Устройство для регулирования напряжения генератора
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования тока возбуждения, преимущественно генераторов постоянного тока автономных энергосистем транспортных средств. Целью изобретения является повышение качества напряжения на нагрузке за счет стабилизации его постоянной составляющей. Особенностью устройства является введение корректирующего сигнала обратной связи, воздействующего на источник пилообразного опорного напряжения. Это достигается изменением скорости спада линейно изменяющегося напряжения интегратора источника путем коррекции времени включения транзисторов, шунтирующих конденсатор интегратора. Введение такой коррекции, учитывающей режим возбуждения генератора, позволяет сохранить период следования сигнала опорного напряжения и тем самым повысить точность регулирования. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСГИЧЕСКИХ
РЕСГ>У6ЛИК
1s1>s k l 02 Р 9/30
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ
Г10 ИЗО6РЕТ ЕНИЛМ И ОТ КРЫТИЛМ
ПРИ ГКН Г СССР... Ч 6НЛЯ,, БА(13 1 E:,: l .A
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4604276/07 (22) 10,11,88 (46) 07.08.91. Бюл. ¹ 29 (71) Специальное конструкторское б>оро
Харьковского завода "Электромашина" и
Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) 10. П. Гончаров, Н. А. Тимченко, С. М.Никулочкин, В. В. Замаруев, Е. С. Гапчинский и В. Н, Сушков (53) 629.113.066:621.316.722(088,8) (56) Патент США ¹ 3491285, кл. 322 — 28, 1969, Патент США № 4459489, кл, Н 02 P 9/30, 1973.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1515330, кл. Н 02 P 9/30, 1987. (54) УСТРОЙСТВО Д Л Я РЕГУЛИРОВАНИЯ
НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено длл регулирования тока
Изобретение относитсл к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока возбуждения электрических машин, преимущественно в автономных энергосистемах.
Цель изобретения — повышение качества напрлженил на нагрузке за счет стабилизации его постоянной составляющей.
На чертеже представлена прин11ипиальная схема устройства для регулирования напряжения генератора.
Устройство для регулированил напряжения генератора содержит источник пита„„5U„„1669074 А1 возбуждения, преимущественно генераторов постоянного тока автономных энергосистем транспортных средств. Целью изобретения являетсл повышение качества напряжения на нагрузке за счет стабилизации его постоянной составляющей. Особенностью устройства являетсл введение корректирующего сигнала обратной связи, воздеиствующего на источник пилообразного опорного напряжения. Это достигается изменением скорости спада линейно изменя>ощегося напря,<еkèÿ интегратора источника путем коррекции времсни вкл>очения транзисторов, шунтирующих ко>1денсатор интегратора. Введение такой коррскции, учитывающей режим возбуждения генератора, позволяет сохранить период следования сигнала опорного напрлженил и тем самым повысить точность регулирования. 1 ил. ю 0
1О 0 ния 1 с резистором 2 и выводами 3 и 4, при этомуровень напряжения на выводе 4 ниже . C) напрлженил на выводе 3. Генератор 5 с обмоткой 6 возбуждени-., >1 обмоткой 7 якоря, ф, диоды 8 и 9, резистор 10, переменную нагрузку11, имеющую нелинейную характеристику, например, обмотку двигателя компрессора, измерительный орган 12 на> Ъ пряжения генератора, содержащий, например, стабилитрон и резистивный делитель напряжения, звено 13 гибкой обрзтнои связи, например пропорционально-интегральное, источник 14 опорного напряжения, выполненный в виде интегратора на опера1669074 ((ионном усилите )е, компаратор 15, LIIIBf!p
lLIpy 0IILL;LI усилитель 16, прогл(уто (ный усилитель 17, E3ыходной клю i 18, фильтр 19
ili1BK11x 3(3(.1от, ре)истор 20, и((вертирую3(и((уеили)Ель 21, клЮчвв00 ЭлЕмвнт 22 С
;:азряд)! Irn 1pBfialncTOporn 23 и-р-и fi1па (" po(ц)димости il,до(Io)1IiLnTeëûI tfì )ранзист(.рогл 2 1 р-i)-р —.и()а проводимости и ре;истором 25. (1е)I:.Ду выводами источника 1 питания
) кл(оче) ы последовательно соединенные
Об)(лг)) 3(Г) 6 впзбужде(ия, шунтиро(занная обр 3) t!1;l 1 диОдогл 0, и выходнОЙ (;/1(оч 18, а
Также r:Oc(едо(.,ательно соединенные резиГ.. Г)р !О, обра Гн((й диод 9 и обмо(ка я);оря 7 г (. :. i, III l1p;)!)Bf Ill;153 I(I.JILII(åL1íîé, ) (.: ! f3E>l(3(и3лг)и изме()ительного ,3Iiс3
Ры;"д иBini.ри(ельного ор(ана 12 че(„I!i) 13 (il(>t(01! Обратно 1 сf35IBL1 сОРДи с д 3;;м входU(1 f:Oмпаратора 15, ко, (; КОДУ,OTÎ()0(поД(:лк) IBII выхоД i I I 4! êà 1 ; О по!) НОГО I(аГ) pflæå(iL15!, а таке: .е ()а >p51»III, тр )IIBLIc1ор 23, эгл )ттер Koli)p >f o соед(1нен с вь хо(!Ом исто (г(ика 14
E)(«plI()ãE) t!B(ipB)кения. Выход ((роглежу,() «(О усил(;т(ля 17 соеди((еil с управля.;;iri I)x0;gE)rI I)3 xoijII0fo ключ:3 18. Вход (!, !) и ()у (О О(е(Г) усилителя 1 6 ООРдинен с ()(Li)r1 ).Пм()«р: (орл 15, а выход — с Вх0Д.)r1 () рfirlе..у(0«tloi Î усилителя 17 Ll c Bx0II L13KL1x I3c Т0 Г. Б ыхг)Д (li »Г(; I 1 llfi.)ет !лстОГ подкл!О (еtt K Bx0 д; liiiB! p(L;()ón;it!i-.-ioу(,илителя 21 L) к входу !
