Автономная система электроснабжения стабильной частоты

О П И С А Н И Е 75846 О ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСомкалистическикРеспублик(23) Приоритет ио делам изобретений и вткрытий(53 ) УД К 621. 31 3. .32; 621.316. .728( 088,8) Дата опубликования описания 25,08.80 Г, С. Мыцык, Н. 3. Мастяев, В. И. Сенько, И. С. Смирнов,В. М. Скобченко и Н. Б. Шевякова(72) Авторы изобретения Московский ордена Ленина энергетический институти Киевский ордена Ленина политехнический институтим, 50 летия Великой Октябрьской Социалистическойеволюции(54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СТАБИЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ3Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении автономных систем электроснабжения (СЗС) подвижных объектов с переменной скоростью вращения вала электрического генератора для получения квазисинусоидального напряжения стабильной частоты.Известны СЗС, содержащие синхронный генератор и подключенный к его выкоду преобразователь частоты, выполненО ный в виде комплекта инверторных ячеек на управляемых ключах 11, 21 и 3,Недостатками известных автономных СЗС являются низкое качество выходно 15 го напряжения и отсутствие возможности рекуперации реактивной энергии при активно-индуктивной нагрузке. Кроме того, данные автономные СЗС предусматривают использование нулевого вывода син 20 хронного генератора, что не всегда является возможным, а также включают в себя два комплекта сглаживающих фильтров, что существенно ухудшает массога 2баритные показатели и понижает КПД автономных СЭС в целом,На и более бл изка я предла га ем ой С ЭСсодержит трехфазный генератор и подключенный к нему преобразователь частотыв виде шести согласующих трансформаторов и шести инверторных ячеек на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, причем выходныевыводы всех инверторных ячеек соединены последовательно 4,К недостаткам такой СЗС следует отнести наличие согласующих трансформаторов и чрезмерно большое число инверторных ячеек, что приводит не только кухудшению массогабаритных показателейавтономной СЗС, но и к ухудшению ееэнергетических показателей, т. е, КПД,в связи с резким увеличением последовательности включенного в выходной цепичисла полностью управляемых ключей сдвухсторонней проводимостью.Цель изобретения - упрощение и улучшение качества выходного напряжения.3 75846Указанная цель достигается тем, что в автономной системе электроснабжения, содержащей щ -фазный генератор с переменной скоростью вращения вала, инверторные ячейки по числу фаэ генератора, выполненные на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, причем к силовому входу каждой инверторной ячейки подключена якорная обмотка одной из фаз генератора, а выходы 10 этих инверторных ячеек соединены последовательно, образуя выходные выводы СЭС, а также блок управления ключами инверторных ячеек, обеспечивающий заданную выходную частоту СЭС, якорная обмотка каждой фазы генератора выполнена с отпайками, подсоединенными через дополнительно введенные полностью управляемые ключи с двухсторонней проводимостью к выходным выводам соответ ствующей инверторной ячейки, Кроме того, блок управления автономной СЭС выполнен в вице последовательно соединенных задатчика частоты, умножителя частоты, делителя частоты, первого распре делителя импульсов на гп каналов, собранного по пересеченной схеме, логического узла и узла гальванической развязки и усиления, выходы которого образуют выходы блока управления, а также 30 второго распределителя импульсов, входом подключенного к выходу умножителя, а выходами - ко входам логическогоузла.35На фиг. 1 представлена функдиональная схема СЗС; на фиг. 2 - то же, блока управления; на фиг. 3 - схема логического узла в составе блока управления; на фиг, 4 - диаграммы, поясняющиевозможный вариант формирования импульсов управления ключами инверторныхячеек (иначе модуляторов); на фиг. 5 диаграммы, поясняющие формированиевыходного напряжения СЭС,Автономная СЭС (фир, 1) содержиттри идентичных амплитудно-импульсныхмодулятора 1, 2 и 3, входами подключенных к отпайкам якорных обмоток соответствующих фаз генератора и выполненных50на полностью управляемых ключах 4 - 9с двухсторонней проводимостью. (В качестве примера показано формированиеоднофазного напряжения при использовании трехфазного генератора и наличиишести ключей в каждом модуляторе).,Выходные выводы модуляторов 1, 2, 3.соединень 1 последовательно и образуютодин из выходов автономной СЭС. О фБлок управления (фиг. 2) содержит последовательно соединенные задатчик частоты 10, сумматор частоты 11, умно- житель частоты 1 2, делитель частоты 13, трехканальный распределитель импульсов 14, собранный по пересчетной схеме; логический узел 15, узел гальванической развязки и усиления 16 и второй распределитель импульсов 1 7, входом подключенный к выходу умножителя частоты 12, а выходами - ко входам логического узла 15, В состав логического узла 15 (фиг, 3) входят, например три комплекта логических схем 18 и 19, необходимых для формирования алгоритма управления ключами модуляторов 1, 2 и 3.Г 1 ри частоте выходного напряжения трехфазного генератора, равнойи частоте управления ключами 4-9 модуляторов 1, 2 и 3, равной на выходе автономной СЭС формируется квазисинусоидальное напряжение, частота основной гармоники которого равнаПри поступлении импульсов, представленных на диаграмме 4-1 (фиг, 4), с вь 1 хода умножителя частоты 12 на вход распределителя импульсов 17 на его выходе формируются импульсы, представленные на диаграммах 4-2 - 4-7. Одновременно импульсы с выхода умножителя 12 после делителя частоты 13 (диаграмма 4-8) поступают на вход трехканального распределителя 14, на выходе которого формируются напряжения 4-9 - 4-11, Выходные импульсы распределителей 14 и 17 являются исходными при формировании необходимого алгоритма управления ключами 4-9 (фиг. 1) модуляторов 1, 2 и 3.На фиг. 3 представлен конкретный пример выполнения логического узла 15, который содержит три комплекта логических схем 18 и 19, причем на выходах схем 18 формируются импульсы управления ключами 4 и 5 модуляторов 1, 2, 3 (фиг, 1), а на выходах логических схем 19 - импульсы управления ключами 6-9. Так например, на диаграммах 4-12 и 4-13 (фиг. 4) представлены импульсы управления ключами 4 и 5 модулятора 1, а на диаграммах 4-14 - 4-17 - импуль сы управления, соответственно, ключами 6 - 9 модулятора 1. Аналогично на диаграммах 4-18 - 4-29 показаны импульсы управления ключами 4-9 модуляторов 2 и 3. На фиг. 5 показаны диаграммы 5-1 - 5-6, иллюстрирующие формирование напряжений на выходах модуляторов1, 2, 3 и результирующее напряжение758460 5-б Редак одписноеСР митетарытийя наб.,П Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Филиал СоставительМаковская, Текред М. Р Заказ 5765/19 Тираж 783 ЦНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушска