Автоматический регулятор возбуждения для синхронных машин Советский патент 1980 года по МПК H02P9/30 

Изобретение относится к электро- . технике и может быть использовано в устройствах для управления электрическ ми синхронными машинами, путем регулирования возбужаения. Известны автоматические регуляторы возбуждения для синхронных машин основанные на сравнении измеряемой вели чины напряжения с заданной lj. Недостатками этих регуляторов жв ляются ограниченность реализуемых законов, сложность схемы управления, недостаточное быстродействие, а также отсутствие ограничения минимального и максимального тока ротора. Известны также автоматические регуляторы, работакяцие на принципе запоминания амплитуды пилообразного напр 1Жения в каждый период сети 2. Недостатками этих регуляторов являются ограниченность реализуемых законов, наличие дискретногю цатчика и усилителя постоянного тока, вносящих псестабильность в управляющий сигнал, а также отсутствие ограничения минимального и максимального тока ротора. Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоматический регулятор возбуждения для электрических машин, содержащий трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазам синхронной машины, а вторичная соединена с входом; генератора опорного пилообразного напряжения, выход которого подключен к одному из входов компаратора, выход кото рого через фазосдвигакидий блок св$ван с управляющим входом, тиристорного преобразователя, питающего обмотку возбуждения электрической машины, а также сумматор, один вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения, а два.щэугих входа через переключатель - к выходу трансформатора тока . Недостатками данного регулятора являются наличие дискретного датчика и

усилителя постодашбго йка, вносящих нестабильность в управляимций сигнал, а также отсутствие ограничения минимального и максимального тока возбуждения, что гфиводит к низкой точности регулирования, и сложность схемы самого регулятора.

Цель изЬбретения- повышение точHocTtf регулирования и упрощение регулятора.

Поставленная цель достигается тем,. что в регулятор дополнительно введены последова5реяьно соединенные синхрониза тор, формирователь прямоугольных импульсов, генератор управляющего пйлообразногб напряжения с конденсатором, шунтирующим коллекторно-эмиттерный переход транзистора указанного генератора, и ограничитель максимального и мйнимальJBoro уровней сигнала генератора, причем вход синхронизатора соединен с выходом сумматора, выход ограничителя уровней подключен к другому входу компаратора электрической машины.

Кроме того, генератор управлякяцего пилообразного напряжения снабжен регулятором наклона фронта управлякяцего напряжения, выполненный, найрИмер, в виде потенциометра, включенного в цепь заряда КонденЬатора указанного генератора.

На фиг. I приверена структурная регулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на элементах регулятора при его работе.

Автоматический регулятор возбуждения управляет электрической машиной I, например, бесщеточной синхронной машиной. Регулятор подключен к трансформатору 2 тока статора с вуоричной обмоткой 3 (4иг. I) и трансформатору 4 напряжения статора. Регулятор содержит разделительный трансформатор 5 напряжения, соединенный с входом генератора 6 опорного пилообразного напряжения, . выход которого подключен к входу компратора 7, сумматор на стабилитроне 8 и резисторах i9-11, вход резистора Ш которого поцклЬчен к разделительному трансформатору 5 напряжения, а вхо,ды стабилитрона 8 или резистора 9 подключаются с помощью соединительных ,1Теремычек через клеммы 12 и 13 к клемм 14, йвлявощейся выводом вторичной обмотки 3 трансформатора, выход которого $|вляется входом синхронизатора, выполJieHHoro на транзисторах 13 и 16 и .стабилитроне 17 уставки, выход синхронизатора соещшен с форШрователем

прямоугольных импульсов на транзисторе 18, подключенном выходом к входу генератора 19 управляющего пилообразного напряжения. Выход генератора 19 управляющего пилообразного напряжения ограничивается по амплитуде сверху и снизу стабилитронами 20 и 21 уставки и сравнивается в компаратрре

7с опорным пилообразным напряжением. Выход компаратора 7 соединен со входом фазосдвигающего блока 22, выход которого соединен с управляющим входом тористоров 23 статического преобразователя.

Питание генератора управляющего пилообразного напряжения осуществляется через клемму 24, которая соеданена с нестабилизированным источником, связанным с сетью переменного тока электрической машины 1.

Устройство работает следующим образом.

