Устройство для управления возбуждением бесщеточной электрической машины Советский патент 1983 года по МПК H02P9/14 H02K19/36 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления током возбуждения бесщеточных электрических машин, выполненных в виде многомашинных агрегатов, основной машины с возбудителем - обращенной синхронной машиной

По основному авт.св. 974544 известно устройство для управления возбуждением бесщеточной электрической машины с вращайщимся управляемым выпрямителем, через который обмотка возбуждения основной машины, располог женная на ее роторе, связана с якорной обмоткой синхронного генератора-возбудителя, обмотка возбуждениякоторого расположена на статоре и подключена к источнику -модулированного напряжения возбуждения, а управляющие электроды управляемых вентилей вращающегося управляемого выпрямителя подключены к блокх для включения вентилей от высокочастотной составляющей модулированного напряже-.

ния 13- .

Недостатком этого устройстра является то, что, источник модулированного напряжения возбуждения образован отдельным дополнительным источником постоянного тока, например аккумуляторной батареи для питания бортовой сети электроснабжения транспортного средства, и специальным электронным

-с модулирующим блоком, синхронизированным и сфазированным с положением ротора, с трансформатором на выходе, который включен через выходной трансформатор непосредственно или через

tn дополнительный вентильный прерыватель последовательно с обмоткой воз. буждения генератора возбудителя. Такое выполнение источника модулированного напряжения весьма сложно, а использование на транспортном объек15 т.е в условиях высокой тряски и запыленности специального электронного блока модуляций, приводит к существенному сниженйю надежности всей системы управления..

20

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что источник модулирующего сигнала выполнен в виде Дополнительно25 го синхронного генератора, ротор которого механически связан с валом бесщеточной электрической машины, а якорные обмотки через выпрямитель связаны с обмоткой возбуждения воз- ,

30 будителя, причем число фаз якорной

обмотки дополнительного синхронного

генератора выполнено равным

I

„, ,

V V

где т - число фаз якорной обмот ки дополнительного синхронного генератора; m-j, - число фаз якорной обмотки возбудителя; PQ - число полюсов дополнитель ного синхронного генератора

- числс полюсов возбудителя/

вч К - коэффициент выпрямления выпрямителя возбудителя; Кдр - коэффициент выпрямления выпрямителя возбудителя, i -передаточный коэффициент .механической связи между валами возбудителя и дополнительного синхронного генератора.

Выпрямитель выполнен неуправляеNtJM, причем между выводами фаз лкорной обмотки дополнительного синхронного генератора и входом выпрямителя установлен управляемый ключ.

Кроме того, выпрямитель выполнен управляемым, причем управляющие электроды управляемых вентилей через дополнительно введенные разделительные диоды объединены и подключены через управляемый ключ к общей точке соединения диодов управляемых вентилей.

В устройство дополнительно введен сглаживающий фильтр, диод, переключатель с двумя выходными выводами, двумя замыкающими и двумя ра1змыкающими контактами, причем выходные выводы переключателя подключены к выводам обмотки возбуждения возбудителя,размыкающие контакты соединены с выходом постоянного тока выпрямителя, а замыкающие контакты подключены к выходам постоянного тока выпрямителя через диод и сглаживающий фильтр.

Кроме того, переключатель выполиен бесконтактным на пяти управляемых вентилях, причем аноды первого и второго управляемых вентилей объединены и соединены с плюсовым выводом выпрямителя дополнительного синхронного генератора, катоды третьего и четвертого управляемых вентилей объединены и соединены с минусовым выводом того же выпрямителя, катод первого управляемого вентиля подключен к одному из выводов обмотки возбуждения возбудителя и одному из выходов сглаживающего фильтра, катод четвертого управляемого вентиля соединен с другим выводом обмотки возбуждения возбудителя и через пятый управляемый вентиль связан с другим выходом сглаживающего фильтра, один из входов которого соединен с катодом второго управляемого вентиля, а другой вход сглаживающего

фильтра подключен к аноду третьего управляе1 юго вентиля.

На фиг,1 приведена принципигшьная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - вариант выполнения ис5 точника модулированного напряжения при использовании однофазного неуправляемого выпрямителя, на фиг. 3 принципиальная схема управляемого выпрямителя с двухполюсным переключа0 телем и фильтром,, на фиг. 4 - один

. из возможных вариантов выполнения бесконтактного двухполюсного переключателя с фильтром; на фиг.5 и 6 варианты выполнения управляемого вы5 прямителя для трехфазного источника модулирующего сигнала.

