Автономная система электроснабжения Советский патент 1978 года по МПК H02P9/42 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть ис- пользовано при построении автономных систем электроснабжения (СЭС) подвижных объектов с переменной скоростью вращения 5 вала электрического генератора для получения стабильной вьтходной частоты, а также при построении сетевьпс стабилизаторов повышенной частоты.

Известны СЭС, содержащие синхронный ю генератор, подключенный к его выходу непосредственный преобразователь частоты на полностью управляемых ключевых элементах с циклическим алгоритмом управления и блок уп|завления (23 , причем блок управления15 вьшолнен в виде эталонного генератора, сумматора частот синхронного и эталонного генератора, умножителя частоты и основного распределителя импульсов Llj. Недостатком известных СЭС является относительная20

сложность блока управления в варианте с электронным сумматором частот ЗТ.

Для упрощения СЭС в предлагаемой системе умножитель частоты включен между сумматором частот синхронного и эталон- 25

ного генераторов и основным распределителем импульсов,

При этом в качестве cyMMaTORfi может быть использован нагруженный на иг. зуктивно-емкостньй фильтр вспомогательный непосредственный преобразователь частоты, управляющие цепи ключевых элементов которого связаны с выходами дополнительного распределителя . импульсов, вход которого соединен с эталонным генератором,

Умножитель частоты может быть выполнен в виде соединенных последовательно Генератора линейно изменяющегося напряжения, схемы запоминания и управляемого генаратора, а также делителя частоты, вход которого подключен к вьпсоду управляемого генераторь, а выход - к схеме запо минания.

Кроме того, делитель частоты, входящий в умножитель частоты, может быть вьтолнен в виде соединенных последовательно синхронного делителя и кольцевого савигак шего регистра, парафазные выходьт которого подключены к входам основного распределителя импульсов. На фиг. 1 дана структурная схема описьгоаемой СЭС; на фиг, 2 - структурная схема сумматора частот} на фиг. 3 - структурная схема умножителя частоты; на фиг, 4 диаграммы, поясняющие принцип стабилизаПИИ вьлодной частоты преобразователя с непосредственной связью при питании от ге нератора с переменной скоростьювращения вала; на фиг. 5 - пример возможного выполнения вспомогательного преобразователя в режиме cy /Iмиpoвaния частот; на фиг, 6 пример возможного выполнения непосредствен ного преобразователя частоты. Автономная СЭС состоит из синхронного |генератора 1 с переменной скоростью вращения вала, обмотки которого подключены к преобразователю 2 с непосредственной связью, и блока 3 управления, выполненного в BTiaft эталонного генератора 4 (частоты к1 Ь сумматора 5 частот эталонного и синхронного генераторов, умножителя 6 частоты и основного распределителя 7 импульсов. Сумматор 5 выполнен в виде на груженного на индуктивно-емкостный фильтр 8 вспомогательного непосредственного преобразователя 9 частоты, работающего в режиме суммирования частот синхронного 1 и эталонного 4 генераторов. Управляющие цепи кпючевьж элементов преобразователя 0 соединены с выходами дополнительного распределителя 10 импульсов, вход которого соединен с эталонным генератором 11 ушестеренной частоты 61 . Умножитель 6 частоты выполнен в виде соединенных последовательно генератора Х2 линейно изменаюшегося напряжения, 13. апоминания и управляемого генератора 14, а такж целителя 15 частоты, вход которого связан с выходом управляемого генератора, а вьгхоо со схемой запоминания. Делитель 15 частоты выполнен в виде соединенных последовательно синхронного делителя 16 и кольце. вого сдвигандцего регистра 17, парафазные выходы которого подключены к входам основного распределителя 7 импульсов. На сумматор частот 5 (преобразователь 9) поступает itT -фазное входное напряжение с генератора 1. Рассмотрим пример для С71учая ш 6, Временные диаграммы этого напряжения показаны на 4иг, 4, а, С выхода распределителя 10 импульсов на управляющие цепи ключевых элементов преобразователя 9 частоты подают импульсы управления (см. фиг. 4, б) так, что на его вьпсоде формируется напряжение 11 являющееся результатом циклического подключения на равные промежутки времени фаз питающей сети с обратным порядком их чередо вания (А, Г, Е, , С, Bj А). После фильтрации это напряжение имеет BHAtf Ci r. см, 4, в), а час1-ота I этого напряжения опрецеляется ао. формуле;. г I/TKI - частота включения одного из ключевых элементов преобразователя 9 частоты; 1 - частота напрян1ения генератора 1 (или в общем случае сети). Таким образом, на вьгходе преобразователя 9 частоты получают синусоидальное напряжение, частота которого равна сумме частрт синхронного и эталонного генераторов | (под частотой эталонного генератора (понимается частота подачи ;импульсов-.управ пения на ключевые элементы преобразователя пения ня ключевые ЯЛЙМРНТЫ ппепйпяяпвятеля 9 частоты). Напряжение и j (см. фиг. 4, в) подают на умножитель 6 частоты, на выходе которого формируют сигнал с частотой, увеличенной W раз. Наиболее целесообразно выбирать И .2 t. ж , где & - количество синхронных делителей с коэф4 1Циентом деления 2. Напряжение на вьпсоде синхронного делителя 16 имеет вид, показанный на г, 4, г, Кольцевой сдвигающий регистр 17 обеспе-; чивает формирование на выходе распределителя 7 импульсов, подключенного к параI фазньм выходам регистра 17, напряжения, показанного на фкг, 4, д Тем самьм удается использовать делитель 15 частоты в качестве распределителя импульсов. Импульсы управления (см. фиг. 4, д) ключевыми элементами преобразователя 2 с непосредственной связью подают так, чтобы обебпечить формирование напряжения U g на нагрузке путем циклического подключения фаз генератора 1 на равные промежутки времени с прямым порядком их чередования (А, В, С, Д, Е, Г). Частота , основной гармоники на выходе преобразователя 2 часДоты с непосредственной связью при п5рядке чередования фаз опрецелйется по формуле - насюта. включения дного из ключевых элементов преобразоваеля 2 частоты с непосредств.енной связью, ак как щ - i с - это не что иное, ка 1 то f ,xi 4.f,,0rcioaa идно, что частота. на выходе преобрарват1аля 2 определяется частотой эталонноР5 генератора и ие зависит от изменения астоты генератора с переменной скоростьк. jspameHKH вела.

