Электромеханический преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H02M5/46 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям электроэнергии переменного тока на входе в электроэнергию переменного тока на выходе, и может быть использовано во вторичных источниках электроэнергии переменного тока с повышенными требованиями к качеству электроэнергии в отношении стабильности величин напряжения, частоты, малого коэффициента гармоник.

Целью изобретения является повышение КПД электромеханического преобразователя и повышение качества электроэнергии путем улучшения формы и стабилизации величины его выходного напряжения.

На чертеже представлена принципиальная электрическая блок-схема электромеханического преобразователя.

Электромеханический преобразователь содержит приводной электродвигатель I постоянного тока, силовые выводы 2 и 3 которого через первый выпрямитель на вентилях 4-9 связаны с входными выводами электромеханического преобразователя, генератор 10 переменного тока, выполненный синхронным, ротор которого механически связан с ротором приводного электродвигателя I постоянного тока, а силовые выводы связаны с выходными выводами II электромеханического преобразователя, второй выпрямитель на вентилях 7-9 и 12-14. Выводы обмотки 15 возбуждения генератора переменного тока через обмотку 16 возбуждения приводного электродвигателя связаны с выходными выводами 17 и 18 второго выпрямителя, входные выводы которого подсоединены к входным выводам 19 электромеханического преобразователя.

Электромеханический преобразователь также содержит блок 20 широтно- импульсного управления, транзистор 21, разделительный 22 и гасящий 23 диоды, конденсатор 24, измерительный орган 25 девиации выходного напряжения электромеханического преобразователя, причем блок 20 широтно импульсного управления выводами управляющей цепи соединен с выходными выводами измерительного органа 25 девиации выходного напряжения электромеханического преобразователя, а выходными выводами связан с базо-эмит- терным переходом транзистора 21,

-

10

5

20

127052

эмиттер-коллекторный переход которого через разделительный диод 22 подключен к параллельно соединенным обмотке 15 возбуждения генератора пере5 менного тока, гасящему диоду 23 и

конденсатору 24, при этом анод разделительного диода 22 связан с положительным выходным выводом I7 второго выпрямителя.

Первый выпрямитель выполнен управляемым, цепи его управления соединены с первым блоком 26 импульсно- фазового управления, вход которого через усилитель 27 подсоединен к измерительному органу 28 девиации частоты выходного напряжения электромеханического преобразователя.

Второй выпрямитель также вьшол- нен управляемым. Цепи его управления через второй блок 29 импульсно-фазо- вого управления соединены с измерительным органом 30 девиации тока возбуждения приводного электродвигателя постоянного тока. Вход измерительного органа 30 подключен к выходу датчика 31 тока возбуждения приводного электродвигателя постоянного тока.

Приводной электродвигатель постоянного тока содержит обмотку 32 дополнительных полюсов и последовательную обмотку 33 возбуждения.

Электромеханический преобразователь работает следующим образом.

Приводной электродвигатель 1 тоянного тока получает питание от источника переменного тока через первый выпрямитель на вентилях 4-9. Он приводит во вращение генератор 10 переменного тока, вырабатывающий выходное напряжение электромеханического преобразователя. Обмотки 15 и 16 возбуждения генератора переменного тока и приводного двигателя соединены последовательно и питаются от

источника переменного тока через второй выпрямитель на вентилях 7-9 и 12-14. При таком соединении обмоток возбуждения обеспечивается большая величина индуктивности цепи питания

0 обмотки 15 возбуждения генератора переменного тока, что позволяет достаточно эффективно гасить пульсации тока возбуждения генератора переменного тока и устранить влияние пуль5-5 саций этого тока на форму выходного напряжения электромеханического преобразователя. Этим достигается высокое качество электроэнергии на выхо30

40

де электромеханического преобразователя.

Кроме этого, выполнение обмоткой 16 возбуждения приводного электродвигателя постоянного тока функции сгла- живающего реактора в цепи обмотки возбуждения генератора переменного тока позволяет избавиться от дополнительных потерь электроэнергии в указанной цепи, что повышает КПД элек- W тромагнитного преобразователя.

Путем управления первым выпрямителем обеспечивается стабилизация частоты напряжения на выходе электромеханического преобразователя за счет 15 изменения напряжения питания якорной цепи и частоты вращения приводного электродвигателя постоянного тока.

С целью обеспечения независимости режима работы приводного двигате- 20 ля постоянного тока от величины напряжения источника переменного тока, а также от режима работы генератора переменного тока осуществляется стаденсатора 24, а сам конденсатор 24 разряжается через обмотку 15 возбуж дения генератора переменного тока, поддерживая величину тока в этой об мотке на необходимом уровне.

В процессе импульсного отбора мощности от второго выпрямителя обмотка 16 возбуждения приводного дви гателя постоянного тока и конденсатор 24 образуют Г-образный индуктив но-емкостный фильтр, что позволяет им эффективно подавлять пульсации тока возбуждения генератора перемен ного тока.

