Устройство для регулирования частоты синхронного генератора Советский патент 1977 года по МПК H02P11/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах цля регулирования частоты выходного напряжения синхронного генератора с приводным двигателем постоянного тока, в частности, в судовых электроэнергетических системах.

Известны устройства для регулирования частоты синхронного т енератора, приводимого во вращение двигателем с блоком статического возбуждения, выполненным, например, в виде тиристорного ключа, содержащие преобразователь напряжения синхронного генератора в постоянное напряжение, пропорциональное его частоте, а также формирователь пилообразного напряжения, датчик тока возбуждения и устройство сравнения, основанные на сравнении сигналов, изменяющихся по величине в соответствии с величиной тока возбуждения приводного двигателя.

Однако такие устройства требуют наличия независимых источников питания для якорной цепи и обмотки возбуждения пр::водного двигателя.

Этот недостаток устраняется в устройствах для регулирования частоты синхронного генератора, приводимого во вращение двигателем с блоком статического возбуж5 дения, выполненным, например, в вице ти- ристорного ключа, содержащих основной канал регулирования, выход которого через усилитель подключен к блоку статического возбуждения, в состав которого входит фор-

0 мирователь прямоугольных импульсов на входе, выход которого подключен на вход формирователя пилообразного напряжения с амплитудой, пропорциональной регулируемой части периода.

Однако в таких устройствах, сочетающих

выпрямительный и инверторный режим формирования выходного напряжения из отрезков напряжения питающей сети и циклическое изменение углов открывания тиристоров с

