Автономная система питания стабилизирован-НОй чАСТОТы Советский патент 1981 года по МПК H02P9/42 H02J3/00 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в автономных источниках электропитания с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.

Известна автономная система питания стабилизированной частоты 1.

Система содержит высокочастотный генератор с регулятором возбуждения с приводом переменной скорости, статический преобразователь частоты (СПЧ) с непосредственной связью с системой управления и электромашинный фильтр, состояший из асинхронного двигателя (АД), пофазно соединенного со статическим преобразователем (АД), и генератора стабильной частоты и напряжения. Стабилизация частоты этого генератора осушествляется с помош,ью устройства стабилизации частоты. При изменении частоты врашения ВЧ-генератора напряжение на его клеммах поддерживается постоянным путем регулирования тока в обмотке возбуждения.

При работе на максимальных частотах рабочего диапазона происходит значительное увеличение индуктивного сопротивления Хк и углов коммутации, что в некоторых случаях приводит к срыву нормальной работы преобразователя. Основной же недостаток такой системы заключается в том,

что генератор, рассчитанный на работу при максимальной частоте вращения, имеет завышенные размеры в связи с необходимостью уменьшения расчетного значения Хк. Компенсировать увеличение углов коммутации при росте частоты генератора можно пропорциональным увеличением напряжения. Согласно формуле

cos f 1 -

где 7- угол коммутации, 21AD - ток нагрузки СПЧ,

XK - индуктивное сопротивление,

ЕГ - ЭДС (напряжение) генератора, углы коммутации остаются постоянными во всем диапазоне изменения частоты при одновременном возрастании к и ЕТ. Однако увеличение напряжения генератора, следовательно напряжения на выходе СПЧ, может привести к насыщению магнитной цепи асинхронного двигателя. Предотвратить насыщение можно раздуванием размеров АД, что также нежелательно.

Целью изобретения является уменьшение массогабаритных показателей системы.

Эта цель достигнута в автоматической системе питания стабилизированной частоты, содержащей привод переменной частоты вращения, приводимый им во вращение

высокочастотный генератор с регулятором напряжения, нодключенный к нему статический преобразователь частоты с непосредственной связью, состоящий из силового блока и системы управления, асинхронный двигатель, пофазно соединенный со статическим преобразователем, и генератор стабильной частоты, расположенный на валу асинхронного двигателя.

Новым в устройстве является то, что система управления статического преобразователя выполнена в виде блоков, один из которых управляет работой преобразователя по мостовой схеме, а другой управляет работой преобразователя по лучевой схеме, а система питания снабжена симисторами, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя, а также датчиком частоты высокочастотного генератора, блоком-переключателем и датчиком состояния , .причем на вход регулятора напряжения высокочастотного генератора вкл1очён ВЫХОД статического преобразователя частоты, блок-переключатель присоединен своими входами к выходам датчика частоты и датчика состояния вентилей, а выходом - к двум блокам системы управления статическим преобразователем частоты, при этом выход блока, управляющего работой статического преобразователя по лучевой схеме подключен к управляющим электродам симисторов, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит приводной двигатель 1, частота вращения которого меняется в широких пределах по случайным законам; на валу приводного двигателя находится высокочастотный генератор 2, питающий силовой блок 3 трехфазного статического преобразователя частоты (СПЧ) с непосредственной связью, выполненный на симисторах 4-21 по мостовой схеме, от СПЧ питается асинхронный двигатель 22 (фазные обмотки асинхронного двигателя 22 подключены к выходу статического преобразователя частоты - блоку 3); фазные обмотки 23 асинхронного двигателя 22 объединяются в одну потенциальную точку и изолируются друг от друга с помощью двух симисторов 24 и 25; на валу асинхронного двигателя находится генератор стабильной частоты 26, обеспечивающий потребителя электроэнергией требуемого качества; управление статическим преобразователем частоты осуществляется по мостовой схеме блоком 27, по лучевой схеме - блоком 28 (кроме того, блок 28 осуществляет включение симисторов 24 и 25); датчик частоты 29 высокочастотного генератора 2 определяет, в какой половине диапазона находится частота высокочастотного генератора; закрытое состояние симисторов

