Модуляционный асинхронныйвентильный генератор

(и) ЗИ 482 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Сониалистических Республик(51) М. Кл.Н 02 Р 9/46 Н 02 М 7/75 присое нием заявкиГосударственнын комите) Приоритет СССР ло делам изобретений и открытий(43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень(45) Дата опубликования описания 07.03,81(088,8) 72) Авторы изобретен Д. Дудышев, М. Л. Костырев и Г. Ф. Яшина Куйбышевский политехнический институт им, В, В. Куйбышева1 Заявите ЦИОННЫЙ АСИНХРОННЪй ВЕНТИЛЬНЫИ ГЕНЕРАТОР 4) МО Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве первичного источника электроэнергии для автономных систем энергоснабжения с широким диапазоном частот вращения первичного двигателя и стабильной частотой на выходе источника энергии, например для авиационных систем энергоснабжения или для систем энергоснабжения, использующих в качестве первичного двигателя энергию ветра,Известны модуляционные асинхронные вентильные генераторы (АВГ) с возбуждением от тиристорного источника реактивной мощности (ТИРМ) в цепи статора асинхронной машины с короткозамкнутым ротором (АМ) с системой управления (СУ), состоящей из датчика, задатчика и блока сравнения напряжения, функционального преобразователя напряжения в частоту (ФП), пересчетной схемы, включенных последовательно между собой.Дополнительный автономный инвертор стабильной частоты подключен либо непосредственно к цепи постоянного тока ТИРМ, либо к дополнительной обмотке АМ через дополнительный силовой выпрямитель 1.Частоту возбуждения генератора посредством ТИРМ устанавливают меньше частоты вращения генератора и регулируют ее в функции отклонения выходного напряжения. Благодаря этому АВГ работоспособен и обеспечивает стабилизацию амплитуды 5 выходного напряжения в широком диапазоне изменения скорости вращения и загрузок. Стабилизацию частоты напряжения осуществляют посредством дополнительного тиристорного преобразователя со звеном 1 О постоянного тока - инвертора напряжениястабильной частоты.Недостатками известного АВГ являются необходимость в дополнительном тиристорном инверторе на полную мощность на грузки и пониженные энергетические показатели генератора из-за двухкратного преобразования энергии в машине и инверторе.Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является моду ляционный асинхронный вентильный генератор, содержащий силовую часть и схему управления, причем силовая часть состоит из асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором, расположенной на статоре 25 основной якорной обмоткой и тиристорногоисточника реактивной мощности, выполненного по схеме автономного инвертора, а схема управления включает в себя датчик и задатчик напряжений, блок сравнения на- ЗО пряжений, функциональный преобразова1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 тель напряжения в частоту, пересчетную логическую схему и задающий генератор стабильной частоты; при этом выходы датчика и задатчика напряжений подключены к входам блока сравнения напряжений, а выход блока сравнения напряжений через функциональный преобразователь напряжения в частоту соединен с входом пересчетной логической схемы 21.Недостатком известного устройства является большие вес и габариты из-за необходимости применения конденсаторов для входных фильтров ТИРМ. Кроме того, для получения трехфазного выходного напряжения потребуется иметь три электрических машины, три ТИРМ и три схемы управления, что усложняет схему устройства.Целью изобретения является упрощение схемы, повышение энергетических показателей и расширение диапазона работы.Поставленная цель достигается тем, что на статоре асинхронного генератора выполнена вспомогательная многофазная обмотка возбуждения, силовая часть дополнительно снабжена вентильным многофазным демодулятором, каждая из фаз которого содержит тиристорный и диодный мостовой двухполупериодный выпрямители, включенные встречно-параллельно между собой и по входам переменного тока присоединенные к соответствующим фазным выводам основной якорной обмотки асинхронного генератора, а по выходам постоянного тока - к нагрузке. При этом вход переменного тока тиристорного источника реактивной мощности подключен к фазным выводам вспомогательной обмотки возбуждения асинхронного генератора, выход постоянного тока закорочен; кроме того, в схему управления дополнительно введены система фазово-импульсного управления демодулятором с управляющим и синхронизирующим входами, пропорционально-интегральный регулятор, одноканальный функциональный преобразователь напряжения в угол и многофазный широтно-импульсный модулятор. скважности импульсов стабильной частоты, в состав которого входят многофазный задающий генератор стабильной частоты, многоканальный функциональный преобразователь напряжения в угол и многоканальный генератор пилообразного напряжения, причем входы многоканального функционального преобразователя напряжения в угол подключены к выходам многофазного задающего генератора стабильной частоты и к выходам многоканального генератора пилообразного напряжения, входы которого соединены с выходом пересчетной логической схемы и выходом пропорционально-интегрального регулятора. Выход многоканального функционального преобразователя напряжения в угол подключен к входу управления тиристорным источником реактивной мощности и к входу син 4хронизации системы ф азово-импульсного управления демодулятором, к управляющему входу которой присоединен через пропорционально-интегральный регулятор и одноканальный функциональный преобразователь напряжения в угол выход блока сравнения напряжений.