Устройство содержит ОСНОВНУЮ электрическую машину 1 (фиг.1) с якорной обмоткой 2 на статоре и обмоткой 3

Q возбуждения на роторе. Вращающийся управляемый выпрямитель 4 расположен на общем валу, связывающем ротор основной машины и ге.нератор-возбудитель 5, якорная обмотка б которого

с расположена на роторе, а обмотка 7 возбуждения - на статоре. Вспомогательный синхронный генератор 8 имеет якорную обмотку 9, расположенную на статоре, и ротор 10, закрепленный на общем валу машины. Управляюси электроды управляемых вентилей вращающегося выпрямителя подключены к блоку 11 для включения вентилей от высокочастотной составляющей модулированного напряжения. Выпрямитель

59 12, который включается с помощью управляемого ключа 13, связывает якорную обмотку 9 вспомогательного генератора 8 и обмотку 7 возбуждения генератора-возбудителя. Выходные зажи0 -мы 14 и 15 выпрямителя 12 (положительный .14 и отрицательный 15) подключены к обмотке 7 или через дополнительные блоки.

При выполнении источника модули5 рованного напряжения в виде однофазного неуправляемого выпрямителя 12 управляемый ключ 13 включается в разрыв одного из входных выводов выпрямителя ().

Между зажимами 14 и 15 выпрямителя 12 могут быть включены блок 16 {фи17.3), сглаживающий дроссельноконденсаторный фильтр с диодом и двухполюсный Переключатель 17 на два направления. Этот переключатель 17 может

быть как контактным, так и бесконтактным, выполненным на управляемых вентилях, например на однооперационных тиристорах, причем тиристоры 18 и 19 (фиг.4) соединены анодами и их общая

