Способ регулирования выходных напряжений автономной системы энергоснабжения с асинхронным вентильным генератором и автономная система энергоснабжения с асинхронным вентильным генератором (ее варианты) Советский патент 1984 года по МПК H02P9/44 

узла сравнения, вход регулятора постоянного тока подключен к выходу многофазного выпрямителя, выход регулятора постоянного тока - к входу питания постоянньм током инвертора, выход блока управления регулятором соединен с управляющим входом регулятора постоянного тока, вход фильтра высших гармонических подключен к выводам фаз переменного тока, а выход через датчик напряжения первой гармонической подключен к первым входам первого узла суммирования и первого узла вычитания, на вторые входы которых подключен выход датчика постоянного напряжения, вход которого соединен с выходсяч выпряг теля, выход узла задания переменного напряжения подключен на первые входы вторых узлов суммирования и зыч тания, к вторым входам которых подключен выход узла задания напряжения постоянного тока, выходы первого и второго узлов суммирования через первый узел сравнения связаны с входом блока упрайления частотой инвертора, а выходы первого и второго узлов вы читания через второй узел сравнения с входом блока управления регулятором.

3. Автономная система энергоснабжения с асинхронным вентильным гене- . ратором, содержащая асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором и многофазной якорной обмоткой/ расположенной на статоре и имеющей про межуточные отводы от каждой из фаз, к.которым подключен первый многоФазный вьдпрямитель, выход постоянного тока которого предназначен для соединения с нагрузкой, инвертор наряжения , выход переменного тока ко-, торого подключен к промежуточным отводам якорной обмотки генератора, блока управления частотой инвертора, вязанный своим выходом с управляющим ходом инвертора, узел задания напряения первого выхода, отличащаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования напряжений и расширения области применения за счет увеличения количества выходных Напряжений, на статоре генератора размещена дополнительная многофазная якорная обмотка, так, что ее магнитная ось повернута относительно оси основной обмотки на угол Л/гт эл. град., и дополнительно введены регулятор постоянного тока, блок управления регулятором,, датчик напряжения третьего ..выхода, узел задания напряжения второго выхода, датчик напряжения постоянного тока, два узла вычитания, два узла суммирования и два узла сравнения и второй многофазный выпрямитель, выход регулятора постоянного тока подключен к выходу первого многофазного выпрямителя, выход регулятора постоянного тока - к выходу питания постоянным током инвертора, выход блока управления регулятором соединен с управляющим входом регулятора постоянного тока,.выход датчика напряжения третьего выхода подключен к пёр вым входам первого узла суммирования и первого узла вычитания, на вторые входы кот-орых подключены выход датчика постоянного напряжения, вход которого подключен к выходу пер вого выпрямителя, а вход датчика напряжения третьего выхода подключен к выходу второго выпрямителя, выход узла задания третьего выхода подключен на первые входы вторых узлов суммирования и вычитания, к вторым входам которых подключен выход узла задания напряжения постоянного тока, выходы первого и второго узлов суммирования через первый узел сравнения связаны с входом блока управления частотой инвертора, а выходы первого и второго узлов вычитания через второй узел сравнения - с выходом блок-а управления регулятором, при этом плюсовой вывод первого выпрямителя соединен с минусовым выводом второго выпрямителя..

1, Способ регулирования ,выходных напряжений автономной системы энергоснабжения с асинхронны - вентильным генератором, содержащей электрическую машину с многофазной яйорной обмоткой,-выходы фаз которой образуют первый выход системы энергоснабжения, а промежуточные отводы от кайсдой из фаз, к кото- ; рым подключен выпрямитель, образуют второй выход системы энергоснабже- , ВИЯ, инвертор, выход которого соединен с промежуточными выводами фаз. . якорной обмотки генератора, по которому в зависимости от отклонения напряжения первого, выхода энергосистемы от заданного значения уставки изменяют частоту коммутации инвертора, отлич аю1д. ий с я тем, что, с целью пoвыl Jeния точности регулирования, дополнительно выделяют первую гармоническую составляющую напряжения на первом выходе энергосистемы, определяют величину ее средневыпрямленного значения, заме-ряют величину напряжения на выходе / выпрямителя второго выхода энергр. системы, производят суммирование и вычитание величин полученных сигналов, задают значение уставки напряжения второго выхода, суммируют и вычитают значение уставки напряжения второго выхода со значением уставки первого выхода, результирующий сигнал от суг ирования уставок складывают с сигналом, полученньпл от суммирования напряжения на обоих выходах и в зависимости от полученного значения изменяют частоту коммутаций инвертора, из результирующего сигнала от вычитания уставок вычитают сигнал разности напряжений на обоих /выходах и в зависимости от полученного значения изменяют величину i постоянного напряжения инвертора. (Л 2. Автономная система энергоснабжения с асинхронным вентильным Генератором содержащая асинхронный генератор с короткозам нутым ротором и многофазной якорной обмоткой, расположенной На статоре и имеющеЛ промежуточные отводы от каждой из фаз, к которым подключен многофазный выпрямитель, выход постоянного тока которого предназначендля соединения с нагрузкой, инвертор напряжения, выход переменного тока которого подключен к промежуточным отводам якорной обмотки генератора, блок управления частотой инвертора, связанный своим Ьыходом с управляющим входом инвертора, узел задания напряжения первого выхода, о т ли ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования напряжений, в нее дополнительно введены регулятор постоянного тока, блок управления регулятором, фильтр высших Гармонических, датчик напряжения вые ших гармониКу узел.задания напряжения второго выхода, датчик-напряже-. ния постоянного тока, два узла вычитания, два узла суммирования и два

