Бесконтактная автономная система электропитания Советский патент 1987 года по МПК H02P9/42 

W

20

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам генериования, и может быть использовано ри построении бесконтактных автономых систем электропитания на базе 5 ашин двойного питания при переменой частоте вращения приводного двиателя .

Цель изобретения - расширение раочего диапазона изменения частоты ращения и улучшение формы вьгходного апряжения системы.

На фиг. 1 представлена структурая схема бесконтактной автономной системы электропитания-, на фиг, 2 - схема возможного выполнения трехфазного непосредственного преобразователя частоты5 на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие принцип формирования выходного напряжения непосредственного преобразователя частоты.

Бесконтактная автономная система электропитания содержит установленные на одном валу 1 и имеющие одина-- 25 ковые числа пар полюсов вспомогатель- ньй генератор 2 и машину двойного питания 3| многофазная роторная обмотка которой через вращающийся непосредственно преобразователь частоты 4 -30 на полностью управляемых ключах с , ::. двухсторонней проводимостью (фиг,2) подключена к многофазной роторной обмотке вспомогательного генератора, Уп -звляющий вход непосредственного « преобразователя частоты через распределитель импульсов 5 подключен к генератору эталонной частоты 6, Вспомогательный генератор выполнен в виде машины двойного питания, многофазная .40 статорная обмотка возбуждения которого подключена к многофазному источнику 7 стабильной частоты. Частота напряжения геневйтора эталонной частоты определяется как (fp+(-1) f,) 45 где fg - требуемая частота вьгходного напряжения системы электропитания f, - частота напряжения много- фазного источника стабильной частоты; k - коэффициент пропорциональности, 50 учитывающий схемУ непосредственного преобразователя частоты; п - четное целое число при вращении результирующего поля возбуждения вспомогательного генератора против вращения ротора или нечетное целое числов при вращении результирующего поля возбуждения вспомогательного генератора в сторону вращения ротора.

Устройство работает следующим образ ои.

Пусть частота на выходе многофазного источника 7 стабильной частоты равняется f, . Тогда на выходе вспомогательного генератора 2 имеем переменное напряжение с частотой

f SiE f, , йг 60

(1)

0

5 30 . « 40 45 50

где р, - число пар полюсов вспомогательного генератора 1J п„ .- скорость вращения вала 1 первичного двигателя,

В формуле (1) знак (+) принимается, когда вращающееся магнитное поле, образованное статорной обмоткой возбуждения вспомогательного генератора 1 вращается против вращения вала 1, и берется со знаком (-) при вращении по направлению вращения вала 1.

Таким образом, на силовой вход . непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) 4 подается переменное напряжение с частотой, определяемой формулой (1). Частота на выходе эталонного генератора.6 (фиг,За) определяется как

fj k(,),(2)

где k - коэффициент.пропорциональности, учитывающий схему выполнения НПЧ (для схемы, приведенной на фиг,2, ),: fg - требуемая постоянная частота выходного напряжения машины двойного питания 3 (системы) .

Выбор знака в формуле (2) аналогичен выбору знака в формуле (1),

С выхода распределителя импульсов 5, импульсы управления (фиг.Зб) с частотой

fp« fo±f,(3)

подаются на соответствующие управляемые ключи НПЧ 4. В этом случае фазы роторной обмотки вспомогательного генератора 2 циклически на равные промежутки времени подключаются к каждой фазе роторной обмотки возбуждения машины двойного питания 3.

Частота „„ основной гармоники выходного тока НПЧ 4, с учетом (1) и (3), будет равняться разности частот (см.фиг.Зв)

НП4

f - f - . (4) ри бг о 50

Частота f, на выходе ного питания 3 равняется

f Hi& + f вы 60 ч

где р,,. - число пар полюсов машины двойного питания 3.

Подставляя (4) в (5) получим

f дE. f DiE f + Dl („ -n ) Ч 60 о 60 o 6П -Рг PI .

i (6

i (6

При выполнении условия

Рг PI выражение (6) приобретает вид

femx 0 const.

Как видно, частота выходного напряжения системы не зависит от изменения частоты вращения вала 1.

Форма выходного напряжения машины двойного питания сильно зави- сит от формы тока, протекающего по роторной обмотке возбуждения последнего. В свою очередь, форма этого тока являющегося одновременно выходным током НПЧ 4, зависит как от час- тоты, так и от числа фаз источника переменного напряжения, подключенного ко входу НПЧ 4,

Таким образом, изобретение за счет увеличения частоты напряжения на вко--- де НПЧ позволяет улучшить форму выходного сигнала и расширить рабочий диапазон изменения частоты вращения.

Формула изобретв.ни.я

Бесконтактная автономная система электропитания, содержащая установ- ленные на одном валу и имеющие одинаковые числа пар полюсов основной ге-. нератор, выполненный в виде машины двойного питания, и вспомогательный

fO

5

я20т--- д

30

35

.

40

генератор, многофазная роторная обмотка основного генератора через установленный на том же валу непосредственный преобразователь частоты на полностью управляемых ключах с двуг сторонней проводимостью подключена к многофазной роторной обмотке вспомогательного генератора, а .ляю- щий вход непосредственного преобразователя частоты через распределитель импульсов Подключен к генератору эталонной частоты, отличающаяся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона, изменения частоты вращения и улучшения формы выходного напряжения системы, вспомогательньй генератор выполнен в виде машины двойного питания, многофазная статорная обмотка возбуждения которого подключена к многофазному источнику стабильной частоты,, при этом частота напряжения генератора эталонной частоты выбрана из условия f,k((-1),),

где f. - требуемая частота выходного напряжения системы злектро- питания;

f, - частота напряжения многофазного источника стабильной частоты,

k - коэффициент пропорциональности, учитывающий схему непосредственного преобразователя частоты и зависящий от числа фаз и количества ключей, установленных в одной фазе;

п - четное целое число при конструктивном выполнении системы с согласным вращением поля возбуждения и ротора вспомогательного генератора или нечетное.целое число при их встречном вращении.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам генерирования, и может быть использовано при построении бесконтактных автономных систем электропитания на базе машин двойного питания при переменной частоте вращения приводного двигателя. Целью изобретения является расширение рабочего диапазона изменения частоты вращения и улучшение формы выходного напряжения системы. При работе системы электропитания возбуждение машины двойного питания (МДП) 3 осуществляется от вращающегося непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) 4, питание которого, в свою очередь, осуществляется от вспомогательного генератора 2, выполненного в виде МДП. Возбуждение вспомогательного генератора 2 осуя(ествляется от многофазного источника стабильной частоты 7 с частотой выходного напряжения f, . Управление ИПЧ 4 осуществляется генератором эталонной частоты 6 через распределитель импульсов 5. При этом частота напряжения генератора эталонной частоты 6 определяется как (fo + (-1)f), где fo -требуемая частота :выходного напряжения системы электропитания, k - коэффициент пропорциональности, учитывающий схему НПЧ, п - четное целое число при вращении результирующего поля возбуждения вспомогательного генератора про- ТИБ вращения ротора или нечетное целое число при вращении в сторону враще-. ния ротора. В результате на выходе МДП 3 генерируется напряжение ста- бильной частоты f, не зависящей от частоты вращения, 3 ил. (Л с: 1ЧЭ 00 со со со оо

Редактор И, Сегляник

Составитель С, Смирнов Техред В.Кадар

Заказ 7456/56Тираж ;661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М.Пожо