Автономный вентильный генератор

Союз СоеетсиикСоциалистичвсиикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУно данам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Сорокий"ССР А, И. Лищенко, В. А. Лесник и А. Я.Г Институт электродинамики АН Украт 1 нской(71) Заявитель 154) АВТОНО(1 НЬЯ ВЕНТИЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР Изобретение относится к электрическим машинам, а более конкретно - к автономным бесконтактным электромашинным источникам питания и может применяться там, где источником электроэнергии является генератор переменно 3 го тока, к которому предъявляются высокие требования по массо-габаритным показателям. Область применения таких источников питания становится гораздо10 шире, если в качестве привода использовать высокоскоростной первичный дви. гатель, например газовую турбину.Энергоблоки (первичный двигатель - электромашинный генератор) с повышенными скоростями вращения имеют мень-, ший вес и габариты, их применение для питания промышленных объектов частоты .50 Гц и ниже возможно только в сочетании с преобразователями частоты, преобразующими напряжение генера:тора высокой частоты в напряже(ние требуемой частоты, например 80 Гц. Известен вентильный генератор, содержащий асинхронную машину с треХфазной статорной обмоткой и корот-,козамкнутым ротором и источник реактивной мощности с системой управления,которая включает дополнительный источник питания, блок управления исхему сравнения 1 1,Однако такой генератор наряду с преимуществами, которыми обладает асинхронная машина с короткозамкнутьао ротором (простота конструкпии, высокая надежность, хорошие массо-габаритные показатели) имеет сложную электрическую схему силовой цепи и цепей управления. Эта схема состоит из большого числа промежуточных устройств, снижающих надежность генератора и увеличивающих массу и габариты устройства. Наличие ротора с коротко- замкнутой обмоткой не позволяет выЪполнить генератор на высокие скорости вращения и на этой основе создатьИсто ГНИК С ЗЫСОКИМИ ТЕХНИКО ЭКОНОМИ-;ескими показателями,Наиболее близким по техническойущностк и достигаемым результатам кданному изобретению является автоном 5и 1 й нентильнь 1 й генератор, состоящийнз электро. ашцнцого генератора переменного тока с трехфазной обмоткой статора имеющей отводы с различнымиуровнями напряжения, полупронодниконого преобразователя с ключами на.,зстр;.и.:,-параллельно включенных тиристовах,. когорые соединены ерез выл;,8;.1 к теГ 1 ьные мосты с Отводами Обмот- ки ,.Татора: Выпрямительные мосты выцоттне 11 и на неупранляемих нецтклях и цодклю 1 еи. зажимами переменного тока к Отводам об:1 отки электромашиннОГО Генератора с различными уровнями ная 11 н Т 1 рис Горы преобразователя управляются от генератора со стабилитирона 1 цой частотой и обеспечивают тоочередное подключение к фазам наруз 1(и выпрямительных мостов Гс 1 ким Об О:з.зом, что формируют квазисинусоидаль.тое мцогоступенчагое напряжение. Такой Источник питания может быть выпол= 11:и ц шесгнФазньм, а выпрямительные -рупцы по шестифазной дв;хполупериод;:Ой с;ему 1230;еостаткаь 1 и известного источнкка1 втс.цтя являются наличие промежугочно.-вена по; тоянноГО тока увеличива.я"его массу и ГяоарктьГ источника 1 на :.;чие узла принудительной коммутации "иг.ь 1 тонных ключей, снижающего надеж ст ь "стройства и плохая форма выход.Ого:. в :гпрГ.щения 1 ступенчатая синусоина)40:1 ель Г.зобретения - создание электромгшинного источника питания низкой 1 астоты с улучшенной формой кривой выходного напряжения минимальных Габаритов,1 масс"1 повышенной надежностиэко 11 О 11 ичности,Указанная цель достигается тем, -;то выходное напряжение нентильного венер;1 тора формируется непосредстненцз частичных напряжений электро 50 машицно 1 о Генератора ныс 010 й частоты. ,.1 тя этой цели каждая выходная фаэная " темка нентильного генератора последон;=.Тельно подключается с помощью ти 55 энсторнь 1 х ключей к отводам фаз много- мазнОЙ Обмотки электромашинного генератора с различными уровнями напряжеЦ 11 Я Такое техническое решение значительно упрощает схему электромашинцого источника питания и ведет к уменьшению массы и габаритов нентильного генератора, улучпГению формы кривой выходного напряжения, благодаря отсутствию ныпрямительных мостов и схем принудительной коммутации тиристорных ключей. Кроме того, применение н качестве электромашинного генератора асинхронной машины с массивным ферромагнитным ротором без обмотки дает возможность выполнить его нысокоскоростным, что значительно уменьшает массу и габариты генератора, расширяет область его применения.На фиг, 1 показана принципиальная схема предлагаемого асинхронного вентильного генератора с шестифазной секциониронанной обмоткой; на фиг.2 полуволна напряжения, сформированная из частичных напряжений различного уровня шестифазной обмотки статора.