Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора Советский патент 1988 года по МПК H02P9/14 

00 ел

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных, системах энергоснабжения, к которым предъявляются повышенные требования но надежности и качеству выходного напряжения. Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для возбуждения : бесщеточного синхронного генератора с воз- : будителем и нодвозбудителем; на фиг. 2 - : нринципиальная схема блока диагностики; I на фиг. 3 - временные диаграммы, пояс- I няющие работу блока диагностики.

Устройство для возбуждения бесш,еточ- I ного синхронного генератора (фиг. 1) со- I держит два однотипных широтно-импульс- ных регулятора 1 и 2 напряжения, изме- I рительные входы которых соединены с од- I нои.менными выходами якорных цепей син- I хронного генератора, имеюп ие выходные транзисторные ключи 3 и 4, транзисторные Ключи 5 и 6 фор.мирователей импульсов j синхронизации соответственно, управляемый I выпрямитель 7, выполненный на тиристорах, I подключенный на стороне постоянного тока к обмотке возбуждения возбудителя 8, а на стороне переменного тока к якорным об- I моткам подвозбудителя 9, блок 10 управ- |ления выпрямителем, неуправляемый вы- :прямитель 11, на стороне постоянного то- ка подключенный к обмотке возбуждения генератора 12, а на стороне переменного тока - к якорным обмоткам возбудите- :ля 8, блок 13 включения резерва, состоящий |из логического элемента ИЛИ 14, входы которого подключены к транзисторным клю- |чам 5 и 6, блок 15 диагностики, вход 16 Которого подключен к выходу логического Элемента ИЛИ 14, входы 17 и 18 - к выходным транзисторам 3 и 4 регуляторов 1 и 2 напряжения соответственно, входы :19-21 - к трем фазам якоря генера- topa. На входе блока 10 управления установлен логический элемент 2-2И-2ИЛИ Й2, к входам которого подключены выходные транзисторы 3 и 4 регуляторов J и 2 напряжения, выходы 23 и 24 блока 15 диагностики.

Блок диагностики (фиг. 2) содержит шесть D-триггеров 25-30, семь логических элементов НЕ 31-37, два логических элемента ИЛИ НЕ 38 и 39, логический элемент 2--2--2-3-ЗИ-5 ИЛИ 40, понижаюСхему блока диагностики (фиг. 2) можно разделить на следующие функциональные части; узлы 46 и 47 диагностики, которые выполняют функции идентификации состояния выходных сигналов регуляторов, соответственно, 1 и 2 (развозбуждение, широтно-импульсная модуляция или форси- ровка); узел 48 с компаратором 45,

1Ций трансформатор 41, выпрямитель 42, по Q который выполняет функции реле напряжепеременнои стороне подключенный к вторичным обмоткам трансформатора 41, на постоянной стороне - к фильтру нижних частот, составленно.му из резистора 43 и конденсатора 44. Выход фильтра подключен к инвертирующему входу компаратора 45, а на 55 неинвертирующий вход компаратора 45 подключено опорное стабилизированное напряжение. На .0-входы D-триггеров 25 и 28

кия, определяя больше или меньше номинального напряжение генератора при его выходе за зону пропорционального регулирования регуляторвв 1 и 2; схему, состоящую из логических элементов 36, 40 и 37, которая на основании выходных сигналов перечисленных функциональных частей формирует выходные сигналы блока диагностики.

0

5

0

5

0

5

0

5

поданы напряжения, соответствующие уровню логической единицы.

Логические элементы 31, 32 и 38 и D-триг- геры 25-27 образуют узел 46 диагностики основного регулятора I напряжения, а логические элементы 34, 35 и 39 и D-триг- геры 28-30 - узел 47 диагностики резервного регулятора 2 напряжения. Трансформатор 41, выпрямитель 42, резистор 43 и конденсатор 44 образуют датчик напряжения генератора 48.

Устройство работает следующим образом.

На выходах широтно-импульсных регуляторов 1 и 2 (фиг. ) возможны следующие сигналы: сигнал форсировки, которому соответствует напряжение единичного логического уровня, сигнал щиротно- импульсной модуляции - чередование интервалов с нулевым и единичны.м логическими уровнями, следующих с частотой напряжения на щинах генератора, сигнал развозбуждения - напряжение, соответствующее нулевому логическому уровню.

