Регулятор частоты для электро-МАшиННыХ пРЕОбРАзОВАТЕлЕй Советский патент 1981 года по МПК H02P11/06 

Изобретение относится к электротех нике и мсжет быть использовано в различного рода электромашинных преобразователях. Известно устройство регулировки частоты преобразователей переменного тока, содержащее блок измерения скорости, блок задания скорости, блок памяти, соединеншлй с выходом блока измерения скорости, элементы И, триггер, реверсивный счетчик, регистр, счетчик кратности . Недостатком данного устройства является его сложность. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является регулятор частоты, содержащий электродвигатель, якорь которого мехаиически связанный с ротором синхронного генератора, подключен послег довательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, к которсту через транзисторный усилител подключена также шунтовая обмотка возбух ения электродвигателя, а обмотка возбуждения сигафонного генератора подключена к выходу регулятора напряжения, содержащего блок фазового компаундирования, К|Осод которого соединен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соединен с выходом сии фоиного генератора и через двухсторонний ограничитель с первичной обмоткой разделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий из двухобмоточного дросселя и ковдеисатора, формирователь пилообразного напряжения, выход которого подклочеи к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом фазового детектора, вход которого под1ипочен к выходам частотного датчика, и резисторы С23. . Недостатком данного регулятора является недостаточная надежность. Целью изобретения является повышение надежности.

Постаапепная цель достигается тем что в регулятор частоты для электромашинных преобразователей, состоящий из электродвигателя, якорь которого механический связанный с ротором синронного генератора, подключен последовательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, к которому через транзисторный усилите подключена также шунтовая обмот.ка возбуждения электродвигателя, а обмотка возбуждения синхронного генератора подключена к выходу регулятора напряжения, содержащего блок фазовог компаундирования, выход которого соединен с входом регулятора напряжения а вход блока компаундирования соедин с выходом синхронного генератора и чрез двухсторонний органичитель - с первичной обмоткой разделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий из двухобмоточного дросселя и коцценсатора, формирователь пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом фазового детектора, вход которого подключен к выходам частотного датчика, и резисторы, введены операционный усилитель и два диода,включениые. встречно-параллельно между входами операционного усилителя, один из входов которого через резистор соединен с одним концом вторичной обмотки разделительного трансформатора, второй конец которой соединен с общей шиной, второй вход операционного усилителя соединен через два последовательно включенных резисторл с общей шиной} а выход операционного усилителя подключен к одному из входов фазового детектора, причем первичная обмотка двухобмоточного дросселя соединена с общим выводом упомянутых двух резисторов и конденсатором, а его вторичная обмотка включена между вторым входом фазового детектора и общей шиной

Структурная электрическая схема предлагаемого регулятора приведена на чертеже.

Регулятор частоты содержит электродвигатель (не показан), якорь I которого, включенный последователь- но с обмоткой 2 возбулд ения, подключен к источнику 3 постоянного напряжения 8 шунтовая обмотка 4 возбуждени параллельно которой включен диод 5,

вюпочеиа последовптелыго е транзисти|.)ным усилителем 6 . 1 iexaничecкli связан с ротором 7 синхрсипюго генератора, обмотка возбуждения которого подключена к выходу регулятора напряжения 8, подключенного к выходу блока фазового компаундирования 9, состоящего из трансформатора тока 10 и конденсатора 11 , В состав регулятора входят амплитудный двухсторонний ограничитель 12, фазовый детектор 13, формирователь 14 пилообразного напряжения, разделительный трансформатор 15, операционный усилитель 16, двухобмоточный дроссель 17 и конденсатор, являющиеся частотным датчиком 18, резисторы 19-21 и диоды 22, 23,

Выходной сигнал снимается с выхода 24,

Принцип .работы регулятора заключается в следующем.

В статическом установившемся режиме работы выходной сигнал, поступающий со вторичной обмотки трансформатора 15 на инвертирукщий вход операционного усилителя 16 существенно превышает по величине сргнал, поступающий от частотного датчика 18 на неинвертирующий вход усилителя 16,

Поэтому имеет место вынужденное переключение операционного усилителя 16 с частотой выходного напряжения электромашинного преобразователя, а частотный датчик 18, питаемый выходным напряжением переменного тока операционного усилителя 16, реагирует на отклонение-девиацию частоты UJ от величины собственной резонансной частоты WQ соответствующим изменением фазы ЛФ выходного напряжения вторичной обмотки дросселя 17 от ее исходного значения 90 .

