Автономная система электроснабжения Советский патент 1982 года по МПК H02P9/42 

(54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Изобретрние относится к производству элект роэнергии и может быть использовано в ветровых и гидравлических электростанциях, в валогенераторных установках транспортных средств и в других электрогенерирующих установках, использующих энергию с нестабильными параметрами. Известны устройства для получения электро энергии стабилизированной частоты при перемен ной частоте вращения вала первичного двигателя, выполненные на основе использования асинхронных генераторов 1). В таких устройствах стабилизация частоп вырабатываемой электроэнергии обеспечивается за счет изменения частоты поля возбуждения генератора в соответствии с изменением частоты вращения вала. Однако использование таких устройств связано с большим расходом электроэнергии на возбуждение генератора и с неустойчивостью параллельной работы. Кроме того, устройства имеют сложную схему, требуют включения в их состав преобразователя частоты со специальной системой управления. источника реактивной мощности и ряда других Элементов. Наиболее близким техническим решением к данной системе является автономная система электроснабжения, содержащая синхронный генератор, подключенный к его выходу непояждственный преобразователь частоты на полностью управляемых ключах и блок управления, выполненный в виде эталонного генератора, сумматора частот синхронного и эталонного генератора, умножителя частоты н распределителя управляющих импульсов {2. Недостатком этого устройства является наличие в его составе такого сложного звена, как непосредственный преобразователь частоты с . большим количеством управляемых полупроводниковых вентилей. Это звено делает систему сложной, снимает ее надежность, ограничивает рабочий диапазон изменения частоты вращения приводного вала. Цель изобретения - упрощение, повышение надежности н расширение рабочего диапазона изменения частоты вращения вала первичного двигателя. 3.98 Указанная цепь достигается тем, что obMolR статора (якоря) синхронного генератора выпол нена с числом фаз, кратным трем, и с углом сдвига фаз, кратным трем электрическим градусам, при этом каждая фаза обмотки расщеплена на три параллельные гальванически изолированные друг от друга ветви, система снабжена управляемыми t полупроводниковыми коммутаторами нулевых точек трехфазных звезд по числу фаз обмотки статора, начала ветвей всех фаз обмотки статора синхронного генератора присоединены к каждому из трех выводных зажимов таким образом, что номера ветвей, последовательно расположенных на статоре фаз, периодически меняются от первого до третьего, при зтом первая ветвь на первом зажиме соответствует фазе номер один, на втором зажиме - фазе номер + 1, на третьем - фазе номер + 1, концы ветвей с одинаковыми номерами, принадлежащих каждым трем фазам, сдвинутым относительно друг друга на угол, равный 120 зл. град., подключены к отдельному коммутатору, а каждый выход распределителя присоединен к управляющему входу на отключение одного KOMMyTaTo pa и включение последующего коммутатора. На фиг. 1 изображена принципиальная схе: ма устройства; на фиг. 2 - диаграмма формирования напряжения стабилизированной частоты на выводном зажиме синхронного генератора: а-при трехфазном генераторе; б-при шестифазном генераторе. Схема включает ротор синхронного генератора (СГ) I, статор СГ-2, блок управления 3 генератор эталонной частоты .4, сумматор часто 5,умножитель частоты 6, распределитель импульсов 7, полупроводниковые коммутаторы 8-10 выводные зажимы СГ 11-13, каналы управляющих импульсов 14-16. Устройство работает следующим образом. Пусть ротор 1 возбужденного синхронного генератора с числом фаз о&уютки статора т, равным , например, трем, вращается с частотой п оборотов в минуту. Тогда во всех ветвях его обмотки статора 2 индуктируется ЭДС с частотойр-п ,.. гс. где Р - число пар полюсов СГ. Применяемый в устройстве блок управления 3 обеспечивает выработку генератором 4 сигнала эталонной частоты 1рзц, суммирование этой частоты с частотой f(сумматором 5), умножение частоты сигнала в. m раз с помо1ФЮ умножителя 6 и затем подачу сигналов частотой VP m - ( гг )(2) с помощью распределителя импульсов 7 на управление полупроводниковьпии коммутаторами 8-10. Предположим, что в данный момент времени коммутатор Ю включен, при зтом скоммутирована нулевая точка генернрующей системы соответствующей ветвям ЬЗ, и иа выводном зажиме 11 действует напряжение фазы С. При подаче управляющего сигнала с выхода распределителя 7 по каналу 16 иа управляющий вход коммутаторов 10 и 8 отключается комму татор 10 и одновременно включается коммутатор 8. При этом раскоммутируется генерирующая система (звезда) с ветвями ЬЗ и коммутируется звезда с ветвями Ы. На выводном зажиме i 1 напряжение фазы С сменяется напряжением фазы А. При подаче управляющего сигнала от распределителя 7 по каналу 14 коммутируется нулевая точка звезды с ветвями Ь2 н раскоммутируется нулевая точка звезды с ветвями Ы. Напряжение фазы А на зажиме И сменяется напряжением фазы В и так далее в последовательности, показанной на фиг. 2а. Результирующее напряжение на каждом выводном зажиме генератора формируется из кусков синусоид фазных напряжений отдельных генерирующих звезд, а частота результнрующего напряжения определяется равенством W - с (3) Или в соответствии с равенством (2) частота напряжения на вьшодных зажимах автономной системы равна гп- (гэч fro) - fpc V34 Следовательно, частота выходного напряжения предлагаемой автономной системы электроснабжения не зависит от частоты вращения вала СГ и определяется только частотой сигнала генератора эталонной частоть. С увеличением количества фаз обмотки статора СГ значительно улучщается форма кривой .выходного напряжения и улучщаются условия его фильтрадаи в синусоидальную форму (фиг. 26). Формула изобретения Автономная система электросиабжения стабильной частоты, содержащая синхронный генератор с переменной частотой вращения вала и блок управления, состоящий из последовательно соединенных генератора эталонной частоты, сумматора частот синхронного и эталонного генераторов, умножителя и распределителя импульсов, отличающаяся тем, что, fc целью упрощения, повыщения надежности и расщирения рабочего диапазона изменения частоты вращения вала первичного двигателя, обмотка статора (якоря) синхронного генератора выполкена с числом фаз, кратным трем, и с угло сдвига фаз а , кратным трем электрическим градусам, при этом каждая фаза оСмотки расщеплена иа три параллельные гальванически изолированные друг от аруп ветви, система снабжена управляемыми полупроводниковыми коммутаторами нулевых точек трехфазных звез по числу фаз обмотки статора, начала ветвей всех фаз обмотки статора сянхрониого генератора присоединены к каждому из трех выводных зажимов таким образом, что номера ветвей, последовательно расположенных на статоре фаз, периодически меняются от первого до третьего, при этом первая ветвь на первом зажиме соответствует фазе номер один, на втором зажиме - фазе номер -Д + 1, на третьем - фазе номер + fr концы ветвей с одинаковыми номерами, принадлежащих каждым трем фазам, сдвинутым относительно друг друга на угол, равный 120 эл. град, подключены к отдельному коммутатору, k каждый выход распределителя прнсоедннен к управляющему входу иа отключение одного коммутатора и включение последующего кЪммутатора. Источникн информация, принятые во внимание при экспертизе 1,Торопцев Н. Д. Авиационные асинхронные генераторы. М., Транспорт, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР К 6030fr7, кл. Н 02 Р 9/42, 1976.