На фиг, 1 приведена блок-схема модуляционного асинхронного вентильного генератора; на фиг. 2 показан вариант выполнения силовой части демодулятора напряжения стабильной частоты; на фиг. 3 приведены временные диаграммы импульсов и эпюры напряжений на выходе одной из фаз статора асинхронного генератора и соответствующего демодулятора; на фиг. 4 показан один из вариантов выполнения силовой части модуляционного асинхронного вентильного генератора, причем с целью упрощения показаны только две фазы демодулятора, третья фаза которого выполнена аналогично.На статоре асинхронной машины с короткозамкнутым ротором 1 расположены основная якорная обмотка 2 и вспомогательная обмотка возбуждения 3. Якорная обмотка 2 через трехфазный демодулятор (ДМ) 4 подключена к нагрузке 5. Обмотка возбуждения 3 связана с тиристорным источником реактивной мощности (ТИРМ) 6. Выходы многофазного задающего генератора (ЗГ) синусоидальных колебаний 7 схемы управления подключены к одним из входов многоканального функционального преобразователя напряжения в угол (ФП) 8, др,.не входы которого связаны с выходом многоканального генератора пилообразного напряжения (ГП) 9. Выход преобразователя 10 подключен к управляющему входу ТИРМ 6. Входы ГП 9 через пере- счетную логическую схему (ПС) 10 и функциональный преобразователь напряжения в частоту (ФП) 11 связаны с выходом блока сравнения напряжения 12, на один из входов которого подается сигнал с датчика напряжений (ДН) 13, на другой вход - задающий сигнал. Вход ДН 13 связан с выходом ДМ 4. Одновременно выход блока сравнения напряжений 12 подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора (ПИР) 14, который управляет работой ГП 9 и одноканального преобразователя напряжения в частоту 15, выход которого через схему фазово-импульсного управления демодулятором (СУДМ) 16 подключен к управляющим входам ДМ 4. Одновременно на один из входов СУДМ 16 поступает сигнал с блока 8, Блоки 7 - 9 образуют трехфазный модулятор 17.На фиг. 2 показана часть силовой схемы для одной фазы демодулятора напряжения ДМ 4, где тиристоры Т, Т Тз и Т 4 об-. разуют однофазную двухполупериодную схему выпрямления, включенную встречно- параллельно аналогичной схеме выпрями5теля на диодах О, - 04. Здесь же изображены формы напряжения на входе демодулятора и на одной из фаз нагрузки Ун, включенной в диагональ мостовой схемы.Модуляционный асинхронный вентильный генератор работает следующим образом.В наиболее характерном режиме ЛВГ возбуждается от ТИРМ в цепи статора, собранного по схеме автономного инвертора. Генератор вращается со скоростью, изменяющейся в широких пределах (в несколько раз). Напряжение на статоре сравнивается с задающим и подается на ФП 11 напряжения в частоту (фиг. За), который присоединен ко входу кольцевой пересчетной схемы 10, где происходит сдвиг частотных импульсов по фазе (фиг. Зб). Эти импульсы подаются на ГП 9 (фиг. Зв). На блок ФП 8 одновременно подаются с трехфазного задающего генератора 7 синусоида постоянной амплитуды и частоты и импульсы с генератора пилы 9 (фиг. Зг). В результате в блоке 8 осуществляется широтно-импульсная модуляция управляющих сигналов ТИРМ 6, по стабильной частоте следующих с несущей частотой возбуждения генератора. С выхода модулятора импульсы подаются на управляющие электроды тиристоров на ТИРМ 6. Для разделения двухполярного модулированного напряжения (фиг. Зе) с наименьшей потерей мощности рабочая обмотка 2 статора АВГ подключена к демодулятору 4, схема которого показана на фиг. 2, 4. Такое выполнение ДМ 4 дает возможность использовать мощность обеих полуволн синусоиды напряжения, модулированного стабильной частотой.Тиристоры демодулятора работают со стабильной частотой и синхронизируются импульсами управления от задающего генератора 7 и ФП 8. Один полупериод стабильной частоты работают тиристоры Т и Т; другой полупериод - тиристоры Т.и Т., (фиг. 2).В результате с выхода трехфазного демодулятора 4 на нагрузку поступает трехфазное напряжение постоянной частоты независимо от скорости вращения генератора (фиг. Зж).