i(lie(()Гli .;p=i 1,,! (Лкже через ре:-;!)стоо 20 .. (» )Ду 3 ОГО It!LIKE питания. Выход ин(."!) lир li)llIi .(О „силигеля 2! соединеll с ба з; тр Itiзистор". 23 и I .Oëëåêòîðîãë
»„)IIBL.с Опа 21, а эмиттер Tpaf af;OTopa 24
ii) il<. I! с Llii ге ()тир /(О((, иг! Bx0!LE! |л Оп() ()а
i ..Он((0(o уi;.Liili)(еля интегратора 14, база
:: .;!)с-. )()B 24 и коллектор транзистора ; -.з (.е 33(-.) "р 25 подключены к в(,IBUäó
"i f . I а г) (1 3 Р е И 53, ", .,(р.г, т(! Lr(л регулирован((я нанрлГ е (е () л т ) () а р б О т а е т с л е д у (О в ! 1 м О 6 (::.
) ((уске, д3 момента вре! (ени, когда
-;р (жо((.if. Генератора меньше напряже 3, ),:) н и я . K i I0 (1 8 B K II Io 9 B f I LI i i а 0 б г 3 0т ку
:;!:Èçó)Kдения подано напряже)(ие 0!. На
iIi,;,()BBëP пуска резистор 20 и резислгор, 3,; . ра 19 образу делитель II;)IipfiweEIL)5), (.),!0I! j(.ãf: II вход интегратора 14, Это
i l o i- „. с::и(0!!p .,.:..л яе T ток заряда ксч(деl(са ) ., - -.,) l (c.(j-: .: тора ° 4, т. е. скорГ>сть спада
;;,cI!p. .I,о- »л ).:.«..,.(!е:-Ося напряжения О!4, : . О) 3(.",(; . .), !5!)1;) кг)! (денсатора ин Гегра ГО, а 1(K!!0 iB(ой злемсч(т22 выкл(очен. Когда
:3,(:сд()ñ)B i({)Ll)Ki.llие инвертиру(ощего
55 усили Геля 21 преBblсит выходное напряжение интегратора 14 на величину 0г)Э2з, транзисторы 23 и 24 лавинообразно включатся на время разряда конденсатора интегратора 14.
Линейно-спада(ощее опорное напряжение 0!4 в компараторе 15 сравнивается с выходным сигналом звена гибкой обратной связи 13. Импульсное напряжение с выхода компаратора 15 через инвертирующий усилитель
16 и промежуточный усилитель 17 поступает на управляющий вход ключа
18, который периодически подключает обмотку 6 возбуждения генератора 5 к аккумуляторной батарее 1. Якорь 7 генератора 5 вр;.!)!аегся от внешнего механического привода (не показан), Когда напряжение генератора 5 превышает напря)кение батареи 1, включается диод 9 in происходит заряд батареи 1. От напряжения генератора
5 питается нелинейная нагрузка 11, например, Обмотки двигателя компрессора.
При токе возбуждения, близком к макс!1(лальному, и импульсном потреблении тока на(рузкой 11 при низкой частоте вращения якоря 7 магнитная система машиIII I близка к нась(щению и ее коэффициент переда ILn уменьшается. Вследствие этого ум IIE,(l)r3BTcft контурный коэффициент усиления системы преобразователь — генератор и ухудшается качество регулирования, а следовательно, и качество напряжения на нагрузке.
Уменьшение коэффициента передачи машины комг)енсируется увеличением коэффициента передачи
nopулятора, а именно, уменьшением скорости спада линейно-изменяющегося напряжения 014.
При коэффициентах заполнения, близких к единице, первое управля(ощее напряжение 0)э, обратно пропорциональное по величине коэффициенту заполнения, поступает на вход интегратора 14 и уменьшает скорость спада напря>кения U!4. Минимальное значение скорости спада 014 соответствует режиму пуска, когда коэффициент заполнения равен единице, При малых токах на(рузки, высокой частоте вращения генератора, когда коэффициент заполнения невысок, рабочая точка магнитной системы находится на линейном участке, машина имеет высокий