Регулятор напряжения синхронногогенератора электромашинного преобра-зователя

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалисткческкхРеспублик щ 813661 161) Дополнительное к авт. свид-ву -(51) УДК 621.313, .322: 621: 316. . 722 (088.8) Опубликовано 15.03.81. Бюллетень 10Дата опубликования описания 25.03.81 ио делам изобретений и открытий(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯИзобретение относится к системам регулирования возбуждения, может быть использовано в замкнутых системах авторегулирования выходного напряжения синхронных генераторов электромашинных преобразователей энергии, применяемых в качестве автономных источников питания бортовых сетей судов, самолетов и других объектов.Известны регуляторы напряжения синхронных генераторов, в замкнутых системах стабилизации выходного напряжения которых используются оба принципа авторегулирования - управление по отклонению (сигналу ошибки) и возмущению (компаундированию) 1 .Известен регулятор напряжения синхронного генератора электромашинного преобразователя, содержащий управляемый усилитель мощности, выход которого подключен к зажимам обмотки возбуждения генератора, а вход соединен с выходом однотактного широтно-импульсного модулятора корректора напряжения, вход измерительного органа которого подсоединен через согласующий трансформатор к зажимам для подключения нагрузки генератора 2. Недостатком данного регулятора напряжения является возникновение аварийных режимов из-за обрывов в цепи корректора напряжения, приводящих к чрезмерному повышению напряжения на зажимах преобразователя, а также из-за изменения скорости вращения в режимах пуска и выбега при скоростях вращения ниже сономинальной.Цель изобретения - повышение надежности и обеспечение частотно-зависимого регулирования напряжения при скорости вращения, меньшей номинальной.Для достижения поставленной цели регулятор напряжения синхронного генератора электромашинного преобразователя, содер жащий управляемый усилитель мощности,выход которого подключен к зажимам для подключения обмотки возбуждения генератора, а вход соединен с выходом однотактного широтно-импульсного модулятора корректора напряжения, вход измерительного органа которого подсоединен через понижающий трансформатор к зажимам для подключения нагрузки генератора, снабжен вентильной логической схемой ИЛИ и до Н,Н 3 Т(,1 ЬНЫЭ 01)Р( КГИЭОМ гсПР 51 ЖСН Яг,1( рж;иим измерительный орган, -ОбрызН Ь 3( ., - ( Н,Ь Т Э,Д Н И с КИ 1Н 3Э О 1И -Ц М П 51 Ь(НЬ И 3071 ЛЯТИР НЫ Б ЫХОДС 13 МСРЦГСЛЬНОГИ ИРГ 13 И 3 ОНИЖЯоЦИИ ТЭЫЦсфИР)1;3 Ир. 3 ХИЛ ИЗМЕрцтСЛЫОГО ИрГсН( ЦОПИ.1 ннГс,ьнои кээскторЯ НЯнр 5 жсция сослинснсэ:1.