Устройство возбуждения генератора и контроля качества генерируемой электрической энергии вентильно-реактивным генератором

Техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано для управления возбуждением генераторов, применяемых в электроприводе, в транспорте, в нефтегазовой отрасли. Техническим результатом является расширение технологических возможностей за счет обеспечения управления режимами работы генератора и контролем качества генерируемой электрической энергии. В устройство возбуждения генератора и контроля качества генерируемой электрической энергии вентильно-реактивным генератором, содержащем вал, безобмоточный ротор с полюсами, статор с полюсами, поочередно охваченными фазными обмотками и обмотками контроля, расположенными с определенным шагом, дополнительно введены выпрямитель, фильтры, вентильный коммутатор, накопитель электрической энергии, компаратор, микропроцессорная система, панель управления, генератор квадратурных сигналов, источники тока, блоки драйверов, блок контроля качества генерируемой электроэнергии. Сетевое напряжение подается на выпрямитель, выход которого связан с входом фильтра, выход которого связан с входом панели управления и входом генератора квадратурных токов. Панель управления имеет двухстороннюю связь с микропроцессорной системой, выходы которой связаны с входами блока драйверов, выходы которого связаны с входами вентильного коммутатора и с входом генератора квадратурных токов, выходы которого связаны с входами источников тока, выходы которых связаны с входами коммутатора, который имеет двухстороннюю связь с фазными обмотками вентильно-реактивного генератора; выходы обмотки контроля связаны с входами коммутатора, который имеет выходы, связанные с входами фильтра, выходы которого связаны с входами компаратора, выходы которого связаны с входами микропроцессорной системы, и выход, связанный с входом фильтра, выход которого связан с входом блока контроля качества генерируемой электроэнергии, выходы которого связаны с входами микропроцессорной системы и накопителя электрической энергии. Электрическая энергия накопителя электрической энергии направляется для последующего использования. 1 ил.

 

Техническое решение относится к области генерирования электрической энергии электрическими машинами и касается особенностей устройства управления возбуждения генератора, применяемых в электроприводе, в транспорте, в нефтегазовой отрасли.

В качестве аналога взят SRM (Switched Reluctance Motor), приведенный на Fig.7.2 (Page 100) и описанный в монографии Miller TJ.E. Switched reluctance motor and their control. Magna physics publishing and Clarendon press. Oxford. 1993. Рассматриваемый двигатель состоит из синхронного индукторно-реактивного двигателя, датчика положения ротора, системы управления и вентильного коммутатора. Статор синхронного индукторно-реактивного двигателя выполняется с прямыми зубцами, на которых размещаются катушечные обмотки, соединяемые в многофазную обмотку; ротор - зубчатый, безобмоточный. Число зубцов статора не равно числу зубцов ротора. В отечественной технической литературе данный тип двигателя получил наименование вентильный индукторно-реактивный двигатель (ВИРД). [Голландцев Ю.А. Вентильные индукторно-реактивные двигатели. СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ "Электроприбор", 2003]. К недостаткам прототипа можно отнести наличие дополнительного датчика положения, установка которого на валу двигателя увеличивает массогабаритные размеры электромашинного агрегата.

В качестве прототипа взят вентильно-реактивный генератор, патент №168624 от 13.02.2017. Рассматриваемый генератор состоит из безобмоточного ротора, статора, имеющего полюса с обмотками, дополнительно на которые намотаны обмотки контроля, расположенные с определенным шагом, обеспечивающие определение положение ротора вследствие изменения магнитного поля;

К недостаткам прототипа можно отнести невозможность осуществить контроль качества генерируемой электрической энергии

Задачей устройство возбуждения генератора и контроля качества генерируемой электрической энергии вентильно-реактивным генератором является расширение технологических возможностей т.е. обеспечить управление режимами работы генератора и контролем качества генерируемой электрической энергии.

В устройство возбуждения генератора и контроля качества электрической энергии, генерируемой вентильно-реактивным генератором, содержащим вал, безобмоточный ротор с полюсами, статор с полюсами, поочередно охваченными фазными обмотками и обмотками контроля, расположенными с определенным шагом, дополнительно введены выпрямитель, фильтры, вентильный коммутатор, накопитель электрической энергии, компаратор, микропроцессорная система, панель управления, генератор квадратурных сигналов, источники тока, блоки драйверов, блок контроля качества генерируемой электроэнергии, причем сетевое напряжение подается на выпрямитель, который связан с фильтром, который имеет связь с панелью управления и генератором квадратурных токов. Панели управления имеет двухстороннюю связь с микропроцессорной системой, которая в свою очередь связана с вентильный коммутатор, через блок драйверов и с генератором квадратурных токов. Генератор квадратурных токов имеет связи с источниками тока, которые связаны с коммутатором. Коммутатор имеет двухстороннюю связь с фазными обмотками вентильно-реактивного генератора. Обмотки контроля связаны с коммутатором. Коммутатор имеет выходы на микропроцессорную систему через фильтр и компаратор и на блок контроля качества генерируемой электроэнергии через фильтр. Блок контроля качества генерируемой электроэнергии имеет связь с накопителем электрической энергии и микропроцессорной системой. С накопителя электрической энергии электрическая энергия направляется на последующее использование.