Работа регулятора основана на сравнения в компараторе 7 управляющего пилообразного напряжения фаза которого изменяется в соответствии с заданным законом управления, с опорным пилообразным напряжением (фиг. 2 б). При замкнутых клеммах 14 и 13 ток статора суммируется с напряжением -статора на сопротивлениях 9-11. Суммарный сигнал управления синусоидальной формы (4иг. 2 а), изменякяцийся пропорционально углу между фазами напряжения и тока статора, запускает синзс ронизатор на транзисторе 15, транзисторе 16, выполняюще функцию согласукжцего повторителя, и стабилитроне 17, формирующий сигнал треугольной формы (фиг. 2 в), срезанный стабилитроном 17 уставки..

Генератор 19 управлякшего пилообразного напряжения снабжен регулятором наклона развертьюающего фронта, позволяющим изменять положение управлякшего импульса (фиг. 2 з) относительно напряжения питакмцей сети (фиг. § а), обеспечивая настройку регулятора в исходном режиме на требуемый угол зажигания тиристоров статического преобразователя.

8момент, когда сигнал синхронизатора достигает величины уставки стабилит-г рока 17, на транзисторе 18 вырабатываюся прямоугольные импульсы ( фиг. 2 г), запускающие задним фронтом генератор

19 управляаюшего пилообразного напряжения (фиг. 2 д), которое ограничено по величине снизу стабилитроном 21, а сверху - стабилитроном 20. Таким образом осуществляется ограничение максимального и ктнимального угла зажигания тиристоров. Сигнал управляющ пилообразного напряжения сравнивается в компараторе 7с опорным пилообразны напряжением и в момент, когца их разно изменяет свой знак, формируется импул управления (фиг. 2 з), фаза которого изменяется пропорционально изменению фазы сигнала управления. Следовательно, регулятор реагирует на изменение угла между фазами напряжения и тока статора. При преобладании сигнала через резистор 9 фаза импульса управления определяется только током статора - име место регулирование по реактивному току.. Если выбрать фазы трансформаторов 4 и 2 так, что векторы напряжения и тока перпендикул1фны при коэффициенте мощнЬсти машины, равном единице, и номЙ1 альноЙ величине тока статора, а резисторы 9 и 10 взять в соотношении чтобы сигнал напряжения относился к сигналу тока обратно пропорционально величине поперечного реактивного сопротивления машины, то фаза импульса управления будет изменяться пропорционально углу нагрузки машины - углу . поворота оси ротора относительно полй статора. Получаем регулирование по углу нагрузки. При замкнутых клеммах 14 и 12 то статора проходит через стабилитрон 8, положительная верхушка полуволны кото го пропорциональна полному току. Если преобладает амплитуда положительной полуволны (резистор 1О цает значитель но меньший сигнал, чем выход стабилит рона 8) гюлучаем закон регулирования по полному току. --Регулирование по напряжению во все режимах работы регулятора осуществляе ся за счет питания генератора управл5По щего пилообразного напряжения от нестабилизированногх5 источника питания, пооключенного к клемме 24. В качестве фазосдвигающего .блока 2 может быть использована любая из известных схем, например управляемый одновибратор или триггер с временной задержкой. В простейшем варианте в качестве компаратора 7 может быть использован переход транзистора ,. С целью yвeлиJ e- ния стабильности импульса управления , .компаратор целесообразно выполния на операционном усилителе. Формула изобретения t. Автоматический регулятор возбуждения аля синхронных машин, содержащий трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазам (Синхронной машины, а вторичная соеоннена с входом генератора опорного пилообразного напряжения, выход которого подключен к одному из входЬв Компаратора, выход Которого через фазосдвигающий блок связан с управЛ5пощим входом тористорного преобразователя обмотки возбуждения синхронной машины, и сумматор, один вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения, а два других входа через переключатель - к вькоду трансформатора тока, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности регулирования и упрошения, дополййтельно введены последовательно соединенные синхронизатор, формирователь прямоугольных импульсов, генератор управляющего пилообразного напряжения с конденсатором. Шунтирующим коллекторно-эмнтТерный переход транзистора указанного Генератора, и ограничитель максимального и минимального уровней сигнала генератора, причем вход синхронизатора соединен с выходом сумматора, выход .ограничителя уровней подк.пючен к другому входу компаратора. 2. Регулятор по п. I, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью упрощения настройки регулятора, генератор управлякяцего пилообразного напряжения снабт жен регулятором наклона фронта управляющего напряжения, выполненным, например, в вице Потенциометра, включенного в цепь заряда конденсатора указанного генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР № 168879, кл С О8 Q 79/О2, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР N9 235155, кл. Н 02 Р 9/34, 1969. 3.Авторское свидетельство СССР N 534О17, кл. Н 02 Р 9/30, 1976.