Автономная система энергоснабжения Советский патент 1984 года по МПК H02P9/30 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах энергоснабжения преимущественно в авиационных, где для питания потребителей от одного источника используется электроэнергия постоянного и переменного тока, причем мощность потребителей постоянного тока соизмерима или превышает мощность потребителей переменного тока и носит ярко вьфаженный нелинейный характер.

Известна автономная система энергоснабжения, содержащая синхронный генератор, к выводам якорной цепи которого подключены нагрузка переменного тока и через вьтрямитель нагрузка постоянного тока. Измерительный вход регулятора напряжения включен на вход нагрузок переменного тока, выход регулятора соединен с обмоткой возбуждения генератора Ш

Недостатком этой энергосистемы является низкая точность поддержания напряжения на стороне постоянного тока, так как измерительный орган регулятора не может воспринимать искажения, определяемые коммутацией вентилей силового выпрямителя и падение напряжения в трансформаторно-выпрямИтельном блоке и проводах сети постоянного тока.

Известна энергосистема, которая имеет аналогичную с первой структуру силовой части, но измерительный вход регулятора напряжения включен на вход нагрузки постоянного тока 2.

Регулятор обеспечивает приемлемое качество электроэнергии постоянного тока, но не обеспечивает питание потребителей переменного тока стабильным напряжением. Это вызвано тем, что измерительный орган регулятора воспринимает искажения силового вьтрямителя, поэтому из-за наличия фильтров регулятор изменяет ток возбуждения пропорционально среневыпрямленному значению, которое при наличии искажений формы кривой генератора сильно отличается от эффективного значения, требуемого нагрузками переменного тока.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является автономная система энергоснабжения, содержащая синхронный генератор, к

178162

выводам якорных обмоток которого подключаются потребители переменного тока и через трансформа торновьтрямитбльный блок потребители по5 стоянного тока. Регулятор напряжения имеет в своем составе сз мматор, первый вход которого соединен с якорными выводами через датчик текущего значения напряжения и корректи10 рующий узел, второй инвертирующий вход соединен с теми же вьгоодами якорных цепей через канал компенсации, вьтолненный в виде последовательно соединенных измеритель15 ного трансформатора, частотного дис- криминатора и формирователя среднего значения напряжения, а третий инвертирующий вход,через масштабирующий делитель напряжения соединен

0 с выходом трансформаторно-вьтрямительного блока, выход сумматора связан через формирователь пилообразного сигнала с одним входом компаратора, другой вход которого подклю5 чен к источнику эталонного сигнала, ВЕЛХод компаратора через усилитель соединен с обмоткой возбуждения синхронного генератора зТ.

Наличие дополнительного канала

0 компенсации с частотным дискриминатором и связи с выходом трансформаторно-выпрямительного блока позволяет обеспечить высокую точность поддержания напряжения на обоих потре, бителях, но только в том случае, когда известна периодичность и величина включения импульсной нагрузки постоянного тока. При переменной скважности и сильной нелинейности характара тока нагрузки постоянного тока это устройство не обеспечивает требуемое качество электроэнергии.

Целью изобретения является повышение точности поддержания напряже ния при наличии широкого спектра искажений.

Поставленная цель достигается тем, что в автономной системе энергоснабжения, содержащей синхронный гене0 ратор переменного тока, к выводам якорных обмоток которого подключены потребители переменного тока и через трансформаторно-выпрямительный блок потребители постоянного тока,