Ибрз.3 цы .-ф 31 л 1 тр и нинцжыюци(ГРЫСфИРМЗТО) С ЗЗЖИМс М ЛЛ 51 ПОЛКОЧСНЦЯ К СтЫтОРУ Г 33 ЕРсТИРс. ВЫХИ 1 Ы ОЛНОтЯКтЦЫХ ИИ ЭОГ 1(Э-ЦХП Ь НЫХ МИ ) 5 ТОРОВ ОООкорректоров напряжения нилключ(ныСОИТЭСТС 13(ННИ К ИРВОМу 33 Б 0 ЭОХ 1 М 3 ХО.=ТЗХ. 033 с 1(СКИРЙ СХЕМЫ И,1 И, БЫХОЛ;От,ЭйЦЦСИСД(цсц КО ВХОДМ МС 3 ЦТСЛЯ МО 1(НО(.ТР.1 РИ )ТИХ МС 1 с 31)кс СЭЗос 1 ТЫВс НЦ 5 ЛИНГ)1 Ц Т(Л Ь 1 О 0 КО Э Э (. К Г И Р с 1 Н 3 Н Р 5 Ж СИ Я, (0 0 тВСГСТВМК)3 нс 3 Я 110)111 Н(ЛЬНОИ СКОЭОСИ ВРЫЦЕ3 5 Н ЭС ОО Э с:И(сГ 3 Я, ВЫбЭЗ Н 3 01 Ьц(. 1 с10;Э, 3 РМ Э (.31)КЯ СРЫбсТЬВс 3 И 53 0(Н(ЭВ3( )(э 3 о э э (к т и э с 3с1 э Я )к е н 151,Из фц;. 1 цзобрыэксны б,.гок-хе)51 регу 51 Я Г (Р с 1 с Н Э 5 Ж Р Ц Ц 51 С Ц Н Х Р О Н гИ Г И Г 1 С Р 30 Р Я;Н с ф Н. 2 Зс 3 БИС И МОСТЬ БЬ ХИЛОП) Нс 1 НЭ 513( ( 11 ц 5 с 1."; э и н н оо Р 3 Р э с01) 3, и с3 н с и н О иРс,35 ГОэ 1 От скоэости Вэын(.ни Я ИГ)1 ВОРнГО,(БИы(х 15 НсибрязОВЗТ(".,351; ны 11. 3: .РИ)сц( 3(И НСЙНЫРМ ЭЫЗРЯ )НЬ 3) СИИЭ(ЛЦВ 13313 Г 1 Ц Н,(кК)СНЯ К ВЫХО,)НРс 113, 3513 ИГОХ(3 цГ,35 7 МОщНОСтИ. УцрсВГСН 3 усцлцТ(.Л( / М 1 ЦНИС Ц В З 31(. 3 ОМЦ Цс 1 Л ЬОИ ЧЗСТСТЫ 3 РС1)Рс)3033 ЫТС 1 Я ( Ы(сЭН, ) СУП(ССЭ Вг 1( ТС 51 СНОВ:Ы 33 КорРКТОром 8 и Ы нряКСни 51,ИТИЭЫ Г 3 цГ),31(.Н 3 3 ИДС ВЫЦ(С(ННОИ б,ОКс 1,С 13 51 .3131 Н 0 ГИ Ц 3 Х С Р 11 Т РЛ 1Н Ы Х О Ц 0с 3: 3 Ц 1 Г К 1 бС 33,.3 С КЛСХ 113 Н 1 ) г)(ПИВНОЙ 3 с ГЭЭ ЗКИг;к рзторз.Осн 03)НОи корр(.ктоэ 8 нсн53)ксния, Иосси(."Нвс 30 ЦЦ 1 ВЫСОКУЮ СТСПСНЬ СТс)ОИ.13 ЗИ 1 Ии 3 хцниго НЫпряжения гснсрзторз 3 ны.с;1 Н 3 ИХ НОХ 1 И Нс 1 Л ЬНОГ Х РОВ НС (= - Эн(сн)и (д-(э )сидеэж 33 т мзлох 1 ип(ныЙ 0;(НОфс 1 зныи тэян(фирэ;тор 1 пеэвцчн 35 0(эм 03- к;1 которого полключснз через измеригель 1 ЬЙ Кс 10 ЛЬ,) К К 1 СХГ 1 с(; НЯГЭХЗКИ, 3 ЛВ(1)ТОЭИ 1 НЬ 1 С 00510 КИ СИОТВРГСТБСННО (.ВЯЗЫ НЬс ВысикичБствителыым 3 змсритсльным 0 эГя но(1 леЙствук)цсГО:33 зчени 51 нсГэяжснця 132 грузкц н вырямцтелем 12 питынцянр(эмеэ 3(хтп(ОГО усилит(л 51 13 м 0330 сГР 3;ВЫШ)ЛиИОГО В ВИЛЕ ОД 330 тсКТНОГО ШИРОТНОнхпульсцого модулятора. Изменение устзвкисрзс)ыты Вы и 51 измРрР 1(;и НОГО О)Ганя 1 1,Н 1 ЭНВИЛ 5 ЦС К ПИЛРРГЛ 1)О(ЭС В ООЫ "НЫХ нрс, лЫх: 2" Г г гносл, ель 30 3305:1.нзгь)305 ВЕЛИЧИЦЫ НЯХОЦРОГИ НЗПРЯЖ( НЦЯ (ИНХРОНцго гснсрнпгрз (221 ;3),:с н(ест 3)5(тсяО 3(Э 313 Ц:;НИ1 Ц ЖК(Я СЭ 0.