УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ ГЕНЕРАТОРА Российский патент 2012 года по МПК H02P9/14 H02P9/26 H02P9/30 H02K19/36 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству управления выходом электрогенератора, а более конкретно, к устройству управления выходным напряжением электрогенератора, имеющему средство стабилизации выходного напряжения, которое учитывает воздействие повышения намагниченности при подключении фазоопережающей нагрузки.

Уровень техники

Известен автоматический регулятор напряжения (далее именуемый как АРН) электрогенератора переменного тока, который поддерживает заранее заданную величину напряжения, выдаваемого с обмотки электрогенератора, за счет регулирования тока, подаваемого на намагничивающую обмотку, напряжением, которое генерируется на обмотке возбуждения.

На фиг.10 показана блок-схема электрогенератора переменного тока, имеющего известный АРН. Электрогенератор 100 на Фиг.10 имеет намагничивающую обмотку 102, генераторную обмотку 103 и обмотку возбуждения 104. На роторе 105, на котором намотана намагничивающая обмотка 102, расположен постоянный магнит 106. В АРН 107 имеются выпрямитель 108, схема измерения напряжения 109 и транзистор ПО. Выход выпрямителя 108 подсоединен к намагничивающей обмотке 102 через щетку 111, а параллельно с намагничивающей обмоткой 102 подсоединены запирающий диод 112 и сглаживающий конденсатор 113. Обмотка возбуждения 104 подсоединена к выходу выпрямителя 108. Ротор 105 вращается приводом (не показан), таким как двигатель.

Когда ротор 105 на Фиг.10 вращается приводом, то на обмотке возбуждения 104 генерируется ток за счет изменения магнитного потока постоянного магнита 106, связанного электромагнитной связью с обмоткой возбуждения 104. Этот ток выпрямляется выпрямителем 108 и подается на намагничивающую обмотку 102 в качестве постоянного тока возбуждения. Схема измерения напряжения 109 сравнивает величину напряжения, которое представляет собой выходное напряжение генераторной обмотки 103, с заранее заданной величиной напряжения (заданное напряжение) и отпирает или запирает транзистор 110 в зависимости от того, будет ли выходное напряжение больше или меньше заданного напряжения. Когда транзистор 110 открыт, то ток течет по намагничивающей обмотке 102 и выходное напряжение на генераторной обмотке 103 возрастает, в то время как в закрытом состоянии транзистора 110 ток не поступает на намагничивающую обмотку 102 и выходное напряжение генераторной обмотки 103 уменьшается. Значение выходного напряжения электрогенератора 100 поддерживается на постоянном уровне повторением операций отпирания/запирания транзистора 110, иными словами, управлением скважностью отпирания/запирания транзистора. Электрогенератор переменного тока, имеющий такой АРН, описан, например, в патентных документах 1,2, 3 и аналогичных им документах.

Патентный документ 1 - выложенная патентная заявка Японии №8-140400

Патентный документ 2 - патент Японии №2996574

Патентный документ 3 - патент Японии №3043566

Краткое изложение изобретения

Технические проблемы

Величина повышения/уменьшения постоянного тока возбуждения, подаваемого на намагничивающую обмотку 102 с обмотки возбуждения 104, определяется на базе величины, полученной умножением коэффициента обратной связи К_р на величину, полученную вычитанием измеренной величины выходного напряжения (значение измеренного напряжения) из заданного значения напряжения. Иными словами, величина повышения/уменьшения определяется как "величина повышения/уменьшения тока = (величина заданного напряжения - величина измеренного напряжения) ×К_р".

В соответствии с этой формулой расчета, если в качестве коэффициента К_р будет выбрана чрезмерно малая величина, то до того момента, как выходное напряжение, генерируемое генераторной обмоткой 103, будет скорректировано до заданного напряжения, пройдет определенное время; с другой стороны, если в качестве коэффициента К_р будет выбрана чрезмерно большая величина, то выходное напряжение может начать колебаться и может не сойтись к заданному значению напряжения. Следовательно, необходимо надлежащим образом выбирать коэффициент К_р так, чтобы учитывать также запаздывание переходных процессов в обмотке возбуждения 104 и в генераторной обмотке 103.

