Устройство для возбуждения бесщеточного асинхронного генератора Советский патент 1991 года по МПК H02P9/14 

прямитель 3, возбудитель 4, подвоэбу- дитель 5j блок 6 управления управляемым выпрямителем 3, неуправляемый выпрямитель 7, бесщеточный синхронный генератор (БСГ)8, блок 9 включения резерва. Сущность изобретения заключается во введении в него блока I2

гибких обратный связей, который в динамических режимах работы подключает к регуляторам напряжения обратную связь с сигналом по производной выходного напряжения БСГ, а в статических режимах работы - гибкую обратную связь, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения. Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования возбуждения в динамических режимах работы, увеличение точности регулирования возбуждений в статических режимах работы устройства. Устройство содержит два тиротно-импульсных регулятора напряжения 1 и 2, управляемый вы(Л с N)

Изобретение относится к электротехнике, может бытъ использовано в автономных системах электроснабжения к которым предъявляются повышенные требованиям по надежности и качеству напряжения, и является усовершенствованием известного устройства по авт.ев,№ 1408518.

Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования возбуждения в динамических режимах работы, увеличение точности регулиро вания возбуждения в статических режимах работы устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема ства для возбуждения бесщеточного синхронного генератора.

Устройство содержит два однотип-i ных широтно-импульсных регулятора 1 и 2 напряжения, управляемый выпрямитель 3, выполненный на тиристорах, подключенный на стороне постоянного тока К обмотке возбуждения возбудителя 4, а на стороне переменного тока к якорным обмоткам подвозбудите ля 5, блок 6 управления управляемым выпрямителем, неуправляемый выпрямителем 7, на стороне постоянного тока подключенный к обмотке возбуждения бесщеточного синхронного генератора 8, а на стороне переменного тока - к якорным обмоткам возбудителя 4, блок 9 включения резерва, состоящий из логического элемента ИЛИ 10 и блока И диагностики, блок 12 гибких обратных связей, в состав которого входят дифференцирующий фильтр 13, подключенный к выходу датчика 14 напряжения с фильтром 45 низких частот на выходе нуль-орган Л6 с зоной нечувст вительности, логический элемент НЕ 17, два RS-триггера 18 и 19, два логических элемента ИЛИ-НЕ -20 я 21 , два первые замыкающих ключа 22 и 23 н два вторых замыкающих ключа 24 и

0

5

5 0

5

0

5

0

5

25, два узла 26 и 27 гибкой обратной связи RS-триггер 38, логический элемент 20, первый и второй замыкающие ключи и узел 26 гибкой обратной связи составляют звено 28 обратных связей основного регулятора 1, RS-триггер 19, логический элемент 21, пер--« вый и второй замыкающие ключи и узел

27гибкой обратной связи составляют звено 29 обратных связей резервного регулятора 2.

RS-триггеры 18 и 19 каждого звена

28и 29 обратной связи подключены входами S и R соответственно к выходам и первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ 20 и 21, а прямые выходы - к управляющим входам первых замыкающих ключей 22 и 23, соединенных первыми силовыми выводами с входами обратной связи 34 и 35 регуляторов напряжения, соответствующих звеньям 28 и 29 обратной связи, а вторыми силовыми выводами - с выходом дифференцирующего фильтра 13, вход которого подключен к выходу датчика 14 напряжения генератора с фильтром 15 низких частот на выходе

и к входу нуль-органа 16 с зоной нечувствительности от - р( до + оЈ, подсоединенного выходом через логический элемент НЕ 17 блока гибких обратных связей к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ 20, 21, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьих D-триггеров 30 и 31 узлов диагностики основного и резервного регуляторов напряжения, вторые замыкающие ключи 24 и 25 соединены следующим образом: управляющими входами - с инвертирующими выходами RS-триггеров 18 и 19, первыми силовыми выводами - с силовыми выводами первых замыкающих ключей 22 и 23, а вторыми силовыми выводами - с первыми выводами узлов 26 и 27 гибкой обратной связи, вторые выводы которых подключены к выходам 32 и 33 регуляторов напряжения.

Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора работает следующим образом,

В статических режимах работы на выходе 32(33) регулятора 1(2) напряжением имеет место сигнал широтно импульсной модуляции (ШИМ), на неинвертирующем выходе D-триггера 30(31) напряжение соответствует единичному логическому уровню. На выходе дифференцирующего фильтра 13, а следо1- вательно, и на выходе нуль-органа 16 сигналы отсутствуют. Таким образом, на R-входе RS-триггера 18(19) присутствует единичный логический уровень сигнала, напряжение на неин- вертирующем выходе RS-триггера соответствует нулевому логическому уровню сигнала, а напряжение на инвертирующем выходе соответствует логической единице, поэтому первый замыкающий ключ 22(23) разомкнут, а второй замыкающий ключ 24(25) замкнут и выход узла 26(27) гибкой обратной связи подключен к входу 34(35 регулятора 1(2) напряжения,

Таким образом, регуляторы 1 и 2 охватываются гибкой обратной связью что обеспечивает устойчивую работу гнератора 8 в режиме малых возмущений при высоких коэффициентах усиления регуляторов 1 и 2 напряжения.

При больших возмущениях в системе выходной сигнал датчика 14 напряжения, а следовательно, и фильтра 15 низких частот отклоняется от установившегося значения на большую величину. Выходной сигнал регулятора 1(2) напряжения принимает либо единичный (форсировочный), либо нулевой (расИспользование напряжения, формируемого D-триггером 30(31), позволяет однозначно определить начало переходного процесса, выводящего выход ной сигнал регулятора на потолочный уровень. При этом практически не тре буется никакой настройки для выделения зоны регулирования, за которой желательно введение динамической гибкой обратной связи, и обеспечивается высокая помехозащищенность устройства. При использовании, например, выходного сигнала нуль орфорсировочный) уровень и через задерж-д гана 16 для управления первым замыку Ј с начала переходного процесса на неинвертирующем выходе D-триггера 30(31) устанавливеатся нулевой логический уровень. Длительность Ј составляет величину большую 20 мс и складывается из запаздывания, вносимого измерительным органом регулятора 1(2) напряжения, и задержки в один период измеряемого напряжения, вносимой блоком 9 включения резерва. При увеличении выходного сигнала дифференцирующего фильтра 13 (сигнал, пропорционального производной напряжения синхронного генератора) до

50

55

кающим ключом 22(23) и для управлени через логический элемент НЕ 17 вторым замыкающим ключом 24(25) возможны необоснованные переключения, связанные с тем, что производная напряжения генератора может достигать большой величины, в то время как само напряжение генератора отклоняется от установившегося значения на малую величину, при которой на выходе 32(33) - сигнал ШИМ и введение гибко динамической обратной связи с помощью дифференцирующего фильтра 13 не требуется.

величины оЈ гле oi порог чувствительности нуль-органа 16, на выходе логического элемента НЕ 17 устанавливается нулевой логический уровень, RS-триггер перебрасывается и первый замыкающий ключ 22(23) замыкается, а второй замыкающий ключ 24(25) размыкается и на вход 34(35) регулятора 1(2) напряжения подается напряжение с выхода дифференцирующего фильтра - 13, имеющего следуюпую передаточную функцию;

W(p) Т,(р)/(Т2р + 1), 5 где Т(, постоянные времени,

обеспечивающего необходимую коррекцию переходных процессов.

При снижении сигнала на выходе 0 дифференцирующего фильтра меньше Oi- , т.е. когда переходный процесс подходит к концу, на выходе нуль-органа 16 устанавливается нулевой логический уровень, RS-триггер 18(19) сбрасывается, в результате чего первый замыкающий ключ 22(23) размыкается, а второй замыкающий ключ 24(25) замыкается и восстанавливается схема статической стабилизации напряжения генератора с помощью узла 26(27) гибкой обратной связи.