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к способам регулирования выходных напряжений асинхронных вентильных генераторов и может быть использовано в системах энергоснабжения автономных объектов.

Известен способ регулирования . выходного напряжения генератора с двумя выходами, зак;тючающий.ся в и

менении магнитного потока генератора и дополнительном регулировании напряжения на одном из выходов. Известен также генератор с двумя выходами с дополнительным регулятором на одном из выходов tl .

Указанные способ и генератор приводят к увеличению массы и объема системы энергоснабжения. Наиболее близким к предлагаемому является способ регулирования выходных напряжений автономной системы энергоснабжения с асинхронным.гвентильнымгенератором, содержащей электрическую машину с многофазной якорной обмоткой, выводы фаз которой образуют первый выход системы энерго снабжения, а промежуточные отводы от каждой из фаз, к которыгл подключен выпрямитель, образуют второй выход системы энергоснабжения, инвертор, выход которого соединен с промежуточ ными вывбдами фаз якорной обмотки генератора, заключающийся в измене,нии частоты коммутаций инвертора в зависимости он отклонения какоголибо выходного напряжения от зад&нного. наиболее близкой кпредлагаемой . является автономная система энергоснабжения, содержащая асинхронный генератор с -короткозамкнутым ротором и многофазной якорной обмоткой, расположенной на статоре и имеющей промежуточные отводы от каждой из фаз, к которым подключен многофазный выпрямитель, выход постоянного тока которого предназначен для соединения с нагрузкой, инвертор напряжения, выход переменного тока которого подключен к промежуточным отводам якорной обмотки генератора, блок управления частотой инвертора, связанный своим выходом с управляющим входом инвертора,узел задания напряжения первого выхода 2. Известные способ и устройство при водят к снижению массы автономной системы энерг.оснабжения, но ограничивают возможность регулирования выходных напряжений тем, что позволяют регулировать напряжение только на одном из выходов.t Цель изобретения - повышение точности -регулирования напряжений и ра ширение области применения путем увеличения количества выходных напря жений,: Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования выходных напряжений автоном-ной системы энергоснабжения с асин-хронным вентильным генератором, содержащей электрическую машину с мно гофазной якорной обмоткой, вывода фаз которой образуют первый выход системы энергоснабжения, а промежуто ные отводы от каждой из фаз, к которым подключен-выпрямитель, ббразуют второй выход системы-энергоснабжения , инвертор, выход которого соедщнен с промежуточными выводами фаз якорной обмотки генератора, по которому в зависимости от отклонения йапряжения первого выхода энергосисте мы от заданного значения уставки из меняют частоту коммутаций инвертора, дополнительно выделяют первую гармоническую составляющую напряжения на первом выходе энергосистемы, определяют, величину ее средневыпрямлекнЬго значения, замеряют величину напряжения на выходе выпрямителя второго выхода энергосистемы, производят суммирование и вычитание величин полученных сигналов , задают значение ус-, тавки напряжения второго выхода, суммируют и вычитают значение уставки напряжения второго выхода с значением уставки первого выхода, результирующий сигнал от суммирования уставок складывают с сигналсял; полученным от суммирования напряжений на обоих выходах и в зависимости от полученного значения изменяют частоту коммутации инвертора, из результирующего сигнала от вычитания уставок вычитают сигнал -разности напряжений на обоих выходах и в.зависимости от полученного значения изменяют величину постоянного напряжения инвертора. Поставленная цель достигается также тем. что в автономную систему энергоснабжения, содержащую асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором и многофазной якорной обмоткой, расположенной на статоре и имеющей промежуточные отводы от каждой из фаз, к к6то1 лм подключен многофазный выпрямитель, выход постоянного тока которого предназначен для соединения с нагрузкой, инвертор напряжения, выход переменного тока которого подключен к промежуточным отводам якорной обмотки генератора, блок управления частотой инвертора, связанный своим выходом с управляющим входом инвертора, узел задания напряжения первого выхода, введены регулятор постоянного тока, блок управления регуля,тором, фильтр, высших гармонических, датчик напряжения высших гармоник, узел задания напряжения второго выхода, датчик напряжения постоянного тока, два узла вычитания, два узла суммирования и два узла сравнения, вход регулятора постоянногй тока подключен к выходу многофазного выпрямителя выход регулятора постоянного тока - к входу питания постоянным током инвертора, выход блока управления регуляторсмсоединен с управляющим входом регулятора постоянного тока, вход фильтра высших гармонических подключен к выводам фаз переменного тока, а выход через датчик напряжения первой гармонической подключен к первым входам первого узла суммирования и первого узла вычитания, на вторые входы которых подключен выход датчика постоянного напряжения, вход которого соединен