Кроме того, намагничивающий ток в известных регуляторах управляется единичным временем элемента (транзистора) 110, управляющего пропусканием электрического тока, то есть долей времени пропускания тока в каждом определенном периоде (скважностью). Если период прямоугольных импульсов есть Т, а ширина интервала времени открытого состояния транзистора в этом периоде есть t, то скважность определяется как t/T×100%. Далее, скважность, намагничивающий ток, напряжение на сглаживающем конденсаторе (показан цифрой 113 на Фиг.10) и число вращений ротора (число поворотов ротора) имеют следующее соотношение.

Выходное напряжение ~ (намагничивающий ток × число поворотов ротора) ~ (скважность × напряжение на сглаживающем конденсаторе × число поворотов ротора).

Следовательно, в случае, когда число поворотов ротора является константой, то чем больше будет напряжение на сглаживающем конденсаторе, тем большим будет уменьшение скважности, необходимой для поддержания постоянной величины выходного напряжения.

В случае, когда электрическая нагрузка, подсоединенная к электрогенератору 100, является фазоопережающей нагрузкой, такой как конденсатор, то поскольку направление магнитного потока, генерируемого намагничивающим током, совпадает с направлением магнитного потока, генерируемого током нагрузки, то магнитный поток, который связан электромагнитной связью с генераторной обмоткой 103, возрастает, и тем самым создается намагничивающее воздействие, которое приводит к повышению индуцированной электродвижущей силы генераторной обмотки 103. Поскольку намагничивающее воздействие создается не только на генераторной обмотке 103, но также и на обмотке возбуждения 104, то при фазоопережающей нагрузке возникает тенденция к возрастанию напряжения на сглаживающем конденсаторе по сравнению с тем случаем, когда к генератору 100 подсоединена резистивная нагрузка такой же емкости.

Если напряжение на сглаживающем конденсаторе возрастает, то для сохранения постоянства выходного напряжения скважность импульсов делается меньшей, как это следует из приведенного выше соотношения между напряжением на сглаживающем конденсаторе и скважностью импульсов. Иными словами, во многих случаях выходное напряжение управляется при скважности импульсов, находящейся в окрестности 0%. В таком состоянии, когда выходное напряжение управляется при изменении скважности импульсов в диапазоне, находящимся в окрестности 0%, скважность не может стать ниже 0%, даже если выходное напряжение понижается. Поэтому понижающее воздействие на выходное напряжение подавляется незначительно, а с другой же стороны, воздействие возрастания выходного напряжения может чрезмерно увеличить скважность импульсов и потому изменение выходного напряжения нельзя будет сбалансировать. Таким образом, в АРН в соответствии с традиционной техникой выходное напряжение может значительно изменяться и потому необходимо решить проблему большого изменения выходного напряжения.

Целью настоящего изобретения является решение этой проблемы и предоставление устройства управления выходным напряжением электрогенератора, которое позволяет стабилизировать выходное напряжение даже при подсоединении к электрогенератору фазоопережающей нагрузки.

Решение проблемы

Первой особенностью настоящего изобретения является то, что в устройстве управления выходным напряжением электрогенератора, имеющего генераторную обмотку и обмотку возбуждения, намотанные на статоре, намагничивающую обмотку, намотанную на роторе, который вращается приводом, и выпрямитель для выпрямления тока, генерируемого обмоткой возбуждения, и подачи выпрямленного тока на намагничивающую обмотку, имеется блок управления намагничивающим током, который увеличивает/уменьшает пропускание тока на намагничивающую обмотку увеличением/уменьшением скважности переключающего элемента, который управляет пропусканием тока в упомянутую намагничивающую обмотку и обеспечивает схождение выходного напряжения упомянутой обмотки электрогенератора к заданной величине напряжения; блок обнаружения нуля скважности, который определяет наличие или отсутствие нулевой скважности в цикле питания; и блок ограничения скважности, который ограничивает заранее заданной величиной верхнее предельное значение скважности при возрастании намагничивающего тока в упомянутом блоке управления намагничивающим током в случае, когда упомянутым блоком обнаружения нуля скважности определяется наличие нуля скважности.