5 регулятор напряжения, суммирующий узел которого первым входом связан . с выводами якорных обмоток через датчик текущего значения, второй инвертирующий вход соединен через масштабирующий делитель с выходом транс форматорно-вьшрямительного блока, третий инвертирующий вход соединен с выходом формирователя среднего эна меняя напряжения, вход измерительного трансформатора связан с выводами якорных обмоток, выход сумматора через формирователь пилообразного сигнала соединен с одним входом блока сравнения, к другому входу которого подключен источник опорного сигнала а выход через усилитель соединен с обмоткой возбуждения синхронного генератора, между выходом измерительного трансформатора и входом фор мирователя среднего значения напряжения установлен заграждающий фильтр по основной гармонике. На чертеже приведена блок-схема а тономной системы энергоснабжения. Синхронный генератор 1 вьшодами якорных обмоток соединен с -потребителями переменного тока и через тран форматорно-вьтрямительный блок 2 с потребителями постоянного тока. Регулятор напряжения 3 измерительной цепью, состоящей из датчика 4 / текущего значения напряжения и корректирующей цепочки 5, соединен с первьи входом суммирующего узла 6 и якорными обмотками генератора. Второй инвертирующий вход суммирующего узла 6 через масштабирующий делител 7 напряжения соединен с выходом трансформаторно-выпрямительного бло ка 2. К третьему, также инвертирую щему входу суммирующего узла 6, под ключена компенсирующая цепь, выполненная на последовательно соединенных между собой формирователе 8 сре него значения напряжения, заграждающем фильтре 9 по основной гармонике и измерительном трансформаторе 10, вход которого соединен с якорными обмотками синхронного генера;Тора. Выход суммирующего узла 6 сое динен с входом формирователя 11 пилообразного напряжения, выход которого подключен к одному из входов блока 12 сравнения, к другому входу которого подключен источник 13 опор ного сигнала. Выход формирователя 1 сравнения через усилитель 14 связан с обмоткой возбуждения синхронного генератора 1. Устройство работает следующим об разом. Работа энергосистемы в режиме медленно изменяющихся и линейных по характеру потребляемого тока нагрузок не отличается о.т работы типовых регуляторов, имеющих такую же структуру. Из-за отсутствия спектра высших гармонических в кривой синусоидального напряжения генератора переменного тока канал компенсации, вьшолненный на измерительном трансформаторе 10, заграждающем фильтре 9 и формирователе 8 среднего значения, подключенный к третьему инвертирующему входу суммирующего узла 6, не оказывает влияния на работу регулятора, так как основная гармоника на этот вход не приходит. При включении по цепи постоянного тока нелинейной нагрузки с нелинейным характером и произвольной цикличностью коммутации, например, емкостных накопителей, в кривой переменного тока генератора 1 возникает широдий спектр высщих гармонических, приводящий к резкому снижению точности регулируемого напряжения. При таких нагрузках на входах суммирующего узла 6 действуют три входных сигнала. На первом, прямом входе, действует синусоидальное напряжение с выхода корректирующей цепи 5 о текущем значении напряжения переменного тока генератора 1, на второй инвертирующий вход суммирующего узла 6 подается сигнал с выхода масштабирзш)щего делителя 7 напряжения, вход которого подключен к выходу трансформаторно-выпрямительного бло-. ка 2. Этот сигнал содержит информацию о текущем значении напряжения выпрямленного тока потребителей постоянного тока, т.е. сигнал, содержащий в себе весь спектр высших гармонических, содержащийся в кривой напряжения при включении нелинейной нагрузки. Воздействие только этих двух напряжений приводит к появлению ошибки регулирования. Для компенсации этой ошибки на третий инвертирующий вход подается сигнал с выхода узла 8, который за счет наличия заграждающего фильтра по основной гармонике содержит информацию о величине ошибки, возникающей при регулировании от сигнала, снимаемого с делителя 7. Вычитание сигналов второго и третьего входа из сигнала первого входа суммирующего узла

1

6 позволяет получить на выходе суммирующего узла 6 более точную информацию. Сигнал с выхода суммирующего узла 6 преобразуется формирователем 11 в пилообразное напряжение, сравнивается на блоке 12 сравнения с величиной опорного сигнала источника 13, где вырабатывается управляющий сигнал для усилителя 14 мощности и

/f fjpt/efffft/ftaHff/ipt/eAff t/ffff/f

3Ae/(/77flO9ffe;y9f/t/э е/(/7 роу//е/угг/1/

3(pff3f/o o ocfrrojf/f/foeo /fCjffeffeffffoso mo/fct

1178.166

подается на обмотку возбуждения гене. ратора 1.

Предлагаемая автономная система - 5 энергоснабжения позволяет повысить точность регулирования напряжения на шинах постоянного и переменного токов, чем увеличивает надежность и срок службы работы потребителей.

АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ, содержащая синхронный ге нератор переменного тока, к выводам якорных обмоток которого подключены потребители переменного тока и через трансформаторно-выпрямительный блок потребители постоянного тока, регулятор напряжения, суммирую1ций узел которого первым входом связан с выводами якорных обмоток через датчик текущего значения, второй инвертирующий вход соединен через масштабирующий делитель с выходом трансформаторно-выпрямительного блока, третий инвертирующий вход соединен с выходом формирователя среднего значения напряжения, вход измерительного трансформатора связан с выводами якорных обмоток, выход сумматора через формирователь пилообразного сигнала соединен с одним входом блока сравнения, к другому входу которого подключен источник опорного сигнала, а выход через усилитель соединен с обмоткой возбуждения синхронного генератора, отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности поддержания напряжения при наличии широкого спектра искажения, между выходом измерительного трансформатора и входом формирователя среднего значения напряжения установлен заграждающий фильтр по основной гармонике.