мстрз цоцс;)оцкц, ВьВсц(чног нз лицс)М 3(э нзн(,ь 1)ьн(ГИ 030 блока ( 3:ого кор)С КТИ:Эс) 8 с) Н р 5 ЖС 3 ИИ. )Ы,ТСЖ НС 3 МОВОЗ бу)(лсне сн Рхэон ного гснсры горз 3 обеспечцвз(сг 53 33 спользоБЯнием устроЙстВЗ 15 нс)1 с 11 ь 110 Й но,э 1:ит 3(ц ОбэОэ кц 6 3303жл(Гния (9: снРэзторЯ, нрс;стЫВ.153 юн(с:собОЙ )12 лО,1 он(пукэ 333 Гнл 33 ук) ц( н ь, злектр и чески (вяззннуО с Гцрвцчным источником 1 элект- К)ЗН(ЭГИИ Б НЯЧЯ,ЬНО, РЕЖИХ 1 С ЗЫНЭ С:(Ы НРЕИорЫЗОвсТ 151 Н Зс 1 ТЕ)Н )И ВЫХИ,.;С (0 Нс 1 Рс)ОЧИН Э(.ЖИМВ(ОМЫТИСИ ИклОЧЗС 51 у 10 БОзрЫСТс 10 щИГ БЬХО,(н:м 1-:ЫцЭЯЖ 1 ИРХунрЗБЛЯСМОГИ уец,щте,я 7 Мг)щНОСТР;.х сиг 1 цтс 1:,Г 10 Пнос Гц пэсцсГз В(яГ сибиРМ 3)с 1)1 ЯСМЫИ 0,10 К фЫЗ(ЭГО КИ.13 ЫУН.(ИРОВзн, сост 51 ЦИЙ из . )знс(вр.ытрнОГО мзгнитцого усилител 5 16,:35(тяоцегося по СХС ХС Сс 11.оЗОХ Ж (.Я гС.( 3 И 1( К (ИХ3:с 3,1 РУ,Н,:(Х 1 Рс 1 НС(.)( Р Мс 1".)ИВ. ВЬХЛЦЫМ 132 ряжсцисм цср( м(нн; о ткя стыторя ГснсыГоры ). 15 схс:;1 рГулятОры нзпэЯ- жсни 51 с 1 нх;ОНН 03 О сиЗторы 5,(Ипили.25 с,ь 30 3313 Ясны Вти;эи" кирэсктОэ 18 ы:ряжения н Бсн. игьн 35 лиГнчсскыя сэ ы И И 19, ( Бязывы:ошЫя вых;лные ш.ни 0(ои;( коррскторив (5 и 18 сО "О,(нЙ цець 10 рзэ- ,151 ОГО(нлРтс 1 Я(э 50131:исти. 5 сц 50- 3 ы гл 3 нь:Г аэрректор нзпрях(ния 18, тЯк жс ск и исц 010 и корр(к ор 8, 1:.;с 3 ,О . - ПОР нонцжзюциЙ трзнсфрм: гор 2(, пср- ВИ 3 5 (1(ТКс К(Г(Р(3 10,КЛ:Ис 3 С)33 г 1 Е - НОСР(,РС 1 В 3 и К ВЬ Х,3 Н 351 ЗЫЖИЭ с 1 М СТЗТОЭ- ноЙ Спц 3(не)гтры,. 1) Гр 3 ны( Обмотки ТРсНС(Р(ЭРЭЫТИРг(ОТ 3(То 3 33 И 0 СЭЯЗЫНЫ с зГсри(х 3 Пх 0)Гсним 21 .(оп(хгителы 10- Ги 3(иррсктор(3 НРпр 53)к(:н 15)8 через чзстогноЗЗВ 3(им,1 и 1-ибэззньи КС:-(;.3 Л;1) 22 и с 13 Ь 31)51 Х 1 ИТ,1(2.5 1 ИТЫ П 1.51 н;)051 Ж,ТОЧ НОГО мс 3 л 33 гс.353 2": )3 ОП(нос (13, щщ,ценного в Вил 40 0233(тссзКТ ИО 3 Н 3 р(ЭИИ, :ЬСНОИ МОду.ГяТ)".ЭЗ. 1 0 Г.1;Н.С ИЭ ВЫИ( 1;)ГИ ИС 10 ВНОГИ КИ Э р К; ) с 8с 1 р я г 3 С г 3я,; ( ОЛ Н и ТС.1 Ь Н Ы И корректор 3 снря)КР 331;-: 18 и схсмз ИИ 19 расположены кинс. руктцЭци си)мсс но с 45ОЛОсЮМ уцрЯВЛЯЕМОГО КСИЛИТ 51 Я МощНОСТИ , причем устывкз срзбзтывзния л(эцолнитель 3 ого коррекэоря напряжения 18, соответстВуо(цзя номи ыльной ястотс синхронного генератора 3 (с), выорянЫ бо 33 шсй Н 2 3 -- 1ь чсх устсРкы срыОятыГ)3 ни 51 Ос50 3 овного корректора 8. обеспсчи Бак)щегоСТЯОИЛИЗЯ(И 0 051 ИНсЛЬНИ 0 БЫХОЦНОГО НЗ.цряжени 5. Г(нератора 3 (,.1 =- Г-Р(о.33.р 3 (д =усилитель мощности 7, питающий обмотку 6 возбуждения генератора, приведена на фиг,2 По мере роста частоты 0 при запуске приводного двигателя 2 преобразователя и само- возбуждения генератора 3, вызванного действием начального устройства 15 подпитки обмотки 6 возбуждения генератора, дальнейшее нарастание его выходного напряжения происходит по линейному закону частотного регулирования ( - = в= сопй ), опре)3 1 Т,С)нделяемого регулирующим воздействием