Настоящее изобретение имеет вторую особенность, состоящую в том, что имеется блок определения длительности нуля скважности, который возбуждает блок ограничения скважности, когда интервал времени, содержащий нулевую скважность, длится свыше заданного интервала времени.

Настоящее изобретение имеет третью особенность, состоящую в том, что в устройстве управления выходным напряжением электрогенератора, имеющем генераторную обмотку и обмотку возбуждения, намотанные на статоре, намагничивающую обмотку, намотанную на роторе, который вращается приводом, и выпрямитель для выпрямления тока, генерируемого упомянутой обмоткой возбуждения, и подачи выпрямленного тока на упомянутую намагничивающую обмотку, имеется сглаживающий конденсатор, расположенный параллельно упомянутой намагничивающей обмотке, блок управления намагничивающим током, который увеличивает/уменьшает ток, протекающий по намагничивающей обмотке, увеличением/уменьшением скважности переключающего элемента, который управляет током, протекающим через упомянутую намагничивающую обмотку и обеспечивающим схождение выходного напряжения упомянутой генераторной обмотки к заданной величине напряжения, блок определения напряжения на конденсаторе, который определяет напряжение на клеммах упомянутого сглаживающего конденсатора, и блок ограничения скважности, который ограничивает верхнее предельное значение доли времени пропускания тока максимальным значением, которое определяется так, чтобы скважность становилась меньше, когда напряжение на конденсаторе становится более высоким, в соответствии с напряжением на конденсаторе, определенным упомянутым блоком определения напряжения на конденсаторе.

Преимущества изобретения

В случае, когда к электрогенератору подключается фазоопережающая нагрузка, доля времени пропускания тока переключающего элемента, т.е. скважность переключающего элемента, может регулироваться в окрестности, содержащий нуль. В соответствии с изобретением, имеющем первую особенность, верхнее предельное значение скважности может быть ограничено, когда скважность имеет нулевое значение, и намагничивающий ток не управляется чрезвычайно большой скважностью даже тогда, когда разность выходного напряжения и заданного напряжения будет большой. Тем самым в управляющем состоянии, содержащем нулевое значение скважности, могут быть предотвращены большие изменения скважности и управление выходным напряжением будет устойчивым.

В соответствии со второй особенностью настоящего изобретения, верхняя граница скважности может быть ограничена только тогда, когда достоверно определено наличие управляющего воздействия, содержащего нулевое значение скважности, исходя из того, что нулевое значение скважности сохраняется в течение определенного интервала времени.

В соответствии с третьей особенностью настоящего изобретения, при подключении фазоопережающей нагрузки, когда напряжение на сглаживающем конденсаторе стремится к более высокому значению, чем при резистивной нагрузке, скважность может быть ограничена, поскольку максимальное значение скважности выбирается и выдается такой, чтобы она становилась меньше, когда напряжение на сглаживающем конденсаторе является более высоким. Следовательно, даже при подключении фазоопережающей нагрузки могут быть предотвращены большие изменения скважности и может быть обеспечено устойчивое выходное напряжение.

Краткое описание фигур чертежей

Фиг.1 - блок-схема, показывающая системную конфигурацию электрогенератора, содержащего устройство управления выходным напряжением, в соответствии с одним осуществлением настоящего изобретения.

Фиг.2 - изображение, показывающее один пример таблицы соответствия между разностью напряжений, используемой для ограничения скважности, и максимальным значением скважности.

Фиг.3 - блок-схема, показывающая работу основных компонентов схемы измерения напряжения и блока определения состояния фазоопережающей нагрузки.

Фиг.4 - изображение, показывающее соотношение между емкостью фазоопережающей нагрузки и напряжением на сглаживающем конденсаторе.

Фиг.5 - блок-схема, показывающая системную конфигурацию электрогенератора в соответствии со вторым осуществлением настоящего изобретения.