На Фиг. изображена схема устройства возбуждения генератора и контроля качества генерируемой электрической энергии вентильно-реактивным генератором.

Сетевое напряжение подается на выпрямитель 1, выход которого связан с входом фильтра 2, выход которого связан с входом панели управления 3 и входом генератора квадратурных токов 4, панель управления 3 имеет двухстороннюю связь с микропроцессорной системой 5, выходы которой связаны с входами блока драйверов 6, выходы которого связаны с входами вентильного коммутатора 7 и с входом генератора квадратурных токов 4, выходы которого связаны с входами источников тока 8, 9, выходы которого связаны с входами коммутатора 7, который имеет двухстороннюю связь с фазными обмотками 10 вентильно-реактивного генератора 11, выходы обмотки контроля 12 связаны с входами коммутатора 7, который имеет выходы, связанные с входами фильтра 13, выходы которого связанны с входами компаратора 14, выходы которого связанны с входами микропроцессорной системы 5, и выход, связанный с входом фильтра 15, выход которого связан с входом блока контроля качества генерируемой электроэнергии 16, выходы которого связаны с входом микропроцессорной системы 5 и накопителем электрической энергии 17. Электрическая энергия с накопителя электрическая энергия 17 направляется на последующее использование.

Работа устройства возбуждения генератора и контроля качества электрической энергии, генерируемой вентильно-реактивным генератором 11, содержащем вал, безобмоточный ротор с полюсами, статор с полюсами, поочередно охваченными фазными обмотками 10 и обмотками контроля 12, осуществляется микропроцессорной системой 5 на основе сигналов от панели управления 3 и заданных параметров генерации, питание на которое подается от сети через выпрямитель 1 и фильтр 2. Определение положение ротора реактивно-вентильного генератора определяет микропроцессорная система 5 на основе сформированных измерительных токов генератором квадратурных токов 4 (питание на который так же подается от сети через выпрямитель 1 и фильтр 2) через источники тока 8, 9 и с компаратора 14 через фильтр 13 вследствии изменения магнитного потока, а, следовательно, и ЭДС в обмотках контроля 12. На основании положения ротора микропроцессорная система 5 подает сигналы на замыкание силовых ключей через блоки драйверов 6 на вентильный коммутатор 7 для подачи питания на фазные обмотки 10 реактивно-вентильного генератора 11. На основании положения ротора микропроцессорная система 5 подает сигналы на замыкание силовых ключей через блоки драйверов 6 на вентильный коммутатор 7 для снятия ЭДС с фазных обмоток 10 реактивно-вентильного генератора 11, на которых магнитный поток максимален. Блок контроля качества генерируемой электроэнергии 16, подключенный через фильтр 15, определяет значения показателей качества генерируемой электроэнергии и подает сигнал на микропроцессорную систему 5, которая путем сравнения показателей с номинальными значениями контролирует качество генерируемой электроэнергии, которая поддана на накопитель электрической энергии 17 с ее последующим использованием.

Предложенное техническое решение позволило расширить технологические возможности вентильно-реактивного генератора, путем управления его режимами работы и контролем качества генерируемой электрической энергии.

Устройство возбуждения генератора и контроля качества генерируемой электрической энергии вентильно-реактивным генератором, содержащее вал, безобмоточный ротор с полюсами, статор с полюсами, поочередно охваченными фазными обмотками и обмотками контроля, расположенными с определенным шагом, отличающееся тем, что дополнительно введены выпрямитель, фильтры, вентильный коммутатор, накопитель электрической энергии, компаратор, микропроцессорная система, панель управления, генератор квадратурных сигналов, источники тока, блоки драйверов, блок контроля качества генерируемой электроэнергии, причем сетевое напряжение подается на выпрямитель, выход которого связан с входом фильтра, выход которого связан с входом панели управления и входом генератора квадратурных токов, панели управления имеют двухстороннюю связь с микропроцессорной системой, выходы которой связаны с входами блока драйверов, выходы которого связаны с входами вентильного коммутатора и с входом генератора квадратурных токов, выходы которого связаны с входами источников тока, выходы которых связаны с входами коммутатора, который имеет двухстороннюю связь с фазными обмотками вентильно-реактивного генератора, обмотки контроля, выходы которых связаны с входами коммутатора, который имеет выходы, связанные с входами фильтра, выходы которого связаны с входами компаратора, выходы которого связаны с входами микропроцессорной системы, и связанные с входом фильтра, выход которого связан с входом блока контроля качества генерируемой электроэнергии, выходы которого связаны с входом микропроцессорной системы и накопителем электрической энергии, с накопителя электрической энергии электрическая энергия направляется на последующее использование.