0 повыщенной частотой, точность регулирования и быстродействие ухудшаются инерционностью цепи управления тиристорами, импульсного трансформатора и измерительного органа, вследствие того, что не может быть организован сигнал, управляющий тиристорами ранее, чем через несколько миллисекунд тгосле изменения амплитуды входного сигнала. Кроме того, процесс регулирования требует работы всех элементов схемы во всех режимах, что увеличивает вероятность отка за устройства и усложняет его схему. Цель изобретения - повышение точности регулирования частоты синхронного генератора путем исключения инерционности и повышение надежности путем осуществления работы устройства в режиме переключения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования частоты синхронного генератора, приводимого во враще ние двигателем с блоком статического возбуждения, выполненным, например, в виде тиристорного ключа, содержащее основной канал регулирования, выход которого через усилитель подключен к блоку статического возбуждения, состоящий из формирователя прямоугольных импульсов на входе, выход которого подключен на вход формирователя пилообразного напряжения с амплитудой, пропорциональной регулируемой части перио да, снабжено дополнительным каналом ре- гулирования, работающим в... режиме переклю чения с основным каналом, входным сепаратором, вход которого подключается на напр { ление генератора, а выход - на входы основного и дополнительного каналов регулирования, причем основной канал регулирования снабжен вторым формирователем 1;рЯМО ТОЛЬЕЫХ ИМПуЛЬСОВ. ВХОД КОТОРОГО подключен на выход формирователя пилообразного напряжения, а выход является выхоцоь основного канала регулирования; дополнительный канал выполнен в виде пос.яедоватольно соединенных б.пока статического напряжения, порогового элемента и блокинг-формирователя, выход которого поцк.чючен на вход усилителя блока статмческого возбуждения. lia фиг. 1 изображена блок-с хема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - времен- пая диаграмма, поясняющая работу основного канала регулирования устройства; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема устройства, Устройство для регулирования частоты си:-1хрошюго генератор 1 содержит синхронный генератор 1, приводимый во вращение двигателем 2 с устройством для его статического возбрхдения 3, выполненным, например, в виде тиристорного ключа, и основной канал регулирования 4. В состав канала 4 входит формирователь прямоугольных импульсов 5. выход которго подключен на вход формирователя пилообразного напряжения 6 с амплитудой, пропорционал ной регулируемой части периода, а выход формирователя пилообразного напряжения 6 на вход формирователя прямоугольных импульсов 7. Для повышения точности регулирования частоты синхронного генератора 1 и повышения надежности устройства последнее снабжено дополнительным каналом регу.пирования 8, работающим в режиме переключения с основным каналом 4. В состав канала входит система стабилизации напряжения 9 канала 8, вход которой подключен . на напряжение генератора 1 через пороговый элемент 10, выход которого подключен на вход блокинг-формирователя 11. При этом предлагаемое устройство выполнено с входным сепаратором 12, вход которого подключен на напряжение генератора 1.. а выход - на независимые основной 4 и дополнительный 8 каналы регулирования. Выход формирователя прямоугольных импульсов 7 и выход блокинг-формирователя 11 подключены через усилитель 13 на обмотку возбуждения приводного двигателя 2. Входной сепаратор 12 (см. фиг. 3) содержит понижающие трансформаторы 14 и 15 с двухполупериодным выпрямлением и измерительный трансформатор 16. Усилитель 13 содержит составной транзистор 17 и трансформатор 18. При номинальном или превращающем но-« минальное значении частоты напряжение синхронного генеоатооа 1 через понижающий трансформатор 14 сепаратора 12 подается в основной канал регулирования 4 на формирователь прямоугольных импульсов 5, образующий прямоугольные импульсы, равные по длительности половине периода Т напряжения синхронного генератора . Выход формирователя 5 подключен на вход формирователя пилообразного напряжения 6 с амплитудой, пропорциональной регулируемой части периода Т , а выход формирователя 6 - на вход формирователя прямоугольных импульсов 7 для повышения коэс)фициента усиления выходного импульса. С выхода Формирователя 7 импульс подается на составной транзистор 17 усилителя 13, коллекторный нагрузой которого является обмотка возбуждения двигателя 2. При номинальном или повышенном значении частоты напряжения генератора 1 в дополнительном канале 8 поооговый элемент 10 открыт, и блокинг-формирователь ц не может организовать отпирающий сигнал тиристорного ключа 3. При увеличении частоты напряжения генератора 1 возрастает слктельЕость импульса напряжение: формирователя 5 ( U ) и увеличиваетсн продолжительность импульса напряжения формирователя пилообразного напряжения 6 ( LT ). Это вызывает увеличение импульса напряжения формирователя прямоугольных импульсов 7 ( U-, ) и возрастание тока в обмотке возбуждения двигателя 2, что вызывает уменьшение скорости его вращения. При уменьшении частоты напряжения генератора 1 вступает в действие дополнительный канал регулирования 8. Возбужде ние двигателя 2 в этом случае осуществля ется через понижающий трансформатор 18 усилителя 13 с помощью управляемого тиристорного ключа 3. При восстановлении частоты генератора 1 тиристоркый ключ 3 не получает отпирающий сгтгнал и канал регулирования 8 отключается. Отпирающий сигнал формируется с помощью измеритель ного трансформатора 16, подключенного на напряжение генератора 1. Питание канала регулирования 8 обеспечивается трансформа тором 15, причем одна из его вторичных обмоток подключена на систему стабилизации напряжения 9 канала 8. Измерительным элементом канала 8, реагирующим на снижение частоты генератора, является поро говый элемент 10. При уменьшении частоты напряжения генератора 1 ниже уставки срабатывания порогового элемента Ю последний, закрывается и на выходе его появляется напряжение. При этом на выходе блокинг-формирователя 11 появляется импульс, открывающий тиристорный кпюч 3 через усилитель 13. На обмотку возбуждения двигателя 2 поступает импульс от трансформатора 18, пропорциональный умен шению частоты напряжения генератора 1, Зто вызывает уменьшение тока возбуждения двигателя 2 и увеличивает скорость его вращения. Регулирование частоты напряжения генератора с помощью двух независимых каналов регулирования - основного и дополнительного, работающих в пропорциональном широтно-импульсном режиме, позволяет избежать инерционность системы регулирования частоты синхронного генератора, повысить точность регулирования и быстродействие устройства. Кроме того, работа устройства в режиме переключения существенно повышает его надежность и упрощает его обслуживание, настройку и ремонт. ормула изобретения Устройство для регулирования частоты синхронного генератора, приводимого во вращение двигателем с блоком статического возбуждения, выполненным, например, в виде тиристораого ключа, содержащее основной канал регулирования, выход которого через усилитель подключен к блоку статического возбуждоння,состоящий из формирователя прямоугол)ных импульсов ка входе, выход которого подключен на вход формирователя пилообразного напряжения с амплитудой , пропорциональной регулируемой части периода, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем исключения инерционности и надежности иутем осуществления работы в режиме переключения, оно снабжено дополнительным каналом регулирования, работающим в режиме переключения с основным каналом, входным сэпаратором, вход которого подключается на напряжение генератора, а выход - на Ьходы основного и дополнительного каналов регулирования, причем основной канал регулирования снабжен вторым формирователем прямоугольных импульсов, вход которого подключен на выход формирователя пилообразного напряжения, а выход является выходом основного канала регулирования; дополнительный канал выполнен в виде последовательно соединенных блока статического напряжения, порогового элемента и блокинг-формирователя, выход которого подключен на вход усилителя блока статического возбуждения.