Устройство для регулирования напряжения генератора Советский патент 1991 года по МПК H02P9/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока возбуждения электрических машин, преимущественно в автономных энергосистемах.

Цель изобретения - повышение кччест- ва напряжения на нагрузке за счет стабилизации его постоянной составляющей

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для регулирования напряжения генератора.

Устройство для регулирования напряжения генератора содержит источник питания 1 с резистором 2 и выводами 3 и 4, при этом уровень напряжения на выводе 4 ниже напряжения на выводе 3 Генератор 5 с обмоткой 6 возбуждение и обмоткой 7 якоря, диоды 8 и 9, резистор 10, переменную нагрузку 11, имеющую нелинейную характери- стику, например, обмотку двигателя компрессора, измерительный орган 12 напряжения генератора, содержащий, например, стабилитрон и резистивный делитель напряжения, звено 13 гибкой обратной связи, например пропорционально-интегральное, источник 14 опорного напряжения, выполненный в виде интегратора на операо о

Ю

о

;

пиоином усилителе, компаратор 15 инвертирующий усилитель 16 промежуточный усилит ель 17, выходной ключ 10 фильтр 19 unmix частот, резистор 20, чнвергирую- щии усилитель 21, ключевой элемент 22 с ; азрядчым транзистором 23 n-p-ri типа рроподимпсти и дополнительным транзи- гсром 24 р-п р -ипа проводимости и резистором 2 i

МРЛ ду выводами источника 1 питания

кл зчены последовательно соединенные

обмом а 6 («осуждения, шунтированная обр.ппмм диодом 0, и выходной ключ 18, а

г а к л с последовательно соединенные рези( гор 10 обратный диод 9 и обмогка якоря 7

i 1 г i /in ир чгаппая нелинейной

, if 11 ч ныпо рпи измерительного

i и,i }

пп, ;д измерительного органа 12 че- i т 13 i иПкои обратной сгнпи соеди- ч п i пд.п м (ходом компаратора 15 ко , ьх(1 u которого подключен выход i мнил 14 опорного напряжения, а так- t р прлдныи транзистор 23, эмиттер ко- , ор ио соединен г выходом источника 14 пиарного напрткопия Выкод промежу- оi кч о v плите;ч 17 соединен с управляем (Т) МДОМ ЦП/ОДНОЮ КЛЮЧ) 18

i i о усилителя 16 соединен с

м пдпм i пмплр чорп 15, а вы/од - с вхоn 4i iiprirv uv i очно, о усилителя 17 и с РХОЧ м |илЫ Г) 1L1 низких частот. Выход

и i,T| т 1 J ни и и частот подключен к вход , инп pain , иш i о усилителя 2 1 и к входу

им i GI pnifpi I1, a i акже через ре: истоо 20

i г MI ду РСГОЧНИКЯ питания Выхсщ ин i puip/ющет , сил и те ля 2 1 соединен с базч трпиз ист ора 23 и коллектором

чмнзиг tona 21, а эмиттер транзистора 21

,Tvnipi с пнго|)тиру101чим вхоно, i операи.ч мнтц) Vkiiinuvni интсгр,пп|)о 14 Ьача

Р --и, -оря 24 и коллектор транзистора

1 , т i ч п up r) подключены к выводу

1| ,. |,Ч ПЧТ ИМ

,р i „тг ri i регулиротнич наирч . м 11 мгрмт1 P i р;)0отает следующим оЬа:

,П

и nvctc до момента , когда

р- я-О ме гено|1зтора меньшо напряже1 )длн1 я ключ 18 включен и на ofiNiOTKy

1 6/ дения ппдано напряжение Ui. На

ч рсале пуска резистор 0 и резистор

..га 10 образулт делитель напряжения

i -| ЧЦРГС иг1 пхэд интегратора 14 Это

м - иг о фс, 1. чет ток тарчдт конден,,;л. 1-й tot г мора д.л, т е скорость спада

, IT-, м- i i Ч1.о ося напряжения Uin.

i o. пч, гдт конденсатора ингеграгоI к. мочено -- элемент 22 выключен Когда

н/.ное н„,глычеиие инцрлпирующего

усилителя 21 превысит выходное напряжение интегратора 14 на величину 11бэ23, транзисторы 23 и 24 лавинообразно включатся на время разряда конденсатора интегратора 14

Линейно-спадающее опорное напряжение U14 в компараторе 15 сравнивается с выходным сигналом звена гибкой обратной связи 13. Импульс0 нос напряжение с выхода компаратора 15 через инвертирующий усилитель 1C и промежуточный усилитель 17 поступает на управляющий вход ключа 18, который периодически подключает

