Устройство для возбуждения бесщеточного асинхронного генератора

РЕСПУБЛИ 1)5 НО САНИЕ ИЗОБРЕТ 7 Бюл кое производственное ельное обьединеим. С,М,Кирова Я,Вейгандт ла"н, В 82: 721,3 3,322,0 3.8 свидетельство СССР.Н 02 Р 9/4, 985.6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО. ИЗОБРЕТЕНИЯМ И РГНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСЩЕТОЧНОГО СЙНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано и автономных системах электроснабжения. Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования возбуждения в динамических режимах работы увеличение точности регулирования возбуждений в статических режимах работы устройства. Устройство содер" жит два щиротно-имтульсных регулятора напряжения 1 и 2, управляемый вы1629957 30 прямитель 3, возбудитель 4, подвозбудитель 5; блок 6 управления управляемым выпрямителем 3, неуправляемый выпрямитель 7, бесщеточный синхронный генератор (БСГ)8, блок 9 включения5 резерва, Сущность изобретения заключается во введении в него блока 12 Изобретение относится к электротехнике, может бьггь использовано вавтономных системах электроснабжения,к которым предъявляются повышенныетребованияя по надежности и качествунапряжения, и является усовершенствованием известного устройства по 20авт,св.Р 140851 8.Целью изобретения является увеличение быстродействия регулированиявозбуждения в динамических режимахработы, увеличение точности регулирования возбуждения.в статических режимах работы устройства.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для возбуждения бесщеточногосинхронного генератора.Устройство содержит два однотип-ных широтно-импульсных регулятора1 и 2 напряжения, управляемый выпрямитель 3, выполненный на тиристорах,подключенный на стороне постоянно 35го тока к обмотке возбуждения возбудителя 4, а на стороне переменноготока к якорным обмоткам подвозбудителя 5, блок 6 управления управляемымвыпрямителем, неуправляемый выпрямителем 7, на стоРоне постоянного токаподключенный к обмотке возбуждениябесщеточного синхронного генератора8, а на стороне переменного тока -к якорным обмоткам возбудителя 4,блок 9 включения резерва, состоящийиз логического элемента ИЛИ 10 и блока 11 диагностики, блок 12 гибких обратных связей, в состав которого входят дифференцирующий фильтр 13, подключенный к выходу датчика 14 напряжения с фильтром 15 низких частот на выходе нуль-орган 16 с зоной нечувствительности, логический элемент55 НЕ 17, два КБ-триггера 18 и 19, два логических элемента ИЛИ-НЕ .20 и 21,два первые замыкающих ключа 22 и 23 и два вторых замыкающих ключа 24 и гибких обратный связей, который вдинамических режимах работы подключает к регуляторам напряжения обратную связь с сигналом по производнойвыходного напряжения БСГ, а в статических режимах работы - гибкую обратную связь, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 25, два узла 26 и 27 гибкой обратной связи, КБ-триггер 18, логический элемент 20, первый и второй замыкающие ключи и узел 26 гибкой обратной связи составляют звено 28 обратных связей основного регулятора 1 . КЯ-триггер 19, логический элемент 21, пер- ф вый и второй замыкающие ключи и узел 27 гибкой обратной связи составляют звено 29 обратных связей резервного регулятора 2.КЯ-триггеры 18 и 19 каждого звена 28 и 29 обратной связи подключены входами Я и К соответственно к вы-ходам и первым входам логических элементов ИПИ-НЕ 20 и 21, а прямые выходы - к управляющим входам первых замыкающих ключей 22 и 23, соединенных первыми силовыми выводами с входами обратной связи 34 и 35.регуляторов напряжения, соответствующих звеньям 28 и 29 обратной связи, а вторыми силовыми выводами - с выходом дифференцирующего фильтра 13, вход которого подключен к выходу датчика 14 напряжения генератора с фильтром 15 низких частот на выходе и к входу нуль-органа 16 с зоной нечувствительности от - ф до + 0, подсоединенного выходом через логический элемент НЕ 17 блока гибких обратных связей к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ 20, 21, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьих Э-триггеров 30 и 31 узлов диагностики основного и резервного регуляторов напряжения, вторые замыкающие кцючи 24 и 25 соединены следующим образом: управляющими