Регулятор частоты для электро-машинных преобразователей

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскинСоциалистическиеРеспублик и 853763(23) Приоритет ао аелам взевретеннй и открытий(53) УДК 621.34. .52(088.8) Дата опубликования описания 09 .08.81(54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМА 1 ЙННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в. различного рода электромашннных преобразователях.Известно устройство регулировки частоты преобразователей переменного тока, содержащее блок измерения скорости, блок задания скорости, блок памяти, соединенный с выходом блока измерения скорости, элементы И, триг 30 гер, реверсивный счетчик, регистр, счетчик кратности 1.Недостатком данного устройства является его сложность.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является регулятор частоты, содержащий электродвигатель, якорь которого механически связанный с ротором сикх ронного генератора, подключен после" доватедьно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, к которому через транзнстортый усилитель подключена также шунтовая обмотка 2возбуждения электродвигателя, а об" мотка возбуждения синхронного генератора подключена к выходу регулятора напряжения, содержащего блок фазового компаундирования, выход которого сое- динен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соединен с выходом синхронного генератора и через двухсторонний ограничитепь с первичной обмоткой разделительного трансформатора, частотжй датчик, состоящий из двухобмоточиого дросселя и конденсатора, формирователь пи" лообраэного напряжения, выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом фазового детектора, вход которого подключен к выходам частотного датчика, и резисторы ь 23Недостатком данного регулятора является недостаточная надежность.Целью изобретения является повышение надежности,15 20 30 35 45 50 3 85376 Поставленная цель достигается тем, что в регулятор частоты для электро - машинных преобразователей, состоящий из электродвигателя, якорь которого механический связанный с ротором синхронного генератора, подключен последовательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, к которому через транзисторный усилитель подключена также шунтовая обмотка возбуждения электродвигателя, а обмотка возбуждения синхронного генератора подключена к выходу регулятора напряжения, содержащего блок Фазового компаундирования, выход которого соединен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соеДинен с выходом синхронного генератора и через двухсторонний органичитель - с первичной обмоткой разделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий из двухобмоточного дросселя и конденсатора, формирователь пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом Фазового детектора, вход которого подключен к выходам частотного датчика, и резисторы, введены операционный усилитель и два диода,включенные встречно-параллельно меящу входами операционного усилителя, один из входов которого через резистор соединен с одним концом вторичной обмотки разделительного трансформатора, второй конец которой соединен с общей шиной, второй вход операционного усилителя соединен через два последовательно включенных резистора с общей шиной, а выход операционного усилителя подключен к одному иэ входов фазового детектора, причем первичная обмотка двухобмоточного дросселя соединена с общим выводом упомянутых двух резисторов и конденсатором, а его вторичная обмотка включена между вторым входом фазового детектора и общей шиной.Структурная электрическая схема предлагаемого регулятора приведена на чертеже.Регулятор частоты содержит электродвигатель не показан), якорь 1 которого, включенный последователь+ но с обмоткой 2 возбуждения, подключен к источнику 3 постоянного напряжения, шунтовая обмотка 4 возбуждения, параллельно которой включен диод 5, 4включен последоватл ио;: транзисторным усилителем б, Якорьмеханическисвязан с ротором 7 синхронного генератора, обмотка возбуждения которогоподключена к выходу регулятора напряжения 8, подключенного к выходу блокафазового компаундирования 9, состоящего из трансформатора тока 10 и конденсатора 11. В состав регулятора входят амплитудный двухсторонний ограничитель 12, фазовый детектор 13, формирователь 4 пилообразного напряжения, разделительный трансформатор 15,операционный усилитель 16, двухобмоточный дроссель 17 и конденсатор,являющиеся частотным датчиком 18, резисторы 19-21 и диоды 22, 23,Выходной сигнал снимается с выхода 24,Принцип .работы регулятора заключается в следующем.В статическом установившемся режиме работы вь 1 ходной сигнал, поступающий со вторичной обмотки трансформатора 15 на инвертирующий вход операционного усилителя 16 существеннопревышает по величине сигнал, поступающий от частотного датчика 18 нанеинвертирукиций вход усилителя 16.Поэтому имеет место вынужденное переключение операционного усилителя 16с частотой выходного напряженияэлектромашинного преобразователя, ачастотный датчик 18, питаемый выходным напряжением переменного токаоперационного усилителя 16, реагируетна отклонение-девиацию частоты Ш отвеличины собственной резонанснойчастоты Ыо соответствующим изменением Фазы ЬЧ выходного напряжения вторичной обмотки дросселя 17 от ее исходного значения 90При этом Фазовый детектор 13, первый и второй входы которого связанысо вторичной обмоткой дросселя 17 ивыходом операционного усилителя 16,преобразует разность сдвига фаз + ЬФпоступающих входных сигналов в эквивалентный сигнал ошибки постоянноготока, поступающий на вход формирователя 14. Транзисторный усилитель 6,работающий в режиме однотактной широтно-импульсной модуляции с частотойпилообразной составляющей сигналаФормирователя 14, реагирует на изменение сигнала ошибки подрегулированием величины скважности, т.