Фиг.6 - изображение, показывающее пример таблицы соответствия между напряжением на сглаживающем конденсаторе и максимальным значением скважности.

Фиг.7 - блок-схема, показывающая работу основных компонентов схемы измерения напряжения и блока определения состояния фазоопережающей нагрузки, в соответствии со вторым осуществлением настоящего изобретения.

Фиг.8 - изображение, показывающее соотношение между ШИМ (широтно-импульсным модулированным) сигналом возбуждения намагничивающего тока, который управляется устройством управления выходным напряжением настоящего осуществления изобретения, намагничивающим током, соответствующим ШИМ сигналу возбуждения намагничивающего тока, и выходном напряжением электрогенератора.

Фиг.9 - изображение, показывающее соотношение между ШИМ сигналом возбуждения намагничивающего тока, намагничивающим током и выходным напряжением электрогенератора, который соответствует сигналу ШИМ возбуждения намагничивающего тока, управляемого по существующему уровню техники.

Фиг.10 - блок-схема основных компонентов электрогенератора переменного тока, имеющего существующий АРН.

Описание осуществлений изобретения

Далее со ссылками на фигуры чертежей будет описано одно осуществление настоящего изобретения. На фиг.1 показана системная конфигурация электрогенератора, содержащего устройство управления выходным напряжением в соответствии с одним осуществлением настоящего изобретения. На фиг.1 те же самые ссылочные цифры, что и на фиг.10, обозначают одинаковые или эквивалентные части. На фиг.1 АРН 107 электрогенератора 100, помимо компонентов, показанных на фиг.10, содержит блок определения состояния фазоопережающей нагрузки 1. Упомянутый блок определения состояния фазоопережающей нагрузки 1 содержит блок определения нуля скважности 2, блок определения длительности нуля скважности 3 и блок ограничения величины повышения скважности 4.

Схема измерения напряжения 109а имеет блок измерения разности напряжений 20 для сравнения напряжения, которое показывает выходное напряжение генераторной обмотки 103 (именуемое далее "выходное напряжение"), с заданным напряжением, и определения разности напряжений между выходным напряжением и заданным напряжением, и блок увеличения/уменьшения скважности 21 для увеличения/уменьшения скважности транзистора 110 в зависимости от разности напряжений.

Когда скважность в результате того, что блок увеличения/уменьшения скважности 21 увеличивает/уменьшает скважность сравнением выходного напряжения на генераторной обмотке 103 с заданным напряжением становится нулевой, то есть когда выходной ШИМ сигнал отсутствует, то блок обнаружения нуля скважности 2 генерирует сигнал нулевого значения скважности, и этот сигнал нулевого значения скважности подается на блок определения длительности нуля скважности 3. Блок определения длительности нуля скважности 3 измеряет время длительности нулевого значения скважности, иными словами, длительность отсутствия выходного ШИМ сигнала в соответствии с входным значением сигнала нулевой длительности скважности, и когда длительность отсутствия сигнала становится равной или будет превышать заранее заданное время, блок определения длительности нуля скважности 3 вводит сигнал оценки длительности на блок ограничения величины повышения скважности 4. Блок ограничения величины повышения скважности 4 в ответ на сигнал оценки длительности скважности подает сигнал ограничения величины повышения скважности на блок увеличения/уменьшения скважности 21 схемы измерения напряжения 109а.

Можно произвольно выбрать, будет ли иметься или будет отсутствовать блок определения длительности нуля скважности 3. В случае, когда блок определения длительности нуля скважности 3 отсутствует, а блоком обнаружения нуля скважности 2 установлено, что выходная скважность содержит нулевое значение, то блок обнаружения нуля скважности 2 может вводить сигнал, ограничивающий величину увеличения скважности, непосредственно на блок увеличения/уменьшения скважности 21.

Блок увеличения/уменьшения скважности 21 ограничивает максимальное значение скважности предварительно заданной величиной в соответствии с сигналом ограничения величины увеличения скважности. Максимальное значение скважности является заранее заданным значением в соответствии с разностью между выходным напряжением генераторной обмотки 103 и заданным напряжением (см. фиг.2). В момент времени, когда скважность достигает этого максимального значения, увеличение скважности прекращается.