дополнительного корректора 18 напряжения, измерительный орган 21 которого связан с измеряемым выходным напряжением генератора 3 частотно-зависимым Г-образным КС-фильтром 22, а уставка срабатывания, соответствующая номинальной частоте 1) = =со выбрана на 5 - 10 Оо большей уставки срабатывания основного корректора 8 (т, е. (.), при о = о.),м на графике (фиг. 2) составляет 1,05 - 1,1 (:о,). Поэтому при достижении номинального значения выход- НОГО на Гряжегия Генератора . -1. цор при частоте со,) 5)о, (фиг. 2) дальнейшее увеличение частоты до ее номинального значения со, приводит к отключению дополнительного корректора 18 и срабатыванию основноо корректора 8 напряжения, обеспечиваощего с высокой точностью стабилизацию выходного напряжения генератора 3= (.,н) н клеммах его нагрузки. Г 1 ри отказах основного корректора 8, вызванных повреждением кабелей 4, 9 или обрывом входной (выходной) цепи корректора, и сопровождающихся нулевым уровнем его выходного сигнала, дальнейшее нарастание выходного напряжения синхронного генератора 3 (ввиду включения его усилителя 7 мощности по схеме с самовозбуждением) теперь ограничено действием вновь включаемого в работу дс)полнительного корректора 18 напряжения на безопасном уровне напряжения 1= 1,05 1,1 (,",),при с) =. = ы, (фиг. 2). Гоответственно, при отключении приводного двигателя 2 преооразователя и переходном процессе выбега агрегата выхочное напряжение генератора 3 при достижении частоты ) ) далее так же будет линейно снижаться, благодаря регулирующему воздействию корректора 18.Установившийся режим работы, а также переходные процессы пуска и выбега преобразователя иллюстрируются временными графиками. График изменения скорости (частоты) ) (с) преобразователя представлена на фиг. За; график изменения выходного напряжения 11 (1) синхронного генератора 3 - на фиг. 3 б; график изменения выходного напряженияВ) основного корректора 8 напряженияна фиг. 3 в; график изменения выходного напряжения )11 В(1) дополнительного корректора 18 напряжения на фиг. 3 г. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55) к, В х 0)101 1 0)епи ( 1 ИОс нч)1,1 искя преооразов)тс,151 и воз).нновпия эффск та смовозбж.с 1151 с 1 пх)ОннОГО е 1 ератоа 3, ВГО В 1 хс),1 Оеап,)5 жсс ОГраНИЧП ВсГС Я По ВС аППЕ :;1;:;ЕЕ ИНОЙ И) нарастает благодаря запирающему действию ВЫХОТНОГО цИроНО)11 льНОГО сИГна 1) (1 з(т) коррекгора 18 напряжения. Выходной же сигна, Основного корректора 8 на это 1 интервале- 1) равен нулкс, так ЕК ПХОДНОС )1:Р 51 ЖЕНИС СИНХГ)ОННОГО ГС- нератор здесь копыле его номинального значсИя (.