Upn этом фазовый детектор 13, первый и второй входы которого связаны

5 со вторичной обмоткой дросселя 17 и выходом операционного усилителя 16, преобразует разность сдвига фазt поступакяцих входных сигналов в эквивалентный сигнал ошибки постоянного

0 тока, поступакядий на вход формиров теля 4. Транзисторный усилитель 6, работающий в режиме однотактной широтно-импульсной модуляции с частотой пипообразной составляющей сигнала

5 формирователя 14, реагирует на изменение сигнала ошибки подрегулированием величины скважности, т.е. степени относительного отпирания выходного

траизнсторно1о ключа, подключаицего обмотку возбуждения 4 к источнику питающего напряжения постоянного тока. Таким образом обеспечивается реализация статической системы регулирования частоты электромашинного преобразователя, обеспечивающей с высокой точностью совпадение величины частоты электромашинного преобразователя с величиной резонансной частоты частотного датчика, который при этом одновременно выполняет роль эквивалентного (неявно выраженного) задатчика частоты и измерителя ее отклонерия-девиаци Описанный режим работы регулятора частоты сохраняется и при возникновении короткого замыкания одной из нагрузок (не показаны), подключенных к его внешним выходным клеммам. В этом случае блок фазового компаундирования 9 и регулятор напряжения 8 обеспечивают необходимую величину кратности тока короткого замыкания статорной цепи синхронного генератора, т.е его превышение в 3-5 раз величины номинального выходного тока генератора, что через определенный промежуток времени приводит к селективному (избирательному) срабатыванию защиты, отключению участка цепи с короткозамкнутой нагрузкой и восстановлению номинального значения выходного напряжения генератора.

Однако, и на этом промежутке времени регулятор частоты, амплитудный двухсторонний ограничитель 12 которого непосредственно подключен к зажимам статорной цепи генератора и питается падением напряжения на первичной обмотке трансформатора тока блока фазового компаундирования 9, удерживает величину частоты вращения преобразователя вблизи номинального значения. Поэтому последующее восстановление напряжения преобразователя при отключении короткозамкнутой нагрузки происходит в благоприятных для нагрузок условиях сохранения частоты выходного напряжения, что таким образом расширяет возможные области применения и функциональные возможности электромашинного преобразователя с таким регулятором частоты При поврежде ши же цепи обратной связи по выходной частоте электромашинного преобразователя (т.е. обрывах или коротких замыканиях в амплитудном двухстороннем ограничителе 12

и разделительном трансформаторе 15 операционный усилитель 16 благодаря действию сигнала положительной обрат ной связи с резистора 21 на неинвертирукщий вход усилителя 16 продолжает работать в режиме переключения, как автогенератор с частотой, совпадающей с резонансной частотой. Поэтому напряжения, поступающие на первый и второй входы фазового детектора 13, сдвинуты ровно на 9(Р, выходной сигнал ошибки постоянного тока равен нулю, а пилообразная составляющая напряжения выходного сигнала формирователя 14 обеспечивает переключение усилителя 6 с величиной скважности, равной О,5. При этом в обмотке возбуждения 4 имеет место промежуточное среднее значение тока возбуждения, пропорциональное к тому же величине напряжения общего источника 3. Вследствие этого реализуется параметрическое регулирование тока возбуждения двигателя и обеспечивается удержание чгкорости вращения и частоты выходного напряжения преобразователя вблизи номинальной величины.

Формула изобретения

Регулятор частоты для электромашииных преобразователей, состоящий из электродвигателя, якорь которого, механически связанный с ротором синхронного генератора, подключен последовательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, к которому через транзисторный усили- . тель подключена также шунтовая обмотка возбуждения электродвигателя, а обмотка возбутвдения синхронного генератора подключена к выходу регулятора напряжени9, содержащего блок фазового компаундирования, выход которого соединен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соединен с выходом синхронного генератора и через двухсторонный ограничитель с первичной обмоткой разделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий из двухобмоточного дросселя и конденсатора, формирователь пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом фазового детектора, вход которого подключен к выходам частотного датчика, и резисторы, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности, в него введены операционный усилитель и два дибда, включенные встречно-параллельно между входами операционного усилителя, один из входов которого через резистор соединен с одним концом вторичной обмотки разделительного трансформатора, второй конец которой соединен с общей пЫной, второй вход операционного усилителя соединен через два последовательно включенных резистора с общей шиной, а выход операционного усилителя подключен к одному из входов фазового детектора, причем первичная обмотка двухобмоточного дросселя соединена с общим выводом упомянутых двух резисторов и конденсатором 5 а его вторичная обмотка включена между вторым входом фазового детектора и общей шиной.

Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 495649, кл. 6 05D 13/00, 11.12,73.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2578239/18-21,

15 кл. Н 02 Р 11/06, 13.02.78.