Вентильный генератор (фиг, 1) содержит асинхронную машину с массивным ферромагнитным ротором 1 и шестиГразной обмоткой статора 2, с отводами 3-3 на различных уровнях напряжения которые соединены с нагрузкой 33 с помощью ключей 34-63 полупроводникового преобразователя 64, Возбуждение и регулирование напряжения генератора осуществляется с помощью источника 65 реактивной мощности. Асинхронный генератор работает следующим образом.Источник 65 реактивной мощности, подключенный к выходу обмотки статора 2 асинхронной машины, снабжает ее реактивным током. При вращении массивного ферромагнитного рстора 1 со скоростью около 12000 об/мин в обмотке индуктируется шестифазное напряжение 200 Гц.Б каждый момент нремени, когда положительное напряжение приложено к соотнетствующему вентилю, он открывается и подключает Отвод соответствующим уровнем напряжения к нагрузке. Например, в момент времени (фиг, 2) в первой фазе положительное напряжение открывает вентильные ключи 34-38 (фиг.2 и 1), которые в данный момент времени подключают к нагрузке (к выходным фазам А, В и С клеммам вентильного генератора) соответствующие напряжения различных уровней, Аналогичный процесс5 855879происходит с ключами остальных фаз Такай процесс происходит с ключами генератора. других отводов и фаз, подключающихФормирование палуволны напряжения к фазе С частичные напряжения раэличодной фазы (например, фазы С) проис- ньл: уровней Ч, Ч и Ч, до момента ходит следующим образом. Положитель времени С 5, когда ат фазы С отключаетное напряжение отвода 3 первой фазы ся отвод 32, или фаза К, До этого открывает вентильный ключ 38 (фиг. 1) времени ключи, подключенные к отводам который подключает к фазе С (к на,. 10, 14 и 18 и формирующие спадаюгрузке) полуволну напряжения повышен пую часть полуволны нового напряженой частоты Ч (фиг, 2) отвода 3. О Ьия из частичных напряжений У-У ., Ключ 35, подключенный к отводу 6 и закрыты, С момента Ф происходит профазе С, формирующий спадающую часть .цесс последовательного подключения к полуволны напряжения низкой частоты фа:е С напряжений У -Ч отводов 6, О, закрыт до момента 1. В момент време- ,4 и 18 при закрытых ключах, участии 1 (фиг. 2) ключ 38 закрывается 5 вующих в формировании нарастающей часболее высоким напряжением фазы Е ат- ти г;алуволны нового напряжения. На вода 9 (фиг. 1), ключ которого в этот этом завершается процесс формирования момент времени подключает к фазе С п;.ложительнай палувалны нового напряследующую полувалну напряжения павы- е;яшенной частоты У(,фиг, 2) да момента 0времени 1. В этот момент открывает- ,иаграмма подключения атвацов к ся ключ отвода 15 фазы Ж, подключаю- фазе С вентильными ключами пгеабразощий к фазе С полуволну напряжения Ч 5 . вателя приведена ниже Нарастающая часть Спадающая частьполуволны палувалны 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Интервал И К Р Е Ж 3 Фаза Секция 3 9 15 21 27 3. 6 10 14 18 В данном примере из двух и риодов напряжения повышенной частоты 200 Гц (из полуволны напряжений отводов различных фаз) сформулирована полуволна нового напряжения частотой 50 Гц. Аналогично формируются положительные и отрицательные полуволны напряжений40 фаз А и В с учетом сдвига их на 20 эл,гр.формирование выходного напряжения генератора непосредственно из частичных напряжений повьппенной частоты раэ 45 личного уровня от всех фаэ электромашинного генератора исключает звено постоянного тока, что снижает массу и габариты источника питания, а также значительно улучшает форму выходного50 напряжения. Коммутация ключей полупра водникового преобразователя осуществляется естественным образом в момент равенства напряжений на коммутируемых отводах. Это упрощает схему управле 55 ния преобразователем и ведет к повышению надежности и экономичности уста. новки. Использование в качестве генератора асинхронного двигателя с массиплым роторам позволяет применить выса, .= к а рос тнай привод.Формула изобретенияАвтономный вентильный генератор, состоящий из электрамашинного генератора переменного тока с мнагофазной обмоткой статора, имеющей отводы с различным: уровнями напряжения и выхадньп 1 и кле 1 мами и полупроводникового преобразователя, содержащего ключи на встречно-параллелт на включенных тнристорах, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения и уменьшения массы и габаритов вен:ильнага генератора, каждая ега выходная клемма соединена через тиристарные ключи с отводами различнаго уровня напряжения от всех фаэ мнагафазной обмотки статора электрамашиннага генератора.Источники инфармаци"; принятые во впмание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 558359, кл. Н 02 К 17/42, 1977,2. Авторское свидетельство СССР 9 44693, кл, Н 02 И 5748, 1 а 74.г Бекман оректо дписно Тираж 730ИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий35 Москва, ЖРаушская наб.д диал ППП "Патент", .г. Ужгород, ул. 1130 Проектная, 4 Редактор Т. ПаШЮЗаказ 6959/80ВН Составитель А. Кецарифенова Техоед М,Рейвес