и нелостато шо для ср- батыв;:чя измерительного органа 11 основпс).) кс;)сктс)р 1 8. 3 тем, В момент впсч;н1 р коро 1 и Вп)11;ени 51 прс.Обр 130 ьтеля с; б,акой к ее нс)минальному значсншо с), управлснис рсГ 5 торо Напряжения а В Т С),:Т иЕ С К и Г 1 С ) С Д а Е Т С 51 0 С и О В Н 0 Ы У и О Р- ректор; 8, так кк здесь выходное напряж еие и 1 х р О н и О х ) 1 е и е 1) а т 0 р 11,10 с т и Г а е Г 01:.,П:1 С)С) 3 аЕ 51ПОЯВ,НЕТЯ ВЫХОД- пс: ., Тнс)-импу,пй сипВл ( ь(1) Осноп.) х) с)р 1)екто;,) 8 )Иряжепия. Выход. нои жН Гнал ). )ВдополнитеНного корректор теерь снижаспся до нмлевого значепи) т;)к как, Вниду увсличсния частоты до,) -=, и таблзции выхс)дного напряжения синхронкого генератора 3 регулирующим воздействием основного корректора 8, дс)с; игнутого номинального значения на пряжеия преобразователя (1 =1)о)1 при М=йж недостаточно для срабатывания измерительного Опаа 21 дополнительного корректора 18 напряжеия, уставка срабатывания котс;рого;рп с)снсоответствует напр)1)ксн 10 1.1 = (1,00 -- 1,1) 1 ном. Поэтомх на ипервалах времени т 2 - с 3. тз - т,) и 1 ч - 1; гРфиков (фиг. 3) выходное напРЯ- жс;)ие с пхро:ного генератора в его рабочем режч;с Шлдержпвется с высокой степенью то с)тч (0,5",;,с) Гное;тельно его коми - палиси О значения ( = (, благодаря регу;1 р "с);це ) позлейтию основного к- реетОр 8 а пряжен 1 я., 1 ии 1 ь в случае е 0 неисп р В ноти (Обрыв Вхс)дной выходной цен и,р.), 1 риводяпей к нулевою выход- но.у сипалм (. В == О, вновь вступает в действие дополнительный корректор 18 напряжения, ограничивая при с) = ювеличину выходого напряжения синхронного генератор 1 а безопасном в электрическом отчошсии уровне 1 = 1 , = (,05 - 1,1) 1;.Прп окончании рабочего режима преобразова Геля и отклочении его приводого двиатсля 2 от псрвичюго источника электроэнерги начинаетя переходный процесс выбега, т. е. постепенного снижения скорости преобрзователя (иктсрвалы т) - т , 15 - т 6 (фиг. 3). Здесь, на пая с момента т, вновь встуш)ет в действие корректор 18 напряжения, обсспсивая линейный закон уменьшени 51 ВходнОГО н51 жения синх)ОннОГО генератора (, - ; = сопз 1) вплоть до момента временис, когда напряжение синхронногоФар,гуга игобреенюг гссраторг НадаРт ВВи,1 у Оконаи 5 дсйстВия эффекта самовозбуж,1 еция регулятора.