Блок увеличения/уменьшения скважности 21 осуществляет управление следующим образом: ограничивает максимальное значение скважности определенным значением увеличения скважности, устанавливает, находится ли скважность в диапазоне между этим определенным максимальным значением и нулевым значением скважности, открывает и запирает транзистор 110 в соответствии с этой скважностью и обеспечивает сходимость выходного напряжения к заданному напряжению.

Схема измерения напряжения 109а и блок определения состояния фазоопережающей нагрузки 1 могут быть частично или полностью сконфигурированы на микрокомпьютере.

На фиг.2 показан один пример соотношения между разностью напряжений и величиной максимального значения скважности, которое используется для ограничения скважности блоком увеличения/уменьшения скважности 21. Блок увеличения/уменьшения скважности 21 определяет максимальное значение в соответствии с правилами Фиг.2, базируясь на разности между выходным напряжением на генераторной обмотке 103 и заданным напряжением. Например, если разность напряжений изменяется в диапазоне от 0 В до 11 В, то максимальное значение скважности изменяется в диапазоне от 2% до 10% в зависимости от изменения разности напряжений.

На фиг.3 представлена блок-схема, показывающая пример работы основных компонентов схемы измерения напряжения 109а и блока определения состояния фазоопережающей нагрузки 1. На этапе S1, показанном на фиг.3, выходное напряжение V_out электрогенератора 100 подается на блок измерения разности напряжений 20. На этапе S2 выходное напряжение V_out сравнивается блоком измерения разности напряжений 20 с заданным напряжением V_ref. Если на этапе S2 установлено, что выходное напряжение V_out равно или больше, чем заданное напряжение V_ref, то процесс переходит к этапу S3, где блоком увеличения/уменьшения скважности 21 скважность повышается.

С другой стороны, если на этапе S2 установлено, что выходное напряжение V_out не равно или не превышает заданное напряжение V_ref, то процесс переходит к этапу S4, где блоком увеличения/уменьшения 21 скважность уменьшается. Величина однократного увеличения/уменьшения скважности, которая будет увеличена/уменьшена исполненной операцией, является заранее заданной величиной.

После того, как на этапе S4 скважность будет уменьшена, на этапе S5 блоком обнаружения нуля скважности 2 устанавливается, равна ли скважность нулю. Если установлено, что скважность равна нулю, то процесс переходит к этапу S6 и блоком определения длительности нуля скважности 3 устанавливается, будет ли время длительности ТО нулевого значения скважности равно или больше, чем заранее заданное фиксированное время T_ref. Если результат такого определения является утвердительным, то процесс переходит к этапу S7, где скважность ограничивается упомянутым максимальным значением (см. фиг.2).

После обработки на этапе S3, а также тогда, когда результат определения на этапах S5 и S6 является отрицательным, процесс возвращается соответственно на этап S1 блок-схемы.

Далее будет описана одна модификация блока определения состояния фазоопережающей нагрузки 1. Как было описано выше, напряжение на сглаживающем конденсаторе 113, входящем в схему на фиг.1, повышается под действием намагничивания, генерируемого в соответствии с величиной емкости фазоопережающей нагрузки. Таким образом, на базе величины напряжения на сглаживающем конденсаторе 113 определяется состояние фазоопережающей нагрузки, и когда в соответствии с величиной фазоопережающей нагрузки увеличивается намагничивающий ток, максимальное значение скважности будет ограничиваться. Тем самым, в окрестности нулевого значения скважности постоянно повторяются подключение и отключение намагничивающего тока, что позволяет предотвратить колебания выходного напряжения.

На фиг.4 представлено соотношение между емкостью фазоопережающей нагрузки и напряжением на сглаживающем конденсаторе 113. На фиг.4 показано также максимальное значение скважности, соответствующее емкости сглаживающего конденсатора 113. Напряжение на сглаживающем конденсаторе отражает то обстоятельство, что оно становится более высоким в соответствии с повышением емкости фазоопережающей нагрузки. Таким образом, скважность понижается, обеспечивая тем самым сохранение постоянного значения выходного напряжения при увеличении напряжения на сглаживающем конденсаторе 113.

