато-. рами, реактивный ток которых регулируется дискретным изменением емкости конденсато ров.

Этим устройствам присуща амплитудная модуляция выходного напряжения и повышенная сложность системы управления, Известны генераторные источники электропитания, в которых избыточный ре-. активный ток возбуждения асинхронной машины, генерируемый конденсаторами, компенсируется устройством, содержащим трехфазный тиристорный мост, шины постоянного тока которого замкнуты через дроссель.

Большое количество намоточных иэделий .(многообмоточных импульсных трансформаторов) затрудняет изготовление и усложняет наладку источника, Наиболее близким к предлагаемому является генераторный источник электропитания, содержащий асинхронную машину с конденсаторами и трехфазный тиристорный мост с дросселем, блок импульсно-фазового управления которого содержит формирователь сигналов управления тиристорами, шесть компараторов, входы которых через многообмоточный трансформатор связаны с выводам асинхронной машины, Сигналы управления тиристорами

: формируются сравнением напряжений, пропорциональных линейным, с заданным опорным источником напряжения.

Поскольку угол открывания тиристоров моста в известном устройстве не может превышать 90 эл. град. (а л-/2), то в переходном режиме, в частности при внезапном набросе нагрузки, происходит просадка выходного напряжения генератора, что является недостатком.

Целью изобретения является улучшение качества генерируемой электроэнергии в динамических режимах, а также снижение массы и габаритов устройства.

Генераторный источник электропитания, содержащий асинхронную машину; конденсаторы возбуждения, управляемый трехфазный тиристорный мост, анод первого и. катод четвертого тиристоров которого соединены с первым, анод третьего и катод шестого тиристоров — вторым, а анод пятого и катод второго тиристоров — с третьим силовыми выводами асинхронной машины, 25

55 катоды нечетных тиристоров связаны с анодами четных через дроссель, а цепи управления тиристоров управляемого тиристорного моста связаны с выходом формирователя сигналов управления тиристорами, входы которого соединены с соответствующими выходами демультиплексора, сигнальный вход которого соединен через формирователь коротких импульсов с выходом первого компаратора, а адресные входы, соединенные с соответ-. ствующими адресными входами первого и второго мультиплексоров, присоединены к выходам соответственно второго, третьего и четвертого компараторов, силовыми выводами асинхронной машины, а также первым, третьим и пятым сигнальными входами второго мультиплексора и вторым, четвертым и шестым входами первого мультиплексора, при этом нечетные входы первого мультиплексора соединены с минусовым, а четные второго — с плюсовым выводами источника опорного напряжения, выход первого мультиплексора соединен с неинвертирующим входом первого компаратора, а выход второго — с инвертирующим входом, На фиг. 1 приведена принципиальная схема генераторного источника электропитания; на фиг, 2 — эпюры напряжений в точках схемы источника.

Генераторный источник электропитания (фиг. 1) содержит асинхронную машину (АМ) 1, силовые выводы 2 — 4 которой соединены с конденсаторами 5 возбуждения и входом трехфазного тиристорного моста 6, выполненного на тиристорах 7 — 12, причем анод первого 7 и катод четвертого 10 тиристоров соединены с первым силовым выводом 12 АМ, анод третьего 9 и катод шестого

12 тиристоров — с вторым выводом 3, анод пятого 11 и катод второго 8 тиристоров — с третьим силовым выводом 4 АМ, катоды нечетных тиристоров связаны с анодами четных посредством дросселя 13, Кроме того, с силовыми выводами AM через резистивные делители 15 напряжения соответственно связаны входы блока импульсно-фазового управления тиристорным мостом 14, а именно входы второго 16, третьего 17 и четвертого 18 компараторов, а также второй, четвертый и шестой (четные) сигнальные входы первого 19 и первый, третий и пятый (нечетные) сигнальные входы второго 20 мультиплексоров, выходы которых присоединены соответственно к неинаертирующему (прямому) и инвертирующему входам первого компаратора 21, выход которого через формирователь 22 коротких импульсов связан с сигнальным

1746510

30

40

50

55 входом демультиплексора 23, выходы которого присоединены к входам формирователя 24 сигналов управления тиристорами, содержащего элементы ИЛИ 25-30 и выходные каскады 31 — 36.

Одноименные адресные входы мультиплексоров 19 и 20 и демультиплексора 23 объединены и подключены соответственно к выходами второго 16, третьего 17 и четвертого 18 компараторов. Нечетные сигнальные входы .первого мультиплексора 19 присоединены к отрицательному, а четные сигнальные входы второго мультиплексора

20 — к положительному выводу источника 37 опорного напряжения, Потребителя электроэнергии подключается к силовым выводам 2 — 4 АМ.

Генераторный источник электропитания работает следующим образом.

При вращении ротора AM 1 осуществляется емкостное самовозбуждение от конденсаторов 5. На силовых выводах 2 — 4 АМ генерируется трехфазная система напряжений Ua, Оь, О (фиг. 2 диаграмма Од), которые через делители 15 напряжений поступают на прямые входы компараторов 16-18, а на их инверсные входы — соответственно напряжения, пропорциональные Ua, Ub, Uc

Выходные сигналы компараторов 16 — 18 (фиг, 2, диаграммы Оы, Оп, 01в), сдвинутые один относительно другого на 120, осуществляют синхронное переключение каналов мультиплексоров 19 и 20 через 60 . обеспечивая тем самым сравнение компаратором

21 мгновенных значений фазных напряжений -Uc, +ОЬ, -Ua, +Uc, -Ub, +Ua с опоРным напряжение того же знака, что и фазное.