Положительный технико-экономический эффект регулятора достигается повышением надежности регулятора напряжения синхронногоо генератора, выходное напряжение которого ограничивается цри неисправностях основного Вынесенного корректора 8 напряжения, благодаря рсгулирукгн 1 еху воздействию доцолцитслыого корректора 18 напряжения, настроенно о цри ы = иг,о, на стабилизацию Выходного напряжения синхронного генератора ца уровне (1,05 - 1,1) 1)нм,а также выполнением частотного закона регулирования выходного цапряжения синхронного генератора при скоростях вращения преобразователя меньших номинальной (со (ощ,), где благодаря регулирующему воздействию дополнительного корректора 18 напряжения, связанного своим измерительным органом частотно-зависимым фильтром КС с клеммами сццхроц ого генератора, обеспечивается линейное изменение напряжения с частотой (-, - сопз 1), при1 ткотором исклОастся ВО;можна 5 токовая перегрузка электромагнитных элементов нагрузок и регулятора в результате насыщения их магнитопрово цв. 1. Регулятор нац ряжш ия си цхроц цо о генератора электромашинного преобразователя, содержащий управляемый усилитель мощности, Вьход которого ндклочен к зажимам для цодкпочсция обмотки Возбуждения ГРнРратора, а ВХО 1 св 5 згн с ВыхОдОм однотактцого широтно-импульсного мо;1 уля 5 1 О 15 20 25 Зб тора корректора напряжения, вход измерительного органа которого под 1.оедине через понижающий трансформатор к зажимам для подключения к нагрузке генератора, отгичаощийся тем, что, с целью г завышения надежности и обеспечения частотно-зависимого регулирования напряжения при скорости вращения, меньшей номинальной, регулятор снабжен вентильной логической схемой ИЛИ и дополнительным корректором напряжения, содержащим измерительный орган, Г-образный КС-фильтр, однотактный широтно-им:ульсный модулятор на выходе измерительного органа, и понижаюший трансформатор, причем вход измерительного органа соединен через Г-образный КС- фильтр и понижаюций трансформатор с зажимами для подключения к статору генератора, выходы однотактных широтно- импульсных модуляторов обоих корректоров напряжения подключены ко входам вентильной логической схемы ИЛИ, выход которой цо,1 соедицец ко входу управляемого усилиТРЛ 5 МОПНОСТИ.2. Регулятор по ц. 1, ог,гимающийся тем, что уставка срабатывания дополнительного корректора напряжения, соответствующая номинальной скорости врапения преобразователя, выбрана больше на 5 - 10 Оо, чем уставка срабатывания основного корректора напряжения.Источники информации,принятые во внимание цри экспертизе 1. Фицгер А. А. Системы автоматического регулирования возбуждения синхронных электрических мацин. М., ВНИИЭМ, 1968.2. Блок регулирования напряжения электромашиццых преобразователей. Информационный листок. 01.21.Э 3-76, 1976.едактор П. Коссейаказ 415/73ВНИИПпо113035, МФилиал ППП ель К. Фотинаойкас По комитета СССР и открытий шская наб., д. од, ул. Проектн