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

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам возбуждения бесщеточных синхронных генераторов, и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, к которым предъявляются повышенные требования по надежности и качеству выходного напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем исключения аварийных режимов при выходе из строя обоих широтно-импульсных регуляторов.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для возбуждения бесщеточного синхронного генератора для случая однотипных основного и резервного широтно- импульсных регуляторов; на фиг.2 - то же для случая выполнения основного широтно- импульсного регулятора на микропроцессоре с блоком самодиагностики.

Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора содержит однотипные широтно-импульсные регуляторы 1 и 2, подключенные своими входами к шинам синхронного генератора 3, управляемый выпрямитель 4, подключенный выходом к обмотке возбуждения возбудителя 5, а входом - к якорной обмотке подвоз- будителя 6. блок 7 управления управляемым выпрямителем 4, неуправляемый выпрямитель 8, выходом подключенный к обмотке возбуждения синхронного генератора 3, а входом - к якорной обмотке возбудителя 5, блок диагностики 9, состоящий из логических элементов ИЛИ 10, НЕ 11, 2-2- 2И-ЗИЛИ12, 2-2-2И-ЗИЛИ-НЕ 13, 2ИЛИ-НЕ 14, звена 15 диагностики основного широтно-Импульсного регулятора 1, звена 16 диагностики резервного широтно- импульсного регулятора 2 и реле 17 напряжения.

Звено 16 диагностики имеет три выхода 18,19 и 20, звено 15 диагностики, идентичное звену 16 диагностики, имеет три выхода 21,22 и 23. Звено 15 диагностики и логический элемент 2-2-2И-ЗИЛИ 12 составляют узел 24 диагностики основного широтно- импульсного регулятора с прямым выходом 26 Исправен.

Узел 26 диагностики резервного широт- но-импульсного регулятора состоит из звена 16 диагностики и логического элемента 2-2-2И-ЗИЛИ-НЕ 13 и имеет инверсный выход 27 Неисправен.

Регуляторы 1 и 2 имеют выходы 28 и 29, где формируются импульсы широтно-им- пульсной модуляции, и дополнительные выходы 30 и 31 формирователей импульсов синхронизации соответственно. Аналоговые широтно-импульсные регуляторы 1 и 2 выполнены по традиционной схеме и включают в себя датчики 32 напряжения и источники 33 опорного напряжения (фиг.2).

При выполнении регулятора 1 на основе

микропроцессора, узел диагностики (фиг.2) представляет собой комплекс программных средств самодиагностики микропроцессорного блока 34. В этом случае указанные

0 средства условно можно объединить в узел 24, функционирующий под воздействием импульсов управления, поступающих по шинам 35.

Блок 7 управления управляемым выпря5 мителем снабжен на входе логическим элементом 2-2И-2ИЛИ.

Узлы 24 и 26 диагностики резервного широтно-импульсного регулятора и основного широтно-импульсного регулятора под0 ключены соответственно инверсным выходом 27 Неисправен и прямым выходом 25 Исправен к входам логического элемента 2ИЛИ-НЕ 14.

Выходы 28 и 29 основного и резервного

5 широтно-импульсных регуляторов подсоединены соответственно к одним из входов первой и второй группы входов логического элемента 2-2И-2ИЛИ, подсоединенного другим входом первой группы входов к пря0 мому выходу 25 Исправен узла диагностики основного широтно-импульсного регулятора, а другим входом второй группы входов - к выходу логического элемента 2ИЛИ-..Е 14.

5 Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора работает следующим образом.

Напряжение с шин синхронного генератора 3 подается на входные цепи регулято0 ров 1 и 2, которые формируют сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поступающие на блок 9 диагностики.

На выходе реле 17 напряжения формируется сигнал логической единицы, если на5 пряжение синхронного генератора 3 меньше номинального, и логического нуля, если напряжение генератора 3 больше номинального.

Выход 18(21) звена 16(15) диагностики

0 является выходом идентификатора ШИМ, т.е. на нем формируется сигнал логической единицы только тогда, когда на выходе 29(28) имеет место сигнал ШИМ; выход 19 (22) является выходом идентификатора фор5 сировки, т.е. на нем сигнал логической единицы будет только тогда, когда на выходе 29(28) вырабатывается сигнал форсировки; выход 20(23) является выходом идентификатора расфорсировки, т.е. на нем сигнал логической единицы имеет место только тогда,

когда на выходе 29(28) вырабатывается сигнал расфорсировки (развозбуждения).

На инверсном выходе 27 Неисправен узла 26 диагностики сигнал логического нуля имеет место в следующих случаях: если на выходе 29 - сигнал ШИМ; если на выходе 29 и на выходе реле 17 напряжения -сигналы логической единицы; если на выходе 29 и на выходе реле 17 - сигналы логического нуля. Указанные ситуации соответствуют исправной работе резервного широтно-имлульс- ного регулятора 2.