е. степени относительного отпирания выходногои разделительном трансформаторе 57операционный усилитель 16 благодарядействию сигнала положительной образной связи с резистора 21 на неинвертирукщий вход усилителя 16 продолжаетработать в режиме переключения, какавтогенератор с частотой, совпадающейс резонансной частотой. Поэтому напряжения, поступающие на первый и второй входы фазового детектора 13, сдвинуты ровно на 90 О, выходной сигналошибки постоянного тока равен нулю,а пилообразная составляющая напряжения выходного сигнала формирователя14 обеспечивает переключение усилителя 6 с величиной скважности, равной0,5. При этом в обмотке возбуждения4 имеет место промежуточное среднеезначение тока возбуждения, пропорциональное к тому же величине напряжения общего источника 3. Вследствиеэтого реализуется параметрическоерегулирование тока возбуздения двигателя и обеспечивается удержаниескорости вращения и частоты выходного напряжения преобразователя вблизи номинальной величины. Регулятор частоты для электромашинных преобразователей, состоящий изэлектродвигателя, якорь которого,механически связанный с ротором синхронного генератора, подключен последовательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, ккоторому через транзисторный усили-,тель подключена также шунтовая обмотка возбуждения электродвигателя, аобмотка возбуждения синхронного генератора подключена к выходу регуляторанапряжения, содержащего блок фазового компаундирования, выход которого соединен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соединен с выходом синхронногогенератора и через двухсторонный огделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий иэ двухобмоточного дросселя и конденсатора, формирователь пипорбразного напряжения,выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединенс выходом фазового детектора, входкоторого пОдключен к выходам частот 5 853763 Ьтранзисторного ключа, подключакщегообмотку возбуждения 4 к источнику питающего напряжения постоянного тока.Таким образом обеспечивается реализация статической системы регулирования частоты злектромашинного преобразователя, обеспечивающей с высокойточностью совпадение величины частотыэлектромашинного преобразователя свеличиной резонансной частоты частотного датчика, который при этом однов"ременно выполняет роль эквивалентного1,неявно выраженного) задатчика частоты и измерителя ее отклонения-девиации.Описанный режим работы регулятора зчастоты сохраняется и при возникновении короткого замыкания одной из нагрузок (не показаны), подключенных кего внешним выходным клеммам. В этомслучае блок фазового компаундирования 209 и регулятор напряжения 8 обеспечивают необходимую величину кратноститока короткого замыкания статорной цепи синхронного генератора, т.е, егопревышение в 3-5 раз величины номинального выходного тока генератора,что через определенный промежуток времени приводит к селективному (избираеельному) срабатыванию защиты, отключению участка цепи с короткозамкнутой 30 формула изобретениянагрузкой и восстановлению номинального значения выходного напряжениягенератора.Однако, и на этом промежутке времени регулятор частоты, амплитудный З 5двухсторонний ограничитель 2 которого непосредственно подключен к зажимам статорной цепи генератора ипитается падением напряжения на первичной обмотке трансформатора тока 40блока фазового компаундирования 9,удерживает величину частоты вращения преобразователя вблизи номинального значения, Поэтому последующеевосстановление напряжения преобразователя при отключении короткозамкнутой нагрузки происходит в благоприятных для нагрузок условиях сохранениячастоты выходного напряжения, что таким образом расширяет возможные об раничитель с первичной обмоткой разласти применения и функциональные воэможности электромашинного преобразователя с таким регулятором частотыеПри повреждении же цепи обратнойсвязи по выходной частоте электрома- Ишинного преобразователя ( т.е. обривах или коротких замыканиях в амплитудном двухстороннем ограничителе 127 8537 ного датчика, и резисторы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены операционный усилитель и два диода, включенные встречно-параллельно между входами операционного усилителя, один иэ входов которого через резистор соединен с одним концом вторичной обмотки разделительного трансформатора, второй конец которой соеди нен с общей п 1 иной, второй вход операционного усилителя соединен через два последовательно включенных резистора, с общей шиной, а выход операционного усилителя подключен к одному из вхо 63 8дов фазового детектора, причем первичная обмотка двухобмоточного дросселя соединена с общим выводом упомянутых двух резисторов и конденсатором,а его вторичная обмотка включена между вторым входом фазового детектораи общей шиной. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 495649, кл, 6 053 13/00, 1 112.73. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2578239/ 18-21,кл. Н 02 Р 11/06, 13.02,78.