На входы логического элемента ИЛИ 14 (фиг. 1) поступают импульсы синхронизации от транзисторных ключей 5 и 6. С выхода логического элемента ИЛИ на вход 16 блока 15 диагностики поступают и.мпульсы синхронизации с частотой напряжения на шинах генератора, причем по времени фронты импульсов синхронизации совпадают со срезами импульсов щиротно-импульсной модуляции на выходах регуляторов 1 и 2. Длительность импульсов синхронизации намного меньше периода напряжения на шинах генератора, но достаточна для нормальной работы логических элементов (десятки микросекунд).

Блок 15 диагностики контролирует исправность основного регулятора 1 в соответствии с заложенньгм в него алгоритмом. При этом нормальной работе регулятора 1 соответствует единичный уровень напряжения на выходе 23 и нулевой уровень на его выходе 24, отказу регулятора 1 соответствует нулевой уровень на выходе 23 и единичный уровень на выходе 24.

Схему блока диагностики (фиг. 2) можно разделить на следующие функциональные части; узлы 46 и 47 диагностики, которые выполняют функции идентификации состояния выходных сигналов регуляторов, соответственно, 1 и 2 (развозбуждение, широтно-импульсная модуляция или форси- ровка); узел 48 с компаратором 45,

Q который выполняет функции реле напряжекоторый выполняет функции реле напряжекия, определяя больше или меньше номинального напряжение генератора при его выходе за зону пропорционального регулирования регуляторвв 1 и 2; схему, состоящую из логических элементов 36, 40 и 37, которая на основании выходных сигналов перечисленных функциональных частей формирует выходные сигналы блока диагностики.

Логические элементы НЕ 31 и 32 (34 и 35) обеспечивают требуемую задержку выходных сигналов от регуляторов 1 и 2, логический элемент НЕ 33 производит инвертирование и задержку импульсов синхро- низации Ui6. На временной диаграмме (фиг. 3) единичный логический уровень на выходе элемента 26 (29) соответствует сигналу развозбуждения на выходе регулятора, единичный логический уровень ) на выходе элемента 27 (30) - сиг- налу широтно-импульсной модуляции на выходе регулятора, единичный логический уровень из8(з9) на выходе элемента 38 (39) - сигналу форсировки на выходе регулятора. Состояние выходных сигналов UITAS)- ре- гуляторов 1 и 2 определяется с запаздыванием (из2ф5) ), не превышающим один период напряжения генератора (0,02 с).

На входы 19-21 блока 15 диагностики подается трехфазное напряжение с шин генератора. Напряжение понижается с по- мошью трансформатора 41, выпрямляется на выпрямителе 42, сглаживается с помощью фильтра, состоящего из резистора 43 и конденсатора 44, и подается на инвертирующий вход компаратора 45, на неинвертирующий вход которого подано опорное стабилизированное напряжение. При выходе напряжения на шинах генератора из зоны пропорциональной работы регуляторов напряжение на выходе компаратора 45 имеет нулевой логический уровень, если напряже- ние на шинах генератора больше номинального; единичный логический уровень, если напряжение на шинах генератора меньше номинального.

Сигналы на выходах 23 и 24 блока диаг- ностики (фиг. 1 и 2) в любой момент имеют разные логические уровни, поскольку между ними подключен инвертор на логическом элементе НЕ 37, и формируется с помощью логических элементов 36 и 40. Напряжение на выходе 23 имеет уровень ло- гической единицы, а на выходе 24 - логического нуля в следующих случаях: когда на выходе регулятора 1 сигнал широтно-импульсной модуляции; когда выходные сигналы обоих регуляторов совпадают; когда на выходе одного из регуляторов сигнал форсировки, а на выходе другого регулятора сигнал развозбуждения, но выходной сигнал компаратора 45 совпадает с выходным сигналом регулятора 1. В этом случае че- рез логический элемент 2-2И-2ИЛИ 22 (фиг. 1) на блок 10 управления проходит выходной сигнал основного регулятора 1. Во всех остальных случаях через логический элемент 22 на блок 10 управления проходит выходной сигнал резервного регулятора 2.

Благодаря высокому быстродействию блока включения резерва при отказе основного регулятора независимо от характера

его отказа (на выходе регулятора устанавливается сигнал форсировки или раз- возбуждения), напряжение на шинах генератора остается в пределах допустимого, т. е. отказ регулятора не вызывает никаких изменений в режиме работы генератора и потребителей.

Отказ резервного регулятора 2 также никак не влияет на работу системы возбуждения. При этом,, используя сигналы, вырабатываемые в блоке диагностики, может быть легко реализована индикация исправности регу.тяторов I и 2.