В аналогичных ситуациях, связанных с основным широтно-импульсным регулятором 1, на прямом выходе 25 Исправен его узла 24 диагностики - сигнал логической единицы. Следовательно, сигналы на выходах узлов 24 и 26 диагностики используются для сигнализации о неисправностях широт- но-импульсных регуляторов. При этом для диагностики одного из регуляторов не требуется сигналов параллельно работающего регулятора, т.е. узлы 24 и 26 диагностики используют в системах с любым количеством РН для обнаружения неисправностей регуляторов.

При выходе из строя основного широт- но-импульсного регулятора 1 на прямом выходе 25 Исправен его узел диагностики устанавливается нулевой логический уровень, при этом на вход блока 7 управления проходит сигнал резервного широтно-им- пульсного регулятора 2.

При выходе из строя двух широтно-им- пульсных регуляторов 1 и 2 на выходе логического элемента 14 и выходе 25 узла диагностики основного широтно-импульс- ного регулятора имеют место нулевые логические уровни.

При этом логический элемент 2-2И- 2ИЛИ блока 7 управления формирует нулевой логический уровень, соответствующий развозбуждению синхронного генератора 3.

При использовании микропроцессора, последний вычисляет значение управляющего воздействия в соответствие с измеренным напряжением синхронного генератора 3 и на выходе 28 основного регулятора обеспечивает в каждом такте квантования необходимую длительность импульса напряжения, т.е. формирует сигнал ШИМ.

В качестве фоновых задач микропроцессор запускает программы самодиагностики, которые обеспечивают контроль за состоянием всех блоков регулятора 1, и в случае их исправной работы на выходе 25 имеет место сигнал логической единицы.

Применение микропроцессора с самодиагностикой для целей регулирования напряжения синхронного генератора

позволяет легко определить неисправного регулятора 1, так как блок самодиагностики позволяет не только обнаружить отказ регу лятора, но и вывести информацию о место 5 сбоя и его причинах, т.е. в этом случае значительно сокращается время на поиск и устранение неисправности.

Использование программных средств диагностирования позволяет сократить ап- 0 паратное обеспечение, а использование широтно-импульсного способа регулирования позволяет исключить цифроаналоговый преобразователь.

Таким образом, схема блока диагности- 5 ки при уменьшении количества логических элементов (фиг.2), исключении трехфазных трансформатора и выпрямителя, составляющих датчик напряжения генератора, значительно упрощается, что ведет к 0 повышению технологичности изготовления всего устройства и к его удешевлению.

Использование одного датчика напряжения вместо двух (в резервном.регуляторе и в блоке диагностики) уменьшает массога- 5 баритные показатели устройства и при этом практически не снижается его надежность, так как измерительные трансформатор и выпрямитель работают в облегченном режиме, близком к холостому ходу, что обеспечивает 0 их высокую надежность.

В устройстве практически без усложнения блока диагностики исключаются аварийные ситуации, связанные с выходом из строя двух регуляторов. При этом выход из 5 строя любого регулятора может быть своевременно выявлен, за счет чего повышается надежность работы устройства.

Формула изобретения

0 Устройство для возбуждения бесщеточного синхронного генератора, содержащее управляемый выпрямитель, выходом подключенный к обмотке возбуждения возбудителя, блок управления управляемым

5 выпрямителем, снабженный на входе логическим элементом 2-2И-2ИЛИ, основной и резервный широтно-импульсные регуляторы, подсоединенные выходами соответственно к одному из входов первой и второй

0 групп входов указанного логического элемента 2-2И- ИЛИ, узлы диагностики основного и резервного широтно-импульсных регуляторов, причем узел диагностики основного широтно-импульсного регулятора

5 выполнен с прямым выходом Исправен, подключенным к другому из первой группы входов логического элемента 2-2И-2ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы путем исключения аварийных режимов при выходе из

строя обоих широтно-импульсных регулято ров, введен логический элемент 2ИЛИ-НЕ, а узел диагностики резервного широтнп- импульсного регулятора выполнен с инверсным выходом Неисправен, подключенным к одному из входов логического элемента 2ИЛИ-НЕ, другой вход которого соединен с выходом Исправен узла диагностики основного широтно-импульс- ного регулятора, а выход - с другим входом второй группы входов логического элемента 2-2И-2ИЛИ.

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в автономных системах электроснабжения и позволяет повысить надежность устройства. Последнее содержит управляемый выпрямитель 4, выходом подключенный к обмотке возбуждения возбудителя 5. блок управления 7 управляемым выпрямителем 4, основной 1 и резервный 2 широтно-имлульсные регуляторы, узлы диагностики 24 и 26 регуляторов 1 и 2, логический элемент 2 ИЛИ-НЕ 14, реле напряжения 17 синхронного генератора 3 и логический элемент НЕ 11. Особенность работы устройства состоит в том, что при выходе из строя регуляторов происходит развозбуждение синхронного генератора 3. 2 ил. w fe О 00 о о ю

Фиг г