Гасящий диод 23 при включенном состоянии электромеханического преобразователя постоянно заперт напря жением конденсатора 24, он открывается лишь при отключении электромеханического преобразователя, обеспе чивая защиту транзистора 21 от пере напряжений.

Период работы блока широтно-импу сного управления должен быть несойз

билизация тока возбуждения приводного 25 меримо меньше величины электромагдвигателя постоянного тока посредством изменения выходного напряжения второго выпрямителя.

Транзистор 21 работает в ключевом режиме с величиной скважности, определяемой выходным сигналом измерительного органа 25 девиации выходного напряжения электромеханического преобразователя из условия обеспечения необходимой степени точности стабилизатора действующего значения выходного напряжения электромеханического преобразователя.

На интервалах времени, соответствующих запертому состоянию транзисто

ра 21, выходной ток второго выпрямителя через обмотку 16 возбуждения приводного электродвигателя постоянного тока и разделительный диод 22 подается в конденсатор 24 и обмотку 15 возбуждения генератора переменного тока. В этом случае конденсатор 24 заряжается.

На интервалах открытого состояния транзистора 21 выходной ток второго выпрямителя замыкается в контуре:вы- ходная цепь второго вьтрямителя, обмотка 16 возбуждения приводного электродвигателя постоянного тока, кол- лектор-эмиттерный переход транзистора 21 .

Разделительный диод 22 при этом закрыт, запираемый напряжением конденсатора 24, а сам конденсатор 24 разряжается через обмотку 15 возбуждения генератора переменного тока, поддерживая величину тока в этой обмотке на необходимом уровне.

В процессе импульсного отбора мощности от второго выпрямителя обмотка 16 возбуждения приводного двигателя постоянного тока и конденсатор 24 образуют Г-образный индуктивно-емкостный фильтр, что позволяет им эффективно подавлять пульсации тока возбуждения генератора переменного тока.

Гасящий диод 23 при включенном состоянии электромеханического преобразователя постоянно заперт напряжением конденсатора 24, он открывается лишь при отключении электромеханического преобразователя, обеспечивая защиту транзистора 21 от перенапряжений.

Период работы блока широтно-импул сного управления должен быть несойзмеримо меньше величины электромаг

нитных постоянных времени обмоток 15 и 16 возбуждения. Тогда за время периода коммутации транзистора 21 величины токов в этих обмотках останутся практически неизменными.

Таким образом, путем изменения скважности работы транзистора 21 осуществляется поддержание постоянным выходного напряжения электромеханического преобразователя.

Формула изобретения

1. Электромеханический преобразователь, содержащий приводной электродвигатель постоянного тока, силовые выводы которого через первый вьтря- митель связаны с входными выводами электромеханического преобразователя, генератор переменного тока, ротор которого механически связан с ротором приводного электродвигателя постоянного тока, а силовые выводы связаны с выходными выводами электромеханического преобразователя, о т л и- чающийся тем, что, с целью повьппения КПД электромеханического преобразователя и повьшения качества электроэнергии на его выходе путем улучшения формы выходного напряжения, дополнительно введен второй выпрямитель, генератор переменного тока вьшолнен синхронным, а выводы его

51

обмотки возбуждения через обмотку возбуждения приводного электродвигателя связаны с выходными выводами второго выпрямителя, входные выводы которого подсоединены к входным выводам электромеханического преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что, с целью повышения качества электроэнергии путем поддержания постоянным его выходного напряжения, введены блок широтно-импульсного управления, транзистор, разделительный диод, конденсатор и измерительный орган девиа2705

ции выходного напряжения, причем блок широтно-импульсного управления выводами управляющей цепи соединен с выходными выводами измерительного органа девиации выходного напряжения электромеханического преобразователя, а выходными выводами связан с ба- за-эмиттерным переходом транзистора, эмиттер-коллекторный переход которого через разделительный диод подключен к параллельно соединенным обмотке возбуждения генератора переменного тока и конденсатору, при этом анод разделительного диода связан с положительным выходным выводом второго вьтрямителя.

Изобретение относится к электромеханическим устр-вам преобразования энергии перем. тока на входе в энергию перем. тока на вькоде и м.б. использовано во вторичных источниках перем. тока с повышенными требованиями к качеству электроэнергии. Целью изобретения является повышение КПД и качества электроэнергии путем улучшения формы и стабилизации величины его выходного напряжения. Преобразователь состоит из приводного двигателя пост, тока, подключенного к сети через первый вьтрямитель, и синхронного г-ра, механически связанного с двигателем. Обмотка возбуждения г-ра включена последовательно с обмоткой возбуждения двигателя и подключена к сети через второй выпрямитель . Для стабилизации выходного напряжения предусмотрен транзисторный ключ, включенный параллельно обмотке возбуждения г-ра и управляемый от блока широтно-импульсного управления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л со to

«

1 i Г1

t№f№U

пJ

xrJ I 2

Г® «т tr

20

П

Редактор А.Шандор

Составитель А.Акимов

Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Заказ 1978/54Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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