На фиг.5 показана системная конфигурация электрогенератора, имеющего устройство управления выходным напряжением в соответствии со вторым осуществлением настоящего изобретения. Те же самые ссылки, что и ссылки на фиг.10, показывают идентичные или эквивалентные компоненты. На фиг.5 блок определения состояния фазоопережающей нагрузки 10 имеет блок определения напряжения на конденсаторе 5 для измерения напряжения Vex на сглаживающем конденсаторе 113 и блок задания максимального значения скважности 6 для установки заранее заданного максимального значения скважности в соответствии с напряжением Vex на сглаживающем конденсаторе 113, которое измерено блоком определения напряжения на конденсаторе 5.

Схема измерения напряжения 109b имеет блок измерения разности напряжений 20, который сравнивает выходное напряжение генераторной обмотки 103 с заданным напряжением и измеряет разность напряжений между выходным напряжением электрогенератора и заданным напряжением, и блок увеличения/уменьшения скважности 21, который увеличивает/уменьшает скважность транзистора 110 в соответствии с разностью напряжений. Кроме того, схема измерения напряжения 109b содержит блок ограничения скважности 21а. Блок ограничения скважности 21а сравнивает скважность, которая выдается с блока увеличения/уменьшения скважности 21, с максимальным значением скважности, и если выходная скважность будет больше, чем максимальное значение скважности, то блок ограничения скважности 21а будет ограничивать выходную скважность максимальным значением скважности.

Схема измерения напряжения 109а и блок определения состояния фазоопережающей нагрузки 10 могут быть целиком или частично сконфигурированы на микрокомпьютере.

На фиг.6 показан один пример таблицы соответствия между напряжением на сглаживающем конденсаторе, используемым для ограничения скважности блоком увеличения/уменьшения скважности 21а, и максимальным значением скважности. Блок задания максимального значения скважности 6 определяет максимальное значение скважности в соответствии с заданной величиной, показанной на фиг.6, по напряжению, измеренному блоком определения напряжения на конденсаторе 5. Если, например, напряжение на конденсаторе Vex будет составлять 150 В или менее, то выдаваемая скважность не будет ограничиваться, а в диапазоне напряжения на конденсаторе Vex от 160 В до 200 В максимальное значение скважности будет уменьшаться в диапазоне от 10% до 3% в зависимости от возрастания напряжения на конденсаторе Vex. Кроме того, если напряжение на конденсаторе Vex будет составлять 210 В или более, то максимальное значение скважности будет задаваться равной величине 2%.

На фиг.7 представлена блок-схема, показывающая работу основных компонентов схемы измерения напряжения 109 и блока определения состояния фазоопережающей нагрузки 10 в соответствии со вторым осуществлением настоящего изобретения. На фиг.7 на этапе S11 выходное напряжение Vout электрогенератора 100 подается на блок измерения разности напряжений 20. На этапе S12 выходное напряжение Vout сравнивается с заданным напряжением Vref блоком измерения разности напряжений 20. В случае, если на этапе S12 будет установлено, что выходное напряжение Vout равно или больше, чем заданное напряжение Vref, то процесс перейдет к этапу S13, и блоком увеличения/уменьшения скважности 21 скважность будет повышена. В случае, если на этапе S12 будет установлено, что выходное напряжение Vout не равно или не больше, чем требуемое напряжение Vref, то процесс перейдет к этапу S14, где блоком увеличения/понижения скважности 21 скважность будет понижена.

Величина увеличения/уменьшения скважности определяется в соответствии с разностью между выходным напряжением Vout и заданным напряжением Vref. Иначе говоря, если выходное напряжение Vout будет меньше, чем заданное напряжение Vref, то скважность, которая повышается в соответствии с разностью между выходным напряжением Vout и требуемым напряжением Vref, вычисляется как выходная скважность, в то время как если выходное напряжение Vout будет больше, чем заданное напряжение Vref, то выдается скважность, которая уменьшается в соответствии с разностью между выходным напряжением Vout и заданным напряжением Vref.

