Машинно-вентильный источник трехфазного напряжения стабильной частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M5/48 H02P13/30 

ся относительно индуктора во взаимнпротивоположных направлениях. При вращающемся роторе ЭДС, наводимые этими составляющими в обмотке якоря разнятся по частоте и амплитуде.

Разность частот обеспечивает получение модулированного напряжения в этой обмотке: амплитуда результирущей ЭДС периодически изменяется от значения, определяемого суммой амплитуд ЭДС, до значения, равного разности амплитуд зтих ЭДС. Так как суммируемые ЭДС имеют неодинаковую амплитуду, то модуляции до нуля не происходит. Разница амплитуд суммируемых ЭДС будет тем, больше, чем меньше отношение частоты ЭДС вращения к частоте напряжения возбуждени соответствённс хуже будет и качество кривой напряжения, получаемого с выхода рассмотренного устройства.

Целью изобретения является снижение массо-габаритных показателей и улучшение формы кривой выходного напряжения.

Это достигается тем, что генератор выполнен в виде двух асинхронны преобразователей частоты, роторы которых жестко связаны между собой, трехфазная якорная обмотка одного из преобразователей подсоединена к нулевым точкам трех уложенных в одни и те же Г1азы трехфазных якорных обмоток другого,выходы этих обмоток сдинены с входами полупроводниковых коммутаторов, причем к первому входу каждого коммутатора подсоединена одна из фаз первой якорной обмотки, к второму - сдвинутая на по отношению к указанной фазе фаза второй якорной обмотки, а к третьему сдвинутая на 240 фаза третьей якорной обмотки, трехфазная обмотка возбуждения одного из синхронных преобразователей подключена -к источнику фиксированной частоты с обратным порядком чередования фаз по отношению к обмотке возбуждения другого асинхронного преобразователя.

На чертеже представлена функциональная схема машинно-вентильного источника.

Машинно-вентильный источник состоит из асинхронного преобразователя 1 частоты с одной трехфазной яконой обмоткой и асинхронного преобразователя 2 частоты с тремя трехфаными якорными обмотками. Конструктивно преобразователи совмещены в одном корпусе. Якорные обмотки преобразователя 2 соединены с СИЛОВЕЛМИ полупроводниковыми преобразователями 3 , 4 и 5 .

Пакеты роторов преобразователей жестко соединены друг с другом, обмки преобразователей выполнены на однаковое число полюсов.

Назначение асинхронных преобразоватепей заключается в генерировании трех трехфазных модулированных напряжений, при этом огибаюпше амплигуд кривых напряжений каждой системы должны быть сдвинуты относительно друга на на 1/3 их периода. С этой целью обмотки роторов преобразовател питают трехфазным переменным током стабильной частоты, причем чередование фаз напряжения на зажимах обмоток выбрано так, чтобы направление вращения поля возбуждения в одном преобразователе совпадало с направлением вращения ротора, а в другом было бы встречным; обмотка якоря преобразователя 1 выполнела по типу Обычных обмоток трехфазных машин переменного тока и соединена в звезд или треугольник. Обмотка якоря преобразователя 2 выполнена из трех идентичных, уложенных в одни и те же пазы, систем трехфазных обмоток, при этом обмотки в пределах каждой системы соединены в звезду. Выводы обмотки якоря преобразователя 1 соединены с нулевыми точками трехфазных обмоток якоря преобразователя 2.

Машинно-вентильный источник работает следующим образом.

Обмотки возбуждения преобразователей питают синусоидальным переменным током стабильной частоты. Преобразователи выполнены так, чтобы при их вращении частота ЭДС, наводимых в обмотках якоря, в несколько раз превышала частоту тока, которым питают обмотки возбуждения. Кроме того, обмки возбуждения преобразователей подключены так, чтобы направления вращения .создаваемых ими магнитных полей были взаимно-противоположными. В обмотках якоря преобразователей наводится ЭДС, разность частот которых не зависит от скорости вращения вала и равна удвоенной частоте тока возбуждения.

Обмотки якоря преобразователя 1 соединены последовательно с обмотками якоря преобразователя 2, поэтому кривая результирующей ,ЭДС, действующей в контуре, составленном обмоткой преобразователей 1 и 2, определяется суммой мгновенных значений кривых ЭДС этих обмоток.. В связи с тем, что частоты суммируемых ЭДС отличаются, результирующая ЭДС оказывается промодулированной по амплитуде, при этом частота изменения огибающей амплитуды модулированного напряжения также равна удвоенной частоте тока возбуждения.