Сигналы от регуляторов поступают в блок управления выпрямителем, минуя блок включения резерва, т. е. блок включения резерва в смысле надежности включен параллельно регуляторам, что обеспечивает повышение надежности системы возбуждения.

Формула изобретения

Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора, содержащее управляемый выпрямитель с блоком управления, выходом подключенный к обмотке возбуждения возбудителя, основной и резервный однотипные широтно-импульсные регуляторы напряжения с измерительными входами, блок включения резерва, входы которого связаны с выходами регуляторов напряжения, а выход - с входом блока управления выпрямителем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, широтно- импульсные регуляторы напряжения выполнены с формирователями импульсов синхронизации, блок управления выпрямителем снабжен на входе логическим элементом 2-2И-2 ИЛИ, блок включения резерва выполнен в виде логического элемента ИЛИ и блока диагностики, который состоит из трех логических элементов НЕ, логического элемента 2-2-2-3-ЗИ-5 ИЛИ. датчика напряжения генератора с фильтром нижних частот на выходе, компаратора, источника опорного напряжения и двух одинаковы.х узлов диагностики основного и резервного регуляторов напряжения, каждый из которых выполнен в виде двух логических элементов НЕ, логического элемента ИЛИ НЕ и трех D-триггеров, D-вход первого из которых соединен с источником сигнала, соответствующего логической единице, а неинвертирующий выход - с D-входом третьего D-триггера, С-входы второго и третьего D-триггеров объединены и подключены к выходу логического элемента ИЛИ и входу первого логического элемента НЕ блока диагностики, выход упомянутого эле.мента НЕ соединен с инвертирующим Н-входом первого D-триггера, С-вход которого обм- динен с D-входом второго D-Tpnrre|)a, и через два последовательно соединенных логических элемента НЕ узла диагностики

связан с выходом соответствующего регулятора напряжения, выход датчика напряжения генератора с фильтром нижних частот на выходе подключен к инвертирующему входу компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с источником опорного напряже- ния, а выход - с входом второго ло- ;гического элемента НЕ блока диагностики, |при этом первые и вторые входы И логического элемента 2-2-2-3-ЗИ-5 ИЛИ соединены соответственно с инвертирующими 1выходами вторых D-триггеров и с выходами логических элементов ИЛИ НЕ узлов диагностики, входы которых соединены с пря- 1мым выходом третьего и инвертирующим выходом второго D-триггеров соответствую- Ьдего узла диагностики, третьи входы И |: выходом третьего D-триггера узла диаг- юстики основного регулятора 1апряжения, четвертые входы И с выходом Л01 ическо0

5

го элемента ИЛИ-НЕ узла диагностики основного регулятора напряжения, инвертирующим выходом второго D-триггера узла диагностики резервного регулятора и выходом компаратора, пятые входы И - с инвертирующим выходом второго триггера узла диагностики основного регулятора, с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ узла диагностики резервного регулятора напряжения и выходом второго логического элемента НЕ блока диагностики, а выход - с входом третьего логического элемента НЕ, причем первые входы И логического элемента 2-2И-2ИЛИ блока управления выпрямителем соединены с выходами логического элемента 2-2-2-3-ЗИ-5 ИЛИ и основного регулятора напряжения, а вто- - с выходами третьего логического э,-1емента НЕ и резервного регулятора напряжения.

Изобретение относится к электротехнике Н может быть использовано в авто- номны.х система.х энергоснабжения, к к-рым предъявляются повьииенные требования но надежности и качеству выходного напряжения. Устр-во содержит два однотипных широтно-импульсных регулятора напряжения 1 и 2 с выходными ключами 3 и 4 н ключами 5 н 6 формирователей имнуль- сов синхронизации, управляемый выпрямитель 7, подключенный к обмотке возбуждения возбудителя 8 и якорным обмоткам подвозбуднтеля 9, блок 10 управления выпрямителем, блок включения резерва 13, состоящий из логического элемента ИЛИ 14 и блока диагностики 15. Блок диагностики 15 выполняет функции идентификации состояния выходных сигналов регуляторов 1 и 2 (развозбуждение, широтно-импульсная модуляция, форсиров- ка), контролирует уровень выходного напря- ження н по полученным данным подключает к блоку управления 10 исправный регулятор. 3 ил. & (Л

17(18} 16

32(35)

п

1

Уиг.з