После того как на этапе S13 скважность будет повышена, на этапе S15 блоком определения напряжения на конденсаторе 5 измеряется напряжение Vex на сглаживающем конденсаторе. На этапе S16 блоком задания максимального значения скважности 6, показанном на фиг.6, определяется максимальное значение скважности, которое соответствует напряжению Vex на сглаживающем конденсаторе, и эта скважность задается на блок увеличения/уменьшения скважности 21.

На этапе S16 в блоке увеличения/уменьшения скважности 21 определяется, будет ли выходная скважность равна или меньше, чем максимальное значение скважности. В случае, если выходная скважность будет меньше максимального значения скважности, то процесс переходит к этапу S17, где выдается скважность, которая определяется на базе сравнения выходного напряжения Vout и заданного значения напряжения Vref.

С другой стороны, в случае, когда установлено, что выходная скважность не равна или не меньше максимального значения скважности, то процесс переходит к этапу S18, где в качестве выходной скважности выдается максимальное значение скважности.

Во втором примере осуществления настоящего изобретения величина увеличения/уменьшения скважности также определяется в соответствии с разностью между требуемым напряжением Vref и выходным напряжением Vout, однако скважность может также увеличиваться/уменьшаться ступенчато, используя каждый раз величину увеличения/уменьшения скважности в качестве заданного значения, как и в первом примере осуществления. В этом случае на этапе S16 определяется, будет ли текущее значение скважности, полученное в результате того, что скважность увеличена/уменьшена на заранее заданную величину, равно или меньше, чем максимальное значение скважности.

И наоборот, хотя скважность в первом примере осуществления изобретения увеличивается/уменьшается ступенчато, величина увеличения/уменьшения, как и во втором примере осуществления, может быть изменена так, что она определяется в соответствии с разностью между выходным напряжением Vout и требуемым напряжением Vref.

На фиг.8 показано соотношение между ШИМ сигналами возбуждения намагничивающего тока, который управляется устройством управления выходным напряжением электрогенератора настоящего примера осуществления, и соответствующими этим сигналам намагничивающим током и выходным напряжением электрогенератора. Для сравнения известного уровня техники с осуществлением настоящего изобретения на фиг.9 показано соотношение между ШИМ сигналами возбуждения намагничивающего тока, который управляется при традиционном уровне техники, и соответствующими этим сигналам намагничивающим током и выходным напряжением электрогенератора.

В известном уровне техники, показанном на фиг.9, управляющими ШИМ сигналами в окрестности нулевой скважности исполняются скачкообразные операции с длинными периодами близкой к нулю скважности, в результате чего, как видно из огибающей, намагничивающий ток не стабилизируется, и тем самым изменение амплитуды выходного напряжения становится большим. В отличие от этого, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения, понятно, что ШИМ сигналы имеют короткий и однородный период скважности с нулевым процентом длительности и, как показано на фиг.8, скачкообразные операции исчезают. Иными словами, такими ШИМ сигналами обеспечивается непрерывное управление намагничивающим током и выходное напряжение электрогенератора имеет устойчивую амплитуду.