входами - с инвертирующими выходами КЯ-триггеров 18 и 19, первыми силовыми выводами - с силовыми выводами первых замыкающих ключей 22 и 23, а вторыми силовыми выводаю - с первыми выводами узлов 26 и 27 гибкой обратной связи, вто9957 6 40 45 50 55 5 162рые выводы которых подключены к выходам 32 и 33 регуляторов напряженияУстройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора работает следующим образом,В статических режимах работы навыходе 32(ЗЗ) регулятора 1(2) напряжением имеет место сигнал широтноимпульсной модуляции (ПИМ), на неинвертирующем выходе Р-триггера 30(31)напряжение соответствует единичномулогическому уровню. На выходе дифференцирующего фильтра 13, а следовательно, н на выходе нуль-органа16 сигналы отсутствуют. Таким образом, на К-входе К 8-триггера 18(19)присутствует единичный логическийуровень сигнала, напряжение на неиивертируищем выходе КБ-триггера соответствует нулевому логическому уровню сигнала, а напряжение на инвертирующем выходе соответствует логи -ческой единице, поэтому первый замыкающий ключ 22(23) разомкнут, авторой замыкающий ключ 24(25) замкнут и. выход узла 26(27) гибкой обратной связи подключен к входу 34(35)регулятора 1(2) напряжения,Таким образом, регуляторы 1 и 2охватываются гибкой обратной связью,что обеспечивает устойчивуи работу генератора 8 в режиме малых возмущенийпри высоких коэффициентах усилениярегуляторови 2 напряжения,При больших возмущениях в системевыходной сигнал датчика 14 напряжения, а следовательно, и фильтра 15низких частот отклоняется от установившегося значения на большую величину, Выходной сигнал регулятора 1(2)напряжения принимает либо единичный(форсировочный), либо нулевой (расфорсировочный) уровень и через задержкус начала переходного процессана неинвертируищем выходе Р-триггера30(31) устанавливеатся нулевой логический уровень. Длительность ь" составляет величину большую 20 ме искладывается из запаздывания, вносимого измерительным органом регулятора (2) напряжения, и задержки водин период измеряемого напряжения,вносимой блоком 9 включения резерва,При увеличении выходного сигнала дифференцирующего фильтра 13 (сигнал.пропорционального производной напряжения синхронного генератора) до 5 10 15 20 25 30 35 величины О, где К - порог чувствительности нуль-органа 6, на выходе логического элемента НЕ 7 устанав.ливается нулевой логический уровень,КБ"триггер перебрасывается и первыйзамыкающий ключ 22(23) замыкается,а второй замыкающий ключ 24(25 р размыкается и на вход 34(35) регулятора1(2) напряжения подается напряжениес выхода дифференцирующего фильтра13, имеющего следуищуи передаточнуюфункции14(р) = Т (р) /(Т р + 1),где Т 1, Т - постоянные времени,обеспечивающего необходимую коррекцию переходных процессов.При снижении сигнала на выходедифференцирующего фильтра меньше От,е. когда переходный процесс подходит к концу, на выходе нуль-органа16 устанавливается нулевой логический уровень, КЯ-триггер 8(19) сбрасывается, в результате чего первыйзамыкающий клич 22(23) размыкается,а второй замыкающий ключ 24(25) замыкается и восстанавливается схемастатической стабилизации напряжениягенератора с помощью узла 26(27)гибкой обратной связи,.Использованиенапряжения, формируемого Р-триггером ЗО(3), позволяет однозначно определить начало переходного процесса, выводящего выходной сигнал регулятора на потолочныйуровень. При этом практически не требуется никакой настройки для вьделе-ния зоны регулирования, эа которой желательно введение динамическоигибкой обратной связи, и обеспечивается высокая помехозащищенностьустройства, При использовании, например,. выходного сигнала нуль-органа 16 для управления первым замы"кающнм ключом 22(23) и для управлениячерез логический элемент НЕ 17 вторым замыкающим ключом 24(25) возможны необоснованные переключения, связанные с тем, что производная напряжения генератора может достигатьбольшой величины, в то время как само напряжение генератора отклоняетсяот установившегося значения на малуювеличину, при которой на выходе32(33) - сигнал ШИМ и введение гибкойдинамической обратной связи с по"мощью дифференцирующего фйльтра 33не требуется, 1629957Узел 26(27) гибкой обратной связи настраивается таким образом, чтобы обеспечить