Фаза изменения огибающей определяется начальным углом сдвига фаз суммируемых ЭДС. Углы сдвига фаз между ЭДС обмотки ОА и ЭДС обмотки ОА, ЭДС обмотки ОА и ЭДС обмотки , ЭДС обмотки ОА и ЭДС обмотки разнятся на 1/ периода ЭДС преобразователя 2, в результате .чего огибающие амплитуд результирующих ЭДС контуров ОА-О.А, OA-OI Bi , OA-OiCi

оказываются сдвинуты относительно друг друга на 1/3 периода огибающих

Мз-за пространственного сдвига осей ЭДС обмотки ОВ остает от ЭДС обмотки ОА на I/O периода, на 1/3 периода также отстает ЭДС обмотки , от ЭДС обмотки Oj BI . По этой причине результирующая ЭДС контура OB-OBj. отстает от результирующей ЭДС на 1/3 их периода, огибающие же амплитуд результирующих ЭДС практически совпадают. По аналогичным причинам результирующая ЭДС контура отстает по фазе от результирующей ЭДС контура ОА-ОА на 2/3 периода, огибающие кривых пр этом совпадают.

Таким образом, в контурах OB-OBg, ОС-О,,С2, генерируется первая система трехфазных;ЭДС, промодулированных по одной огибающей кривой.

Аналогично в контурах , ОВ-Ог С2, ОС - О.,,А генерируется вторая система трехфазных ЭДС, промодулированных так, что огибающая амплитуд сдвинута относительно огибающей первой системы на 1/3 ее периода,- а в контурах OA-Oj.,Cj, OB-OjAg, ОС-О2,В2, - третья система трехфазных ЭДС, огибающая амплитуд которых сдвинута относительно огибающей первой системы на 2/3 периода .

Выводы обмоток преобразователя 2 подключают к полупровсдниковому преобразователю, собранному на основе трех трехфазных реверсивных выпрямителей. Реверсирование напряжения Шззпрямителей осущестш:яется в моменты минимальной -. плитуды напряжения соответствующей трехфазной системы. Таким образом на выходе преобразователя получают трехфазное напряжение с частотой, равной половине частоты изменения кривой, огибающей амплитуды модулированного напряжения( или, что одно и то же, равной частоте тока возбуждения.

Питание полупроводникового преобразователя от трех трехфазных систем модулированных ЭДС позволяет получать на выходе трехфазное напряжение по форме, близкое к синусоиданому без использования относительно рложной системы управления вентилями преобразователя и применения громоздких выходных фильтров. Получение Зсщанной глубины модуляции или

ее регулирование в устройстве не связано с какими-либо трудностями и достигается соответствующим подбором соотношений чисел витков обмотки якоря ;Преобразователей 1 и 2, соотношением чисел витков обмоток возбуждения или соотношением токов зтих обмоток.

Формула изобретения

0

Мащинно-вентильный источник трехфазного напряжения стабильной частоты, содержащий генератор, якорные обмотки которого соединены с тремя

5 полупроводниковыми коммутаторами, и трехфазный источник фиксированной частоты, подключенный к обмоткам возбуждения генератора, отличающийся тем, что, с целью снижения массо-габаритных показате0лей и улучшения формы кривой выходного напряжения,генератор выполнен в виде двух асинхронных преобразователей частоты,роторы которых жестко связаны между собой а трехфазная якор5йая обмотка одного из преобразователей подсоединена к нулевым точкам трех уложенных в одни и те же пазы трехфазных якорных обмоток другого, выходы этих обмоток соединены с вхо0дами полупроводниковых коммутаторов, причем к первому входу каждого коммутатора подсоединена одна из фаз первой якорной,обмотки, к второму - сдвинутая на 120° по отношению к указан5ной фазе фаза второй якорной. ки, а к третьему - сдвинутая на24сР фаза третьей якорной обмотки, трехфазная обмотка возбуждения одного из асинхронных преобразователей подключена к источнику напряжения фик0сированной частоты с обратным чередованием фаз по отношению к обмотке возбуждения другого асинхронного преобразователя.

Источники информации,

5 при 1ятие во внимание при экспертизе

1.Коробан Н.Т. Электроснабжение летательных аппаратов. М., Машиностроение, 1975, с. 207, рис. 10.8.

2. Ситник Н.Х, Силовая полупровод0никовая техника, М.,Энергия 1968, с. 287, рис. 6-1а.

3 Брускин Д.Э. Генераторы, возбуждаемые переменным Током. М., ёысщая школа 1974, с. 21, рис. 1.13.

. -f

/ I ч itf f f

4-.- .

-0 -0