При превышении мгновенным значением напряжения фазы опорного напряжения (на фиг. 2, диаграмма Ua<) на выходе компаратора 21 (фиг, 2, диаграмма 021) формируется сигнал на отпирание тиристора.

Формирователь 22 коротких импульсов укорачивает длительность импульсов (фиг. 2, диаграмма U22), а демультиплексор 23, засинхронизированный с мультиплексорами

19 и 20, распределяет их по шести каналам. которые являются входами формирователя

24 сигналов управления тиристоров. Логические элементы ИЛИ.25 — 30 формирователя сигналов управления производят операцию логического сложения сигналов двух соседних каналов (С11 и 02, Q2 и Q3, 03 и Q4, Q4 и 05, Q5 и 06, Q6 и G1), что позволяет получать в один и тот же момент времени два импульса управления по двум из шести каналов — один для тиристора катодной, а другой — для тиристора анодной группы, соблюдая при этом необходимую последовательность включения пар тиристоров (фиг

2, диаграмма 02 -Озо). Усиленные выходными каскадами 31-36 управляющие сигналы через элемент гальванической развязки подаются на соответствующие тиристоры

7-12 трехфазного моста 6.

Емкость конденсаторов 5 определяется коэффициентами мощности AM cos p u нагрузки cos р и выбирается такой, чтобы при их.минимальных значениях генераторный источник питания обеспечивал номинальное выходное напряжение. При снижении нагрузки или при увеличении частоты вращения оно возрастает, что приводит к уменьшению угла регулирования а, т,е. к росту потребления реактивного тока тиристорным компенсатором реактивной мощности, состоящим из тиристорного моста 6 и дросселя 13. Это способствует уменьшению выходного напряжения, При набросе нагрузки выходное напряжение уменьшается, а угол регулирования увеличивается и при a ) к /2 тиристорный мост 6 переходит в инверторный режим, отдавая энергию, запасенную в магнитном поле дросселя 13, и препятствуя тем самым уменьшению выходного напряжения. Регулировка выходного напряжения осуществляется изменением. опорного напряжения.

В генераторном источнике электропитания используются AM 1 серии 4А, конденсаторы 5 типа МБГ4, тиристорный мост 6 на тиристорах 7-12 типа Т 160, дроссель 15 индуктивностью 100 мГн, компараторы 1618 и 21 типа 554САЗ, мчльтиплексоры 19 и

20 и мультиплексор 23 типа К561 КП2, формирователь 9 коротких импульсов типа 564

АГ1, логические элементы ИЛИ 25 — 30 типа

К561 ЛЕ, Усилители 31 — 36 выполнены на транзисторах типа КТ 814 с трансформаторным выходом.

Генераторный источник электропитания имеет существенное преимущество, заключающееся в уменьшении кратковременного понижения напряжения при набросе нагрузки (особенно двигательной), Кроме того, турбина, приводящая в движение ротор АМ, может иметь произвольное направление вращения, что приводит к изменению чередования фаз напряжений на выходах

АМ. Предлагаемое устройство по сравнению с известным не критично к этому изменению, что упрощает в процессе монтажа накладку и пуск в эксплуатацию генераторного источника электропитания.

Формула изобретения

Генераторный источник электропитания, содержащий асинхронную машину с первым, вторым и третьим силовыми выводами, подсоединенными к конденсаторам, 1746510 входу управляемого трехфазного тиристорного моста так, что анод первого и катод четвертого тиристоров тиристорного моста присоединены к первому, анод третьего и катод шестого тиристоров — к второму, анод пятого и катод второго тиристоров — к третьему силовым выводам асинхронной машины, причем катоды нечетных тиристоров соединены с одним, а аноды четных — с другим выводами дросселя, и к входным выводам блока импульсно-фазового управления тиристорным мостом, выполненным в виде источника опорного напряжения, четырех компараторов, формирователя коротких импульсов, формирователя сигналов .управления тиристорами, выходы которого соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров управляемого трехфазного тиристорнаго моста, причем первый и второй выходы формирователя сигналов управления тиристорами связаны с первым тиристором, второй и третий — с вторым тиристором, третий и четвертый — c третьим тиристором, четвертый и пятый — с четвертым тиристором,.пятый и шестой с пятым тиристором, шестой и первый с шестым тиристором, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью улучшения качества генерируемой электроэнергии в динамических режимах, в блок импульсно-фазового управления введены два мультиплексора аналоговых сигналов, демультиплексор, и ричем первый, третий, пятый сигнальные входы второго и четвертый, шестой и второй входы первого мультиплексоров аналоговых сигналов попарно объединены и связаны соответственно с третьим, первым и вторым силовыми выводами асинхронной машины, 5 нечетные сигнальные входы первого мультиплексора аналоговых сигналов присоединены к отрицательному, а четные второго— к положительному выводам источника опорного напряжения, выходы первого и второго

10 мультиплексоров аналоговых сигналов соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами первого компаратора. выход которого подключен к входу формирователя коротких импульсов, 15 выходом подключенным к сигнальному входу демультиплексора, прямой вход второго компаратора, объединенный с инверсным входом четвертого, связан с первым силовым выводом асинхронной машины, прямой

20 вход третьего, объединенный с инверсным входом второго компаратора, — с вторым силовым выводом асинхронной машины, прямой вход четвертого, объединенный с инверсным входом третьего компаратора—

25 с третьим силовым выводом асинхронной машины, а выходы второго, третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с первым, вторым и третьим адресными входами первого и второго муль30 типлексоров аналоговых сигналов и демультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами формирователя сигналов управления тиристорами.

1746510 бк

Ujg

Редактор И.Шулла

Заказ 2402 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

V<7

V 6

Составитель А.Шпанов

Техред М Моргентал Корректор Т,Софиян