Использование напряжения, формируемого D-триггером 30(31), позволяет однозначно определить начало переходного процесса, выводящего выходной сигнал регулятора на потолочный уровень. При этом практически не требуется никакой настройки для выделе ния зоны регулирования, за которой желательно введение динамической гибкой обратной связи, и обеспечивается высокая помехозащищенность устройства. При использовании, например, выходного сигнала

0

5

0

гана 16 для управления первым замыгана 16 для управления первым замы

кающим ключом 22(23) и для управления через логический элемент НЕ 17 вторым замыкающим ключом 24(25) возможны необоснованные переключения, связанные с тем, что производная напряжения генератора может достигать большой величины, в то время как само напряжение генератора отклоняется от установившегося значения на малую величину, при которой на выходе 32(33) - сигнал ШИМ и введение гибкой динамической обратной связи с помощью дифференцирующего фильтра 13 не требуется.

Узел 26(27) гибкой обратной связи настраивается таким образом, чтобы обеспечить наибольшие запасы статической устойчивости системы. Дифференцирующий фильтр 13 настраивается таким образом, чтобы обеспечить оптимальное протекание переходных процессов в системе.

На вход узла 26(27) гибкой обрат- ной связи возможна подача вместо выходного сигнала регулятора 1(2) напряжения сигнала с колец ротора. При этом принцип действия устройства возбуждения бесщеточного синхронного генератора не изменяется. Однако подключение выхода регулятора 1(2) к входу узла 26(27) гибкой связи обосновывается тем, что в этом случае имеет место охват обратной связью звена с высоким коэффициентом усиления, что позволяет уменьшать коэффициенты передачи узла- 26(27) гибкой на частотах близких к частоте среза системы и, кроме того, отпадает необходимость в устройствах гальванической развязки силовых цепей и цепей управления. Это ведет к миниатюризации узла 26(27) гибкой обратной связи.

В случае выхода из строя регулятора 1 или 2 напряжения блок 9 включения резерва коммутирует на вход блока 6 управления выход исправного регулятора, -охваченного соответствующим звеном гибких обратных связей.

Известно, что одним корректирующим устройством невозможно обеспечить оптимальную настройку системы в статике и динамике.

За счет статической корректирующей цепи узла гибкой обратной связи обеспечивается работа системы с высоким коэффициентом усиления регулятора 1(2) напряжения, что снижает стати ческие ошибки регулирования, т.е. увеличивает точность поддержания напряжения на шинах бесконтактного . синхронного генератора.

,

Динамическая коррекция, реализуемая дифференцирующим фильтром J 3, позволяет обеспечить оптимальное протекание переходных процессов с минимальным перерегулированием и временем восстановления напряжения синхронного генератора, т.е. с максимальным быстродействием.

15

20

25

Ю

30

35

40

45

50

55

Формула изобретения

ИЛИ-НЕ, а прямой выход - к управляющему входу первого замыкающего ключа, соединенного первым силовым выводом с входом обратной связи регулятора напряжения, соответствующего эвену обратной связи, а вторым силовым выводом - с выходом дифференцирующего фильтра, вход которого подключен к выходу датчика напряжения генератора с фильтром низких частот на выходе и с входом нуль-органа с зоной нечувствительности , подсоединенного выходом через логический элемент НЕ блока гибких обратных связей к первым входам логических элементов ИЛИ-НЕ звеньев обратной связи основного и резервного регуляторов напряжения, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьих D-триггеров узлов диагностики основ-t ного и резервного регуляторов напряжения .

9162995710

вход каждого из вторых замыкающих которому соответствует узел гибкой ключей подключен к инвертирующему обратной связи, связанный с силовой выходу RS-триггера звена обратной цепью этого второго замыкающего клю- связи того регулятора напряжения, ча.