0 точка образует входной вывод, который подключается к зажиму 14 выпрямителя. .Катод тиристора 18 и анод тиристора 20 образуют выходные выводы, которые используются для подключения к обмот5 ке .7 возбуждения генератора-возбуднтеля. Обмотка 21 одного или разных дросселей и конденсатор 22 образуют сглаживающий дроссельно-конденсаторный фильтр, один его выходной вывод (от катода тиристора 19 через катушку индуктивности) подключен к аноду дополнительного тиристора 23, катод которого подключен к аноду тиристора 20, а другой (от анода тиристора 24 подключен непосредственно к катоду тиристора 18. . При выполнении выпрямителя 12 (фиг,5 и 6) целиком или частично на управляемых вентилях ключ 13 используется для включения yпpaвляe иx вен тилей (через разделительный диод). Он подключает управляющие электроды к общей точке .анодов управляемых вен тилей, при этом число фаа якорной рбмотки 9 и схема выполнения выпрямителя 12 могут быть любыми. Работа устройства происходит спе дующим образом. До тех пор, пока контролируемый параметр (ток, напряжение или мощность на выводах обмотки 2) меньше велйчинц сигнала уставки, ключ 13 включен и на зажимах 14 -и 15 выпрями теля 12 появляется пульсирующее напряжение, частота которого при соблю дении .соотношения V РЫ где fflg.. - ЧИСЛО фаз-- якорной обмотк возбуждения; Р - число полюсов, дополнител ного синхронного генерато ра,- . р - число полюсов возбудителя генератора,К... - коэффициент выпрямления в прямителя дополнительного синхронного генератора, К,-. - коэффициент выпрямления в прямителя возбудителя/ i - передаточный коэффициент механической связи между валом возбудителя и допол нательного синхронного ге , соответствует требуенвлм параметрам системы и за счет возбуждения блок 11 для включения вентилей от высоко частотной составлякядей модулированного напряжения поддерживает управляемые вентили вращающегося выпрями теля 4 во включенном состоянии. Когда контролируемый параметр становится больше сигнала уставки, ключ 13 выключается к -блок 11 перестаёт включать вентили выпрямителя 4 и он запирается до тех пор/ пока значение контролируемого не снизится вновь до значения меньшв, чем уставка, и описанный процес не .повторится вновь.. Если якорная обмотка 9 вспомогательного генератора 8 однофазная (или используется однофазный выпря- . митель 12) выпрямитель 12 может быть неуправляемым. В этом случае ключ 13 .включается в разрыв одного из входных выводов выпрямителя, как показано на фиг.2. Независимо от числа фаз якорной обмотки 9 и cxevti выполнения выпрямителя 12 он кюжет быть выполнен с использованием управляелвлх вентилей, а управляемый- ключ 13 подключает че-. рез разделительные диода управляющие электроды вентилей к их анодам. Для управления устройством с вращающимся выпрймителем размагничивающая система возбуждения основной машины между зажимами 14 и 15 включает дроссельно-конденсаторный фильтр, с разделительным диодом 16 и двухполюсный переключатель 17 на два направления (фиг.3). В показанном на фиг.3 положении обмотка 7 возбуждения генераторавозбудит.еля 5 питается пульсирующим напряжением и все происходит описанным образом. При переключении переключателя 17 в нижнее положение 1 после паузы, в течение которой заперт выпрямитель 12 и достаточной по времени для спадания тока в обмотка 3 до нуля, после чего все управляемые вентили выпрямителя 4 запираются) увеличение напряжения на выходе выпрямителя 12 приводит к росту сглаженного тока в обмотке 7 возбузйдения генератора-возбудителя. Поскольку обмотка 7 возбуждения обтекается сглаженным током, то блок 11 не вклю чит управляемые вентили млпрякштеля 4, но за счет цепей через диоды в устройстве с размагничивающей системой ток через параллельные цепи и обмотку возбуждения будет протекать во встречном направлении и размагни-чивать систему возбуждения. Бесконтактное устройство, приведенное на фиг.4,работает следующим образом. ; В режиме прямого возбуждения включаются вентили 18-и 20, а при обратном - 19, 24, 21. Однако это устройство может работать и с неуправляемым выпрямителем 12 без ключа 13. В этом случае при значениях-контролируемого параметра ниже значения уставкиодновременно включаются тиристоры 18, 20 и 23, что приводит к зарядке конденсатора 22 и включению вентиля 23. При этом тиристоры 18 и 20. остаются включенными и обмотка 7 возбуждения синхронного генератора-возбудителя 5 обтекается .пульсирующим током. В тот момент, когда контролируемый параметр становится выше сигнала уставки, включается тиристор 19 и заряженный конденсатор 22 разряжается на тиристор 18 во встречном для него направлении и перезаряжается за счет проте кания тока через обмотку 7, пока ток в последней не снизится до нуля или не поступит сигнал для включения тиристоров 18 и 20. При этом тиристор 19 включается и может быть вновь включен тиристор 23. При необходимости размагничивания основной машины выдержка времени уве личивается, затем включают тиристоры 19, 23 и 20 и обмотка 7 обтекается хорошо сглаженным током. Питание обмотки 7 возбуждения возбудителя сгла женным Током противоположной полярно ти приводит к запиранию управляемых вентилей и протеканию тока через дио ды по параллельным ветвям обмотки возбуждения во встречном направлении и за счет этого снижению до нуля остаточного намагничивания основной ма шины, а следовательно, и остаточного напряжения на выводах якорной обмотки 2. Формула изобретения 1ь Устройство для управления возбуждением бесщеточной электрической магаины по авт.св. № 974544, о т л и чающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, источник модулирующего сигнала выполнен S виде дополнительного синхронного генератора, ротор .которого механически связан с валом бесщеточной электрической машины, а якорные обмотки через выпрямитель связаны с юбмоткой возбуждения возбудителя, причем число фаз якорной обмотки дополнительного синхронного генератора выполнено равным -tPet-Pbr.iKK V Р,, К, i где m j. - число фаз якорной обмотки дополнительного синхронного генератора; m - число фаз якорной .обмотки возбудителя; Р - число полюсов дополнитель ного синхронного генератоPg - число полюсов возбудителя; KQ - коэффициент выпрямления выпрямителя дополнительног синхронного генератора; К-р - коэффициент выпрямления выпрямителя возбудителя; i - передаточный коэффициент механической связи между валами возбудителя и дополнительного синхронного ге. нератора. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что выпрямитель выполнен неуправляемым, причем между выводами фаз якорной обмотки дополнительного синхронного генератсэра и входом выпрямителя установлен управляемый ключ. 3.Устройство по П.1, отличающее с я тем, что выпрямитель выполнен управляемым, причем управляющие электроды вентилей через дополнительно введенные разделительные диоды объединены и подключены через управляемый ключ к общей точке соединения анодов управляемых вентилей. 4.Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что дополнительно введены сглаживающий фильтр, диод и переключатель с двумя выходными .выводами; двумя замыкающими и двумя размыкающими -контактами, при чем выходные выводы переключателя под-, ключены к выводам обмотки возбуждения возбудителя, размыкающие контакты соединены с выходом постоянного тока выпрямителя, а замыкающие контакты через диод и сглаживающий фильтр подключены к выходам постоянного тока выпрямителя. 5. Устройство по пп. 1 и 4, о т личающееся тем, что переключатель выполнен бесконтактным на пяти управляемых вентилях, причем аноды первого и второго управляемых вентилей объединены и соединены с плюсовым выводом выпрямителя дополнительного синхронного генератора, катоды третьего и четвертого управляемых вентилей объединены и соединены с минусовым выводом выпрямителя дополнительного синхронного генератора, катод первого управляемого вентиля подключен к одному из выводов обмотки возбуждения возбудителя и одному из выходов сглаживающего фильтра, катод четвертого управляемого вентиля соединен с другим выводом обмотки возбуждения возбудителя и .через пятыйуправляе у1ый вентиль связан с другим выходом сглаживающего фильтра, один из входов которого соединен с катодом второго управляемого вентия, а другой вход сглаживающего фильра подключен к аноду третьего управяемого вентиля. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 974544, кл. Н 02 Р 9/16, 1980.

/д

ФигЗ

12