5 обмотку 6 возбуждения генератора 5 к аккумуляторной батарее 1. Якорь 7 генератора 5 вращается от внешнего механического привода (не показан). Когда напряжение генератора 5 пре0 вышает напряжение батареи 1, включается диод 9 и происходит заряд батареи 1 От напряжения генератора 5 питается нелинейная нагрузка 11, например обмотки двигателя комп5 рессора

При токе возбуждения близком к максимальному, и импульсном потреблении тока нагрузкой 11 при низкой частоте вращения якоря 7 магнитная система маши0 ны близка к насыщению и ее коэффициент передачи уменьшается Вследствие этого уменьшается контурный коэффициент усиления системы преобразователь-генератор иу удшайтся качество регулирования, асле5 довательно, и качество напряжения на нагрузке

Уменьшение коэффициента передачи машины компенсируется увеличениемкоэффициентапередачи

0 модулятора а именно, уменьшением скорости спада линейно-изменяющегося напряжения Ui4

При коэффициентах заполнения, близких к единице, первое управляющее напря5 жение Uio, обратно пропорциональное по величине коэффициенту заполнения, поступает на вход интегратора 14 и уменьшает скорость спада напряжения Ui4 Минимальное значение скорости спада lh соответст0 вует режиму пуска когда коэффициент заполнения равен единице.

Три малых токах наг рузки, высокой частоте вращения генератора, когда коэффициент заполнения невысок, рабочая точка

5 магнитной системы налодится на линейном участке, машина имеет высокий коэффициент передачи, напряжение Uig увеличивается и коэффициент передачи модулятора уменьшается, сохраняя тем самым коэффициент передачи контура регулирования оптимальным. Повышать коэффициент передачи контура регулирования без введения предложенной обратной соязи нецелесообразно, так как в режимах, когда магнитная система генератора 5 ненасыщема. контур регулирования может стать неустойчивым.

Если не корректировать момент, при котором включается разрядный ключевой элемент 22, период повторения опорного напряжения U14 изменяется в широких пределах. Это приводит к увеличению пульсаций напряжения на якоре 7 генератора 5. Стабилизация периода преобразования происходит следующим образом. Выходное напряжение U21 инвертирующего усилителя 21 определяет момент срабатывания ключевого элемента 22. Одновременно с уменьшением скорости спада напряжения Ui4 возрастает напряжение U21, корректирующее период следования Гц, вследствие чего он остается практически неизменным.

Таким образом, введение обратной связи, учитывающей режим возбуждения генератора 5, корректирует коэффициент передачи контура регулирования путем изменения скорости спада пинейно-изменлю- щегося напряжения интегратора. Этим повышается точность стабилизации постоянной составляющей напряжения генератора.

Формула изобретения Устройство для регулирования напряжения генератора, содержащее измерительный орган напряжения, вход которого соединен с выводами дпя подключения якорных обмоток генератора, а выход через

звено гибкой обратной спязи соединен с одним входом компаратор;), к второму пходу которого подключен выход источника опорною напряжения, выполненного в виде интегратира на операционном усилителе, а также транзистор n-p-n-типа проводимости, эмиттер которого соединен с выходом интегратора источника опорного напряжения, промежуточный усилитель, выход которого

соединен с управляющим пходом выходного ключа, силовые пыводы которого предназначены для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом узлы устройства связаны с выводами для подключепия источника питания, отличающее- с я тем. что, с целью повышения качества напряжения на нагрузке за счет стабилизации его постоянной составляющей, дополнительно введены два инвертирующих

усилителя, фильтр низких частот, второй транзистор p-n-p-типа проводимости и два резистора, при этом вход первого инвертирующего усилителя соединен с выходом компаратора, а выходе входом промежуточкого усилителя и входом фильтра низких частот, выход фильтра низких частот подключен к входу второго инвертирующего усилителя и входу интегратора, а также через первый резистор к выводу для подключения положительного полюса источника питания, выход второго инвертирующего усилителя соединен с базой первого транзистора и коллектором второго, эмиттер которого соединен с инвертирующим входом

операционного усилителя интегратора, а база второго и коллектор первого транзистора чорез второй резистор подключены к выводу для подключения положительного полюса источника питания,

3-cm

.-ЈЈ

ИНН hi

J

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования тока возбуждения, преимущественно генераторов постоянного тока автономных энергосистем транспортных средств. Целью изобретения является повышение качества напряжения на нагрузке за счет стабилизации его постоянной составляющей. Особенностью устройства является введение корректирующего сигнала обратной связи, воздействующего на источник пилообразного опорного напряжения. Это достигается изменением скорости спада линейно изменяющегося напряжения интегратора источника путем коррекции времени включения транзисторов, шунтирующих конденсатор интегратора. Введение такой коррекции, учитывающей режим возбуждения генератора, позволяет сохранить период следования сигнала опорного напряжения и тем самым повысить точность регулирования. 1 ил.