Регулятор напряжения на электродах магнитогидродинамического генератора

 

(19)SU(11)743533(13)A1(51)  МПК ⁵    _{H02K44/08, H02K44/10}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОДАХ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение предназначено для получения электроэнергии посредством магнитогидродинамического (МГД) преобразования энергии, оно относится к регуляторам напряжения на электродах МГД-генератора постоянного тока. Известно устройство регулирования напряжения на электродах МГД-генератора постоянного тока, включающее управляемый инверторный мост, вход которого соединен с электродами генератора, а выход через силовой трансформатор - с промышленной сетью, причем к электродам генератора подключен также и датчик напряжения, выход которого соединен с первым входом исполнительного элемента, выход которого соединен с входом управления инверторного моста, а на второй вход исполнительного элемента подается установка по напряжению. Известный регулятор напряжения обладает невысокой точностью поддержания требуемого коэффициента электрической нагрузки для электродов МГД-генератора, так как параметры генератора определяются приближенно и не учитывается их изменение. Известен также регулятор напряжения на электродах МГД-генератора постоянного тока, включающий управляемый инверторный мост, вход которого соединен с электродами генератора, а выход через силовой трансформатор соединен с промышленной сетью, первичная обмотка силового трансформатора подключена также и к измерительному преобразователю мощности в импульс, выход которого через блок определения разности двух ближайших импульсов и блок задания дискретных поисковых приращений угла зажигания инвертора соединен с входом управления инверторного моста. Этот регулятор напряжения выбран в качестве прототипа. Для пояснения принципа работы прототипа воспользуемся уравнением внешней характеристики МГД-генератора, которая имеет следующий вид: U_г = - R_гI_г, (1) где U_г - напряжение электродов генератора; - ЭДС генератора; R_г - сопротивление плазмы генератора; I_г- ток электродов генератора. Характеристика мощности генератора описывается уравнением P_г = ˙ I_г - R_г ˙ I_г². Регулятор напряжения МГД-генератора находится в равновесии, когда P_г = P_макс. Этому условию соответствует напряжение генератора U_г= 0,5 , т. е. коэффициент электрической нагрузки будет равен K_н = U_г/= 0,5. Недостатком этого регулятора напряжения является невозможность регулирования коэффициента электрической нагрузки в широких пределах, например 0 < K_н < 1. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей регулятора. Это достигается тем, что регулятор напряжения на электродах МГД-генератора, включающий управляемый инверторный мост, вход которого соединен с электродами генератора, а выход через силовой трансформатор с промышленной сетью, снабжен блоками умножения, измерительными преобразователями постоянных составляющих тока и напряжения и измерительными преобразователями переменных составляющих тока и напряжения, выходы которых соединены с первыми входами блоков умножения, при этом к электродам генератора подключены также измерительные преобразователи постоянных составляющих тока и напряжения, их выходы соединены с вторыми входами блоков умножения, выходы которых соединены с регулируемыми входами исполнительного элемента, а выход последнего соединен с входом управления инверторного моста. На чертеже показана структурная схема предлагаемого регулятора напряжения. Электроды МГД-генератора 1 соединены с входом управляемого инверторного моста 2, который через силовой трансформатор 3 соединен с промышленной сетью 4. К электродам генератора подключены измерительные преобразователи переменных составляющих тока 5 и напряжения 6, выходы которых соединены с первыми входами блоков умножения 7 и 8, вторые входы которых через измерительные преобразователи постоянных составляющих тока 9 и напряжения 10 подключены к электродам генератора 1, Выходы блоков умножения соединены с регулируемыми входами исполнительного звена 11, выход которого соединен с входом управления инверторного моста 2. Регулятор напряжения работает следующим образом. Известно, что ток инверторного моста содержит переменную I_~ и постоянную I₀составляющие, следовательно I_г = I_~ + I_0. Напряжение электродов генератора согласно уравнению (1) будет иметь следующий вид:
I_г = - R_г (I₀ + I_~) = - R_гI₀ - R_г I_~=
= U₀ - U_~ т. е. содержит постоянную U₀ и переменную U_~ составляющие. Сигнал на выходе измерительного преобразователя переменной составляющей тока 5 будет равен I_~ , на выходе измерительного преобразователя постоянной составляющей тока 9 - I₀. Сигнал на выходе измерительного преобразователя переменной составляющей напряжения 6 будет равен U_~ , на выходе измерительного преобразователя постоянной составляющей напряжения 10 U₀. Регулятор напряжения будет находиться в равновесии при выполнении следующего условия:
K₁ I_~U₀ = K₂ U_~ I₀,
где K₁ и K₂ - коэффициенты регулируемых входов исполнительного звена 11. В режиме равновесия напряжение генератора будет равно
U₀ = . Учитывая, что U_~/I_~= R_г, а I₀ = ( - U₀)/R_г, коэффициент электрической нагрузки генератора будет равен
K_н = = . (2)
Из уравнения (2) можно получить условие для выбора коэффициентов регулируемых входов исполнительного звена 11 в следующем виде:
= - 1. Коэффициенты K₁ и K₂ можно выбрать из следующих условий:
К₁ = 1 - K_н; K₂ = K_н. Расширение функциональных возможностей регулятора напряжения дает возможность регулировать коэффициент электрической нагрузки МГД-генератора в пределах K_н = 0 - 1. (56) Антонов Б. М. и др. Исследование совместной работы МГД-генератора и инверторной подстанции. Теплофизика высоких температур. М. : Наука, N 2, 1974, с. 450. Авторское свидетельство СССР N 360006, кл. H 02 N 4/02, 1979

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОДАХ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА постоянного тока, включающий упpавляемый инвеpтоpный мост, вход котоpого соединен с электpодами генеpатоpа, а выход чеpез силовой тpансфоpматоp с пpомышленной сетью, отличающийся тем, что, с целью pасшиpения функциональных возможностей pегулятоpа, он снабжен блоками умножения, измеpительными пpеобpазователями постоянных составляющих тока и напpяжения и измеpительными пpеобpазователями пеpеменных составляющих тока и напpяжения, выходы котоpых соединены с пеpвыми входами блоков умножения, пpи этом к электpодам генеpатоpа подключены также измеpительные пpеобpазователи постоянных составляющих тока и напpяжения, их выводы соединены с втоpыми входами блоков умножения, выходы котоpых соединены с pегулиpуемыми входами исполнительного элемента, а выход последнего соединен с входом упpавления инвеpтоpного моста.

РИСУНКИ

Рисунок 1