с выходом выпрямителя, выход узла задания переменного напряжения подклчен на первые входы вторых узлов суммирования и вычитания, к вторым входам которых подключен выход узла задания напряжения постоянного тока, выходы первого и второго узлов суммирования через первый узел сравнения связаны с входом блока управления частотой инвертора, а выходы .первого и второго узлов вычитания через второй, узел сравнения -. с входом блока управления регулятором.

По второму варианту поставленная цель достигается тем, что в автономной системе энергоснабжения, содержа щей асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором и многофазной якорной обмоткой, расположенной на статоре и имеющей промежуточные от ка:.кдой из фаз ,к которым подключен первый многофазныйвыпрямитель, выход постоянного тока которого пред- назначен для соединения с ндгрузкой, инвертор напряясения, выход переменного тока которого подключен к промежуточнЕм отводс1м якорной обмотки генератора, блок управления частотой инвертора, связанный-своим выходом с управляющим входом инвертора, узел задания напряжения первого вы-хода,на статоре генератора размещена дополнительная многофазная якорная обмотка, так что, ее магнитная ось повернута относительно оси основной обмотки на угол эл.град, и дополнительно введены регулятор постоянного тока, блок управления регулятором, датчик напряжения третьего выхода, узел задания напряжения второго выхода у датчик напряжения постояк40

ного тока, два узла вычитания, два узла сумглиррвания и два узла сравнения и второй многофазный выпрямитель, выход рег-у:лятора постоянного тока подключен квыходу первого многофаз45ного выпряш твля, выход регулятора постоянного тока - к выходу питания постоянным током инвертора, выход блока управления регулятором соединен с управляющим входом регулятора постоянного тока, выход датчика 50 напряжения, третьего выхода подключен к первым входам первогоузла суммирования и Первого узла вычитания, на вторые входы которых подключен выход датчика постоянного напряже- 55 НИН,, вход которого подключен к выходу первого вьшрямителя, а вход датчика напряжения третьего выхода, подключен к выходу второго выпрямителя, выход узла задания третьего выхода 60 подключен на первые входы вторых узлов суммирования и вычитания, к вторим входам которых подключен вдход узла задания /напряжения постоянного тока, выходы первого и второго g

узлов суммирования через первый узел сравнения связаны с входом блока управления частотой инвертора, а выходы первого и второго узлов вычитания через второй узел сравнения с выходом блока управления регулятором, при этом плюсовой вывод первого выпрямителя соединен с минусовым выводом второго выпрямителя.

На фиг.1 изображена структурная схема автономной системы энергоснабжения с выходом постоянного и переменного TOKaJ на фиг.2 - структурная схема варианта автономной системы энергоснабжения с выходами постоянного и переменного тока.

