Способ преобразования напряжения высокой частоты в напряжение низкой частоты

 

Использование: в преобразовательной технике, в частности в наземных турбогенераторных энергоустановках промышленной частоты. Сущность изобретения: выходные равные по величине напряжения трехфазных высокочастотных генераторов с разностью частот, равной удвоенному значению низкой частоты, пофазно суммируют последовательным соединением фаз А обоих генераторов, фазы В первого - с фазой С второго, фазы С первого - с фазой В второго. Суммарное напряжение каждой фазы выпрямляют, а полярность выпрямленных напряжений коммутируют на противоположную в моменты минимума огибающей напряжений биений по каждой фазе отдельно. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 М 5/27

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . .а ®" ""

К ПАТЕНТУ (21) 4905396/07 (22). 28.11,90 (46) 15.03.93, Бюл, N. 10 (71) Научно-производственное объединение

"Энергия" (72) M.Ï, Галкин, В,М, Субботин и Л,Ф, Быкова (73) M.Ï, Галкин, В.M. Субботин и Л,Ф, Быкова (56) Брускин Д.Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током. М; Высшая школа, 1974, с. 6 — 9.

Там же, с. 22-79. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и может быть использовано в наземных турбогенераторных энергоустановках промышленной частоты.

Для получения трехфазного напряжения низкой частоты фаза А первого генератора соединяется с фазой А второго, фаза В первого — с фазой С второго, фаза С первого — с фазой В второго (см. чертеж).

Предлагаемый способ устраняет противоречие, возникающее при использовании турбогенераторов в наземных энергоустановках промышленной частоты 50 Гц между необходимостью обеспечения работы турбины и генератора при высокой частоте вращения для получения высокой экономичности и малых габаритов и массы и требованием обеспечения переменного тока низкой частоты 50 Гц, Так, для получения приемлемых экономических и массогабаритных характеристик частоту вращения выбирают равной 30000 об/мин и более, а;

„„ Ж „„1802910 АЗ (57) Использование; в преобразовательной технике, в частности в наземных турбогенераторн ых энергоустановках промышленной частоты. Сущность изобретения: выходные равные по величине напряжения трехфазных высокочастотных генераторов с разностью частот, равной удвоенному значению низкой частоты, пофазно суммируют последовательным соединением фаз "А" обоих генераторов, фазы "В" первого — с фазой "С" второго, фазы "С" первого — с фазой "B" второго. Суммарное напряжение каждой фазы выпрямляют, а полярность выпрямленных напряжений коммутируют на противоположную в моменты минимума огибающей напряжений биений по каждой фазе отдельно. 1 ил, п ри частоте вращения 30000 об/мин частота переменного тока на выходе генератора даже при одной паре полюсов равна 500 Гц.

Возникает необходимость преобразования высокой частоты (500 Гц и выше) в низкую частоту 50 Гц.

Пример, Предлагаемый способ рассмотрен применительно к наземной автономной газотурбинной установке, построенной по циклу Брайтона, в которой рабочие обмотки двух генераторов, входящих в состав турбокомпрессоргенераторов, включены последовательно по схеме рис. 1.

Частота переменного тока первого генератора ft = 1050 Гц, частота второго f2 = 950 Гц, При последовательном соединении обмоток генератора исключается взаимное влияние генераторов друг на друга.

Напряжение биений, возникающее в этом случае, описывается следующей фсрмулой:

c0) — юд, в) ) — о)

0=2Um cos 2 < sin 2 - t

1802910

Для получения частоты огибающей равной 50 Гц необходимо иметь разность частот напряжений генераторов равной 100 Гц.

Амплитуда напряжения на нагрузке равна удвоенной амплитуде напряжения каждого генератора.

Для получения сдвига фаз между огибающими напряжений биений в каждой фазе, равного 120, обмотки генераторов должны быть соединены по схеме рис. 1.

При этом

UA = Um з!и в1 + 0 $1п c&zt= щ1 щ2 1 щ1 Щ со$2 t $ n 1, 2л

0в = Um sin(ra> t- — )+

+ Um sin(@et+.— ) = 2Um х

2л

3, а1 — а 2л, а1 +ар. хсо$2 3$п2

Uc = Um sin(er> t+ )+

2л

2л

+Um sin(o)zt - ) = 2Um х

3 а — rug 2л, а1 +а хсо$2 t+ 3 $ и 2

t.

Из приведенного анализа следует, что при соединении фаз обмоток генераторов по чертежу и при последующей коммутации трехфазных напряжений биений с выделе. нием огибающих, на нагрузке получим трехфазный ток низкой частоты (50 Гц).

В результате анализа установлено, что действующее напряжение на выходе коммутатора равно амплитуде напряжения одного из генераторов, средняя мощность в нагрузке равна сумме мощностей каждого из генераторов.

По предварительной оценке реализация предлагаемого способа позволяет уменьшить массу энергоустановки на 30—

407; и повысить эффективность преобразования на 10 — 15 за счет обеспечения работы турбогенераторов на предельно-допустимой частоте вращения и исключения одного турбогенератора в случае получения трехфазного напряжения низкой частоты (по сравнению с прототипом) исключения необходимости формирования синусоидального напряжения (по сравнению с аналогом — системой преобразования с помощью ПТС).

Формула изобретения

Способ преобразования напряжения высокой частоты в напряжение низкой частоты, включающий формирование напряжения биений высокочастотных генераторов, выпрямление напряжений биений, коммутацию полярности выпрямленного напряжения в моменты минимума огибающей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности преобразования и снижения массы энергоустановки, выходные равные по величине напряжения трехфазных высокочастотных генераторов с разностью частот, равной удвоенному значению низкой частоты, пофазно суммируют

30 последовательным соединением фаз "А" обоих генераторов, фазы "В" первого —, с фазой "С" второго, фазы "С" первого — с . фазой "В" второго, суммарное напряжение каждой фазы выпрямляют, а полярность вы35 прямленных напряжений коммутируют нэ противоположную в моменты минимума огибающей напряжения биений по каждой фазе отдельно,