S

Формула

обрет ения

в 3

1.Автономная система электроснабжения, содержащая синхронный генерато{1 с переменвой скоростью вращения вала, lioaключенный к его выходу непосредственньЛ преобразователь частоты на полностью управляемых ключах в блок управления, выполненный в виде эталонного генератора, сумматора частот синхронного и эталонного генератора, умножителя частоты и основногО распределителя импульсов, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощения, умножитель частоты включен между cyMMaTopoMl acTOT и основным распределителем импульсов.

2.Система по п, 1, отличающаяся тем, что сумматор вьтолнен в виде нагруженного на индуктивно-емкостной фильтр вспомогательного непосрецственного преобразователя частоты, управляющие цепи 1диочевь1Х элементов которого связаны с выхо ми дополнительного распределителя импульсой вход которого соединен с эталонным генератором.

3.Система по пп. 1 и 2, о т л и чающая с я тем, что умножитель

частоты выполи(н в вице соединенных последовательно генератора линейно изменяющегося напряжения, схемы запоминания н управляемого генератора, а также целителя частоть, вход которого связан с. выходом управляемого генератора, а вьтход - со схемой запоминания. ,

4. Система по пп. 1-3, о т л и ч а Jo щ а я с я . тем, что делитель частоты, входящий в умножитель частоты, выполнен в виде соединенных последовательно синхронного делителя и кольцевого сдвигающего регистра, парафазные вь1ходы которого подключены к входам основного распределителя

импульсов,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Мьшык Г, С, Исследование и разработка способов преобразования электроэнерг с помощью статических преобразователей . Диссертация на соиск. уч. ст. к. т. н. М., МЭИ, 1972, с. 383-397.

2.Патент США № 3170107, кл. 321-7 16.02.65.

3.Авторское свидетельство № 349342, кл. %01 R 23/00//, Н 03 К 5/01, 29.07.68.

г.1

1Л,сГ.