наибольшие запасы статической устойчивости системы, Дифференцирующий фильтр 13 настраивается таким образом, чтобы обеспечить оптимальное протекание переходных процессов в системе,На вход узла 26(27) гибкой обрат О ной связи возможна подача вместо выходного сигнала регулятора 1(2) напряжения сигнала с колец ротора, При этом принцип действия устройства возбуждения бесщеточного синхронно го генератора не изменяется, Однако подключение выхода регулятора 1(2) к входу узла 26(27) гибкой связи обосновывается тем, что в этом случае имеет место охват обратной связью 20 звена с высоким коэффициентом уси" ления, что позволяет уменьшать коэффициенты передачи узла 26 (27) гибкой свГзи на частотах близких к частоте среза системы и, кроме того, отпадает необходимость в устройствах гальванической развязки силовых цепей и цепей управления, Это ведет к миниатюризации узла 26(27) гибкой обратной связиВ случае выхода из строя регулятора 1 или 2 напряжения блок 9 включения резерва коммутирует на вход блока 6 управления выход исправного регулятораохваченного соответствующим 35 звеном гибких обратных связей.Известно, что одним корректирую" щим устройством невозможно обеспечить оптимальную настройку системы в статике и динамике.40За счет статической корректирующей цепи узла гибкой ооратной связи обеспечивается работа системы с высоким коэффициентом усиления регулятора 1(2) напряжения, что снижает стати ческие ошибки регулирования, т.е. увеличивает точность поддержания напряжения на шинах бесконтактного . синхронного генератора.50Динамическая коррекция, реализуемая дифференцирующим фильтром 13, позволяет обеспечить оптимальное , протекание переходных процессов с минимальным перерегулированием и временем восстановления напряжения синхронного генератора, т,е, с максимальным быстродействием. Формула и з о б р е т е н и я 1.Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора поавт.св. 9 1408518, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия регулированиявозбуждения в динамических режимахработы, в него введен блок гибкихобратных связей, основной и резервныйширотно-импульсные регуляторы напряжения выполНены с входом обратнойсвязи, блок гибких обратных связей выполнен на дифференцирующем фильтре,нуль-органе с зоной нечувствительности, логическом элементе НЕ и двуходинаковых звеньях обратной связи основного и резервного регуляторов напряжения, каждое из которых выполнено в виде первого замыкающего ключа,логического элемента ИЛИ-НЕ, КБ-триггера, Б- и К-. входы которого соответственно подключены к. выходу и первому входу логического элементаИЛИ-НЕ, а прямой выход - к управляющему входу первого замыкающего ключа, соединенного первым силовым выводом с входом обратной связи регулятора напряжения, соответствующего звену обратной связи, а вторым силовымвыводом - с выходом дифференцирующе-.го фильтра, вход которого подключенк выходу датчика напряжения генератора с фильтром низкйх частот на выходе и с входом нчль-органа с зоной нечувствительности, подсоединенноговыходом через логический элемент НЕблока гибких обратных связей к первым входам логических элементовИЛИ-НЕ звеньев обратной связи основного и резервного регуляторов напряжения, вторые входы которых соединены соответственно с выходами, третьихВ-триггеров узлсв диагностчки основ-,ного и резервного регуляторов напряжения,2.Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения точности регулированиявозбуждения в статических режимахработы, дополнительно введены двавторых замыкающих ключа, узлы гибкойобратной связи основного и резервного регуляторов напряжения, подключенные каждый через один из вторыхзамыкаюших ключей между входом обратной связи и выходом соответствующегорегулятора напряжения, управляющийСоставитель А,АкимовТехред Л,Олийнык Корректор М.Кучерявая Редактор Н.Бобкова Заказ 442 Тираж 337 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Нроизводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 вход каждого из вторых замыкающих ключей подключен к инвертирующему выходу КБ-триггера звена обратной связи того регулятора напряжения,162995710которому соответствует узел гибкойобратной связи, связанный с силовойцепью этого второго замыкающего ключа.