Способ регулирования выходных напряжений реализует автономная система энергоснабжения (фиг.1) ./Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором имеет на статоре трехфазную обмотку 1 с промежуточными отводами от ка5кдой из фаз, к которым подключены неуправляемый выпрямитель 2 и инвертор 3 напряжения. К выходу постоянного тока вьшрямителя 2 подключается аккумуляторная батарея 4 и вход регулятора 5 постоянного тока. Промежуточные от;воды- служат для согласования напряжения выхода постоянного тока с напряжением выхода переменного тока. Выпрямитель 2 и инвертор 3 выполняются по т фазной мостовой схеме или М -фазной схеме с нулевым вьзводоп. Выход широтно-импульсного регулятора 5 имеет электрическую связь с входом через инвертор 3. В схеме управле- ; ния энергосистемой к выходу обмотки 1 через фильтр 6 высших гармонических подключен датчик 7 напряжения первой гармонической составляющей , а к выходу выпрямителя 2 прдключен. датчик 8 напряжения постоянного тока. Выход датчика 7 подключен к первЬму входу узла, 9 вычитания сигнала датчика 7 от сигнала датчика 8 и к первому входу узла 10 суммирования этих сигналов. К вторым входам узлов 9 и 10 подключен выход датчика 8. Выход узла задания переменного напряжения подключен на первые входы вторых узлов 11 вычитания и суммирования 12. К вторым входам узлов 11 и 12 подключен выход узла задания постоянного напряжения. Выходы узлов 9 и 11 подключены через узел 13 сравнения к входу блока 14 управления выходным напряжением регулятора 5. Выходы узлов 10 и 12 подключеньз через/узел 15 сравнения к.входу блока 16 управления частотой коммутаций инвертора 3, Таким образом, на инвертор 3 действуют два управляющих ими по напряжению и частоте сигнала. Фильтр 6 необходим для выделения сигнала, пропорционального первой гармонической составляющей напряжения. При отсутстэии фильтра 6 датчик 7, представляющий собой выпрямитель, повторит изменения напряжения выпрямителя 2. В варианте автономной системы энергоснабжения (фиг.2) с двумя выходами постоянного тока инвертор 3 и вьшрямитель 2 подключены к промежуточньл отводам обмотки 1, а выпрямитель 17 подключен к якорной обмотке 18, магнитная ось которой сдвинута относительно магнитной оси обмотно магнитНС . .к ки 1 на. угол .У/2т . к выходу выпря мителя 17 подключен датчик 19 напряжения третьего выхода, выход которог соединен с первыми входами первых уз лов вычитания 9 и суммирования 10. Независимбе регулирование напряжения на выходах якорной обмотки основано на следующих физических процессах в электрической машине. Разность частоты вращения ротора и частоты возбуждения,.задаваемой инвертором 3, создает определенное отридательное скольжение асинхронного генератора. В то же время блок 14 управления регулятором может -задават сигнал. . различной величины, в соответствии с которым изменяется режим работы и расположение годографа вектора потокосцепления статора относительно магнитных осей обмоток,что позволяет регулировать соотношение .между средним и эффективным значением напряжений каждой из обмоток статора. Регулированием двух управляющих сигналов - по напряжению от регулятора 5.и по частоте коммутаций инвертора с помощью блока 16 можно поддерживать постоянным среднее значение потокосцепления в электрическо машине. -При этом частотой кo(мyтaций инвертора воздействуют на скольжение, электромагнитную мощность, сред нее значение потокосцепления и выход ное напряжение автономной ;системы энергоснабжения. Напряжениеминвертора воздействуют на соотношение выпрямленной и эффективной ЭДС одной обмотки или соотношение выпрямленных ЭДС двух обмоток. . С учетом этого система автоматического регулирования энергосистемы работает следующим образом. : При увеличении нагрузки на выпрямителе 2 фиг.1) уменьшаются ЭДС обоих выходных напряжений, но выпрямленное напряжение уменьшается сильнее. Уменьшенная сумма сигналов с датчиков 7 и 8 через элементы 10,15 и 16 уменьшает частоту коммутаций инвертора 3 и увеличивает ЭДС на выходах постоянного и переменного тока энергосистемы. Уменьшенная разность с датчиков 7 и 8 через элементы 9, 13 и 14 регулятором 5 увеличивает напряжение инвертора 3 и увеличивает соотношение между выпрямленной и эффективной ЭДС обмотки IjОба выходных напряжения восстанавливаются с компенсацией увеличенного падения выпрямленного напряжения; При увеличении нагрузки переменного тока регулирование .ансшогично, только напряжение инвертора уменьшается. Регулирование напряжения, например выпрямителя 17 при стабилизации напряжения выпрямителя 2, происходит следующим образом (Фиг.2). С увеличением напряжени.я задания положительного выхода L/3+ увеличение сугллд сигналов задания через элементы 12, 15 и 16 уменьшает частоту коммутаций инвертора 3 и,.увеличивает выпрямленные и эффективные ЭДС, всех обмоток энергосистемы. Уменьшение разности сигналов через элементы. 11,13 и 14 и регулятор 5 уменьшает напряжение инвертора 3 и соотношение выпрямленных ЭДС на промежуточных выводах обмоток 1 и 18. врезультате этих изменений напряжение выпрямителя 17 увеличивается, выпрямитель2 остается неизменным и несколько увеличивается напряжение выхода переменного тока с обмотки 1. Аналогично регулируют и другие напряжения энергосистемы. Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют осуществить регулирование одним магнитным потоком двух ЭДС, получаег/их от одной обмотки - непосредственно и через неуправляемый выпрямитель, а также двух ЭДС, получаемых через неуправляемые выпрямители от двух обмоток. Это позволяет повысить качество регулирования двух напря хений автономной системы энергоснабжения или снизить ее массу путём совмещения двух .генераторов в одном.