Список ссылок

1, 10…блок определения состояния фазоопережающей нагрузки,

2…блок обнаружения нуля скважности,

3…блок определения длительности нуля скважности,

4…блок ограничения величины повышения скважности,

5…блок определения напряжения на конденсаторе,

6…блок задания максимального значения скважности,

20…блок измерения разности напряжений,

21…блок увеличения/уменьшения скважности,

21а…блок ограничения скважности,

100…электрогенератор,

102…намагничивающая обмотка,

103…генераторная обмотка,

104…обмотка возбуждения,

107…АРН,

109, 109а…схема измерения напряжения,

110…транзистор (переключающий элемент),

113…сглаживающий конденсатор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройстве управления выходным напряжением электрогенератора со средством стабилизации выходного напряжения, учитывающим воздействие повышения намагниченности при подключении фазоопережающей нагрузки. Техническим результатом является обеспечение стабилизации выходного напряжения при подсоединении к электрогенератору фазоопережающей нагрузки. Устройство управления выходным сигналом включает электрогенератор (100), который содержит генераторную обмотку (103), обмотку возбуждения (104) и намагничивающую обмотку (102). Для сведения выходного напряжения генераторной обмотки (103) к заданной величине намагничивающий ток изменяется увеличением/уменьшением скважности пропускания тока переключающего элемента (ПО), подсоединенного к намагничивающей обмотке (102). Когда блоком определения нуля скважности (2) и блоком определения длительности нуля скважности (3) будет определено, что выходная скважность с нулевым значением длится заранее заданное время, то блок ограничения величины повышения скважности (4) ограничивает верхнее предельное значение скважности заданным предельным значением при увеличении намагничивающего тока. Вместо определения нулевого значения скважности может использоваться блок ограничения скважности (21а) для ограничения скважности максимальным значением, определяемым по напряжению сглаживающего конденсатора (113). 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство управления выходным напряжением электрогенератора, содержащего генераторную обмотку и обмотку возбуждения, намотанные на статоре, намагничивающую обмотку, намотанную на роторе, который вращается приводом, и выпрямитель для выпрямления тока, генерируемого упомянутой обмоткой возбуждения и подающего выпрямленный ток на упомянутую намагничивающую обмотку, отличающееся тем, что устройство управления выходным напряжением электрогенератора содержит:
блок управления намагничивающим током, который увеличивает/уменьшает ток, протекающий по намагничивающей обмотке, увеличением/уменьшением доли времени протекания тока внутри периода проводящего состояния переключающего элемента, управляющего протеканием тока в упомянутой намагничивающей обмотке, обеспечивая схождение выходного напряжения упомянутой генераторной обмотки к заранее заданной величине напряжения;
блок определения нулевой доли времени протекания тока, который определяет, содержит или не содержит нуль упомянутая доля времени протекания тока; и
блок ограничения доли времени протекания тока, который ограничивает предельное верхнее значение доли времени протекания тока во время увеличения намагничивающего тока в упомянутом блоке управления намагничивающим током заранее заданным предельным верхним значением, если упомянутым блоком определения нулевой доли времени протекания тока устанавливается, что доля времени протекания тока содержит нуль.

2. Устройство управления выходным напряжением электрогенератора по п.1, отличающееся тем, что содержит блок определения длительности нулевой доли времени протекания тока, который возбуждает блок ограничения доли времени протекания тока, когда длительность времени, в течение которого упомянутая доля времени протекания тока содержит нуль, длится более заранее заданного времени.

3. Устройство управления выходным напряжением электрогенератора, содержащего генераторную обмотку и обмотку возбуждения, намотанные на статоре, намагничивающую обмотку, намотанную на роторе, который вращается приводом, и выпрямитель для выпрямления тока, генерируемого упомянутой обмоткой возбуждения, и подачи выпрямленного тока на упомянутую намагничивающую обмотку, отличающееся тем, что устройство управления выходным напряжением электрогенератора содержит:
сглаживающий конденсатор, расположенный параллельно упомянутой намагничивающей обмотке;
блок управления намагничивающим током, который увеличивает/уменьшает ток, протекающий в упомянутой намагничивающей обмотке, увеличением/уменьшением доли времени протекания тока в цикле питания переключающего элемента, который управляет протеканием тока в упомянутой намагничивающей обмотке, обеспечивая схождение выходного напряжения упомянутой генераторной обмотки к заранее заданной величине напряжения;
блок определения напряжения на конденсаторе, который определяет напряжение на клеммах упомянутого сглаживающего конденсатора; и
блок ограничения доли времени протекания тока, который ограничивает верхнее предельное значение доли времени протекания тока максимальным значением, определенным так, чтобы упомянутая доля времени протекания тока становилась меньше, когда напряжение на конденсаторе будет выше в соответствии с напряжением на конденсаторе, определенным упомянутым блоком определения напряжения на конденсаторе, во время повышения намагничивающего тока упомянутым блоком управления намагничивающим током.