Стабилизация амплитуды напряжения на нагрузке при изменении скорости нагрузки достигается как посредством канала частотной обратной связи ТИРМ 6 по отклонению напряжения (блоки 9, 8, 7, 6, 5, 3, 2), так и по каналу регулирования скважности управляющих импульсов ТИРМ 6 (угла управления) - блоки управления 9, 8, 12, 5, 3, 2.При значительном диапазоне изменения скорости вращения генератора (2: 1) указанные каналы регулирования обеспечивают рациональный закон изменения напряжения и частоты на статор генератора, например, постоянство максимума электромагнитной мощности. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 бэ Таким ооразом, работа пчедложенного модуляционного ЛВГ основана на принципе широтно-импульсной модуляции статорного напряжения постоянной частотой. При этом импульсы управления ТИРМ 6, работающего на несущей частоте - частоте возбуждения генератора, модулируются по ширине в трехфазном модуляторе (17) по синусоидальному закону с постоянной частотой, а затем напряжение статора поступает на трехфазный демодулятор 4, который выделяет огибающую напряжения стабильной частоты.Такое выполнение устроиства позволяет максимально упростить силовую схему АВГ, исключив узлы искусственной коммутации; устранить входные разделительные емкости ТИРМ, поскольку нагрузка включается в диагонали демодулятора, так как статорные напряжения АВГ уже смодулированы на стабильной частоте по системе управления ТИРМ. Поэтому схема демодулятора упрощается и не содержит узлов искусственной коммутации, что дополнительно повышает надежность и улучшает энергетические показатели привода. Формула изобретения Модуляционный асинхронный вентильный генератор, содержащий схему управления и силовую часть, состоящую из асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором, расположенной на статоре основной якорной обмотки и тиристорного источника реактивной мощности, выполненного по схеме автономного инвертора, а схема управления содержит датчик и задатчик напряжений, блок сравнения напряжений, функциональный преобразователь напряжения в частоту, пересчетную логическую схему и задающий генератор стабильной частоты, при этом выходы датчика и задатчика напряжений подключены к входам блока сравнения напряжений, а выход блока сравнения напряжений через функциональный преобразователь напряжения в частоту соединен с входом пересчетной логической схемы, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения энергетических показателей и расширения диапазона работы генератора, на статоре асинхронного генератора установлена вспомогательная многофазная обмотка возбуждения, силовая часть дополнительно снабжена вентильным многофазным демодулятором, каждая из фаз которого содержит тиристорный и диодный мостовые двухполупериодные выпрямители, включенные встречно-параллельно между собой и по входам переменного тока присоединенные к фазным выводам основной якорной обмотки асинхронного генератора, а по выходам постоянного тока - к нагрузке, при этом вход ти811482 аиа.г ристорного источника реактивной мощности подключен к фазным выводам вспомогательной обмотки возбуждения асинхронного генератора, выход постоянного тока закорочен, кроме того, в схему управления 5 дополнительно введены система фазово-импульсного управления демодулятором с управляющим и синхронизирующим входами, пропорционально-интегральный регулятор, одноканальный функциональный преобра зователь напряжения в угол и многофазный широтно-импульсный модулятор скважности импульсов стабильной частоты с многофазным задающим генератором стабильной частоты, многоканальный функциональный 15 преобразователь напряжения в угол и многоканальный генератор пилообразного напряжения, причем входы многоканального функционального преобразователя напряжения в угол подключены к выходам мно гофазного задающего генератора стабильной частоты и к выходам многоканального генератора пилообразного напряжения, входы которого соединены с выходом пересчетной логической схемы и выходом пропорционально-интегрального регулятора, выход многоканального функционального преобразователя напряжения в угол подключен к входу управления тиристорным источником реактивной мощности и к входу синхронизации системы фазово-импульсного управления демодулятором, на управляющий вход которой присоединен через пропорционально-интегральный регулятор и одноканальный функциональный преобразователь напряжения в угол выход блока сравнения напряжений,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Дудышев В. Д. и др. Принципы построения замкнутых систем регулирования асинхронных вентильных генераторов. Известия ВУЗОВ, Электромеханика,10, 1977, с. 1104 - 1109.2. Патент США3253174, кл. 322-47, 1972 (прототип).811483 ар Составитель А. Лебед Техр Пенч ректор 3. Тарасов едактор Б, федо Типография, пр. Сапунова аказ 513/18 Изд.215 Тираж 749НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретен113035, Москва, 7 К, Раушская наб., д. 4/5 Подписное открытий