Генераторный источник электропитания Советский патент 1992 года по МПК H02P9/44 

а

37

Н

20

:fi

21

Л.

22

к

24

Л

х

33

J4

к8

а

о ел

36

к12

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоном- ных системах электроснабжения с бесконтактными асинхронными генераторами, возбуждаемыми с помощью конденсаторов.

Известны генераторные источники электропитания с асинхронными генераторами, реактивный ток которых регулируется дискретным изменением емкости конденсаторов.

Этим устройствам присуща амплитудная модуляция выходного напряжения и повышенная сложность системы управления.

Известны генераторные источники электропитания, в которых избыточный реактивный ток возбуждения асинхронной машины, генерируемый конденсаторами, компенсируется устройством, содержащим трехфазный тиристорный мост, шины постоянного тока которого замкнуты через дроссель.

Большое количество намоточных изделий (многообмоточных импульсных трансформаторов) затрудняет изготовление и усложняет наладку источника.

Наиболее близким к предлагаемому является генераторный источник электропитания, содержащий асинхронную машину с конденсаторами и трехфазный тиристорный мост с дросселем, блок импульсно-фа- зового управления которого содержит формирователь сигналов управления тиристорами, шесть компараторов, входы которых через многообмоточный трансформатор связаны с выводам асинхронной машины. Сигналы управления тиристорами формируются сравнением напряжений, пропорциональных линейным, с заданным опорным источником напряжения

Поскольку угол открывания тиристоров моста в известном устройстве не может превышать 90 эл. град. (а л /2), то в переходном режиме, в частности при внезапном набросе нагрузки, происходит просадка выходного напряжения генератора, что является недостатком.

Целью изобретения является улучшение качества генерируемой электроэнергии в динамических режимах, а также снижение массы и габаритов устройства.

Генераторный источник электропитания, содержащий асинхронную машину, конденсаторы возбуждения, управляемый трехфазный тиристорный мост, анод первого и катод четвертого тиристоров которого соединены с первым, анод третьего и катод шестого тиристоров - вторым, а анод пятого и катод второго тиристоров - с третьим силовыми выводами асинхронной машины,

катоды нечетных тиристоров связаны с анодами четных через дроссель, а цепи управления тиристоров управляемого ти- ристорного моста связаны с выходом

формирователя сигналов управления тиристорами, входы которого соединены с соответствующими выходами демультип- лексора, сигнальный вход которого соединен через формирователь коротких

0 импульсов с выходом первого компаратора, а адресные входы, соединенные с соответствующими адресными входами первого и второго мультиплексоров, присоединены к выходам соответственно второго, третьего и

5 четвертого компараторов, силовыми выводами асинхронной машины, а также первым, третьим и пятым сигнальными входами второго мультиплексора и вторым, четвертым и шестым входами первого мультиплек0 сора, при этом нечетные входы первого мультиплексора соединены с минусовым, а четные второго - с плюсовым выводами источника опорного напряжения, выход первого мультиплексора соединен с

5 неинвертирующим входом первого компаратора, а выход второго - с инвертирующим входом,

На фиг. 1 приведена принципиальная схема генераторного источника электропи0 тания; на фиг. 2 - эпюры напряжений в точках схемы источника.

Генераторный источник электропитания (фиг. 1) содержит асинхронную машину (AM) 1, силовые выводы 2-4 которой соеди5 нены с конденсаторами 5 возбуждения и входом трехфазного тиристорного моста 6, выполненного на тиристорах 7-12, причем анод первого 7 и катод четвертого 10 тиристоров соединены с первым силовым выво0 дом 12 AM, анод третьего 9 и катод шестого 12 тиристоров - с вторым выводом 3, анод пятого 11 и катод второго 8 тиристоров - с третьим силовым выводом 4 AM, катоды нечетных тиристоров связаны с анодами чет5 ных посредством дросселя 13.

Кроме того, с силовыми выводами AM через резистивные делители 15 напряжения соответственно связаны входы блока им- пульсно-фазового управления тиристорным

0 мостом 14, а именно входы второго 16, третьего 17 и четвертого 18 компараторов, а также второй, четвертый и шестой (четные) сигнальные входы первого 19 и первый, третий и пятый (нечетные) сигнальные вхо5 ды второго 20 мультиплексоров, выходы которых присоединены соответственно к неинвертирующему (прямому) и инвертирующему входам первого компаратора 21, выход которого через формирователь 22 коротких импульсов связан с сигнальным

входом демультиплексора 23, выходы которого присоединены к входам формирователя 24 сигналов управления тиристорами, содержащего элементы ИЛИ 25-30 и выходные каскады 31-36.

Одноименные адресные входы мультиплексоров 19 и 20 и демультиплексора 23 объединены и подключены соответственно к выходами второго 16, третьего 17 и четвертого 18 компараторов. Нечетные сигналь- ные входы первого мультиплексора 19 присоединены к отрицательному, а четные сигнальные входы второго мультиплексора

20- к положительному выводу источника 37 опорного напряжения, Потребителя элект- роэнергии подключается к силовым выводам 2-4 AM.

Генераторный источник электропитания работает следующим образом.

При вращении ротора AM 1 осуществля- ется емкостное самовозбуждение от конденсаторов 5. На силовых выводах 2-4 AM генерируется трехфазная система напряжений Ua. Ub, ис(фиг. 2 диаграмма Уд), которые через делители 15 напряжений поступают на прямые входы компараторов 16-18, а на их инверсные входы - соответственно напряжения, пропорциональные Ua, Ub, Uc. Выходные сигналы компараторов 16-18 (фиг, 2, диаграммы Uie, Ui, Uie), сдвинутые один относительно другого на 120°, осуществляют синхронное переключение каналов мультиплексоров 19 и 20 через 60°, обеспечивая тем самым сравнение компаратором

21мгновенных значений фазных напряже- ний -Uc, +Ub, -Ua, +UC, -Ub, +Ua с опорным напряжение того же знака, что и фазное.