4-21 определяется датчиком 30 состояния вентилей; переключение работы статического преобразователя частоты с одной схемы на другую осуществляется блоком переключения 31 в соответствии с частотой высокочастотного генератора 2 - по сигналу с датчика частоты 29 и при выключенном состоянии статического преобразователя частоты - в соответствии с сигналом датчика 30 состояния вентилей; точное поддержание напряжения на обмотках асинхронного двигателя осуществляется с помощью регулятора напрял ения 32 током обмотки возбуждения (ОВ) высокочастотного генератора 2.

Работа устройства нротекает следующим образом.

Частота вращения нриводного двигателя 1 меняется в щироком диапазоне и, следовательно, частота высокочастотного генератора 2 также меняется в широком пределе. При работе высокочастотного генератора 2 в нижнем диапазоне частот, что определяется датчиком частоты 29 статический преобразователь частоты 3 работает по мостовой схеме (в работе находятся симисторы 4--21) и управляется от блока 27 управления СПЧ по мостовой схеме. Регулятор напрял ения 32 и статический преобразователь

частоты 3 поддерживают соответственно номинальные напряжения и частоту асинхронного двигателя 22, а следовательно, и частоту генератора стабильной частоты 26. Как только частота вращения приводного

двигателя 1, а следовательно, и частота напр ;жения высокочастотного генератора 2 переходит в верхнюю половину диапазона, что определяется датчиком частоты 29, происходит перевод работы СПЧ (блок 3)

на лучевую схему. Это осуществляется следующим образом. По сигналу с датчика частоты 28 статический преобразователь частоты 3, работавший на мостовой схеме, отключается блоком 27 управления статического преобразователя, включенного по мостовой схеме. После закрытия симисторов мостовых схем, о чем сигнализирует датчик состояния вентилей 10, блоком И (блоком переключения блоков управления

27 и 28) включается в работу блок управления 28 СПЧ, включенного по лучевой схеме. Статический преобразователь частоты 3 работает по лучевой схеме. В работе находятся симисторы 4-6, 10-12, 16-18-

блока 3 и симисторы 24 и 25. Номинальное значение напряжения и частоты асинхронного двигателя 22, а следовательно, и частоты генератора стабильной частоты, поддерживается соответствующим работе системы в нижнем диапазоне частоты вращения приводного двигателя 1.

При переходе СПЧ с мостовой схемы на лучевую коэффициент преобразования СПЧ по напряжению уменьшается приблизительно в 2 раза. Таким образом, диапазон изменения на пряжения ВЧ-генератора, соответствующий диапазону изменения частоты приводного двигателя, благодаря изобретению снижается вдвое. Соответственно возникает возможность проектировать генераторы с большим значением Хк и тем снизить массу и габариты генератора. Формула изобретения Аьтоно.мная система нитания стабилизированной частоты, содержащая привод переменной частоты вращения, приводимый им во вращение высокочастотный генератор с регулятором напряжения, подключенный к нему статический преобразователь частоты с непосредственной связью, состоящий из силового блока и системы управления асинхронный двигатель, пофазно соединенный со статическим преобразователем, и генератор стабильной частоты, расположенный на валу асинхронного двигателя, отличающаяся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей системы и повышения ее надежности, система управления статического преобразователя выпопнена в виде блоков, один из которых управляет работой преобразователя по мостовой схеме, а другой управляет работой преобразователя по лучевой схеме, а система питания снабл ена симисторами, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя, а также датчиком частоты высокочастотного генератора, блоком-переключателем и датчиком состояния вентилей, причем на вход регулятора напряжения высокочастотного генератора включен выход статического преобразователя частоты, блок-переключатель присоединен своими входами к выходам датчика частоты и датчика состояния вентилей, а выходом - к двум блокам системы управления статическим преобразователем частоты, при этом выход блока, управляющего работой статического преобразователя по лучевой схеме, подключен к управляющим электродам симисторов, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2549696/24-07, кл. Н 02Р 9/42, 1977.