При превышении мгновенным значением напряжения фазы опорного напряжения (на фиг. 2, диаграмма UBX) на выходе компа- ратора 21 (фиг, 2, диаграмма U2i) формируется сигнал на отпирание тиристора. Формирователь 22 коротких импульсов укорачивает длительность импульсов (фиг. 2, диаграмма U22), а демультиплексор 23, за- синхронизированный с мультиплексорами 19 и 20, распределяет их по шести каналам, которые являются входами формирователя 24 сигналов управления тиристоров. Логические элементы ИЛИ 25-30 формирователя сигналов управления производят операцию логического сложения сигналов двух соседних каналов (Q1 и Q2, Q2 и Q3, 03 и 04, 04 и Q5, 05 и 06, 06 и 01), что позволяет получать в один и тот же момент времени два импульса управления по двум из шести каналов - один для тиристора катодной, а другой - для тиристора анодной группы, соблюдая при этом необходимую последовательность включения пар тиристоров (фиг

2, диаграмма ). Усиленные выходными каскадами 31-36 управляющие сигналы через элемент гальванической развязки подаются на соответствующие тиристоры 7-12 трехфазного моста 6.

Емкость конденсаторов 5 определяется коэффициентами мощности AM cos p и нагрузки cos p и выбирается такой, чтобы при их минимальных значениях генераторный источник питания обеспечивал номинальное выходное напряжение. При снижении нагрузки или при увеличении частоты вращения оно возрастает, что приводит к уменьшению угла регулирования а, т.е. к росту потребления реактивного тока тири- сторным компенсатором реактивной мощности, состоящим из тиристорного моста 6 и дросселя 13. Это способствует уменьшению выходного напряжения.

При набросе нагрузки выходное напряжение уменьшается, а угол регулирования увеличивается и при а л /2 тиристорный мост 6 переходит в инверторный режим, отдавая энергию, запасенную в магнитном поле дросселя 13, и препятствуя тем самым уменьшению выходного напряжения. Регулировка выходного напряжения осуществляется изменением опорного напряжения.

В генераторном источнике электропитания используются AM 1 серии 4А, конденсаторы 5 типа МБГ4, тиристорный мост 6 на тиристорах 7-12 типа Т 160, дроссель 15 индуктивностью 100 мГн, компараторы 16- 18 и 21 типа 554САЗ, мультиплексоры 19 и 20 и мультиплексор 23 типа К561 КП2, формирователь 9 коротких импульсов типа 564 АГ1, логические элементы ИЛИ 25-30 типа К561 ЛЕ. Усилители 31-36 выполнены на транзисторах типа КТ 814 с трансформаторным выходом.

Генераторный источник электропитания имеет существенное преимущество, заключающееся в уменьшении кратковременного понижения напряжения при набросе нагрузки (особенно двигательной). Кроме того, турбина, приводящая в движение ротор AM, может иметь произвольное направление вращения, что приводит к изменению чередования фаз напряжений на выходах AM. Предлагаемое устройство по сравнению с известным не критично к этому изменению, что упрощает в процессе монтажа накладку и пуск в эксплуатацию генераторного источника электропитания.

Формула изобретения

Генераторный источник электропитания, содержащий асинхронную машину с первым, вторым и третьим силовыми выводами, подсоединенными к конденсаторам.

входу управляемого трехфазного тиристор- ного моста так, что анод первого и катод четвертого тиристоров тиристорного моста присоединены к первому, анод третьего и катод шестого тиристоров - к второму, анод пятого и катод второго тиристоров - к третьему силовым выводам асинхронной машины, причем катоды нечетных тиристоров соединены с одним, а аноды четных - с другим выводами дросселя, и к входным выводам блока импульсно-фазового управления тиристорным мостом, выполненным в виде источника опорного напряжения, четырех компараторов, формирователя коротких импульсов, формирователя сигналов управления тиристорами, выходы которого соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров управляемого трехфазного тиристорного моста, причем первый и второй выходы формирователя сигналов управления тиристорами связаны с первым тиристором, второй и третий - с вторым тиристором, третий и четвертый - с третьим тиристором, четвертый и пятый - с четвертым тиристором, .пятый и шестой с пятым тиристором, шестой и первый с шестым тиристором, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества генерируемой электроэнергии в динамических режимах, в блок импульсно-фазового управления введены два мультиплексора аналоговых сигналов, демультиплексор, причем первый, третий, пятый сигнальные входы второго и четвертый, шестой и второй входы

первого мультиплексоров аналоговых сигналов попарно объединены и связаны соответственно с третьим, первым и вторым силовыми выводами асинхронной машины,

нечетные сигнальные входы первого мультиплексора аналоговых сигналов присоединены к отрицательному, а четные второго - к положительному выводам источника опорного напряжения, выходы первого и второго

мультиплексоров аналоговых сигналов соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами первого компаратора, выход которого подключен к входу формирователя коротких импульсов,

выходом подключенным к сигнальному входу демультиплексора, прямой вход второго компаратора, объединенный с инверсным входом четвертого, связан с первым силовым выводом асинхронной машины, прямой

вход третьего, объединенный с инверсным входом второго компаратора, - с вторым силовым выводом асинхронной машины, прямой вход четвертого, объединенный с инверсным входом третьего компаратора с третьим силовым выводом асинхронной машины, а выходы второго, третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с первым, вторым и третьим адресными входами первого и второго мультиплексоров аналоговых сигналов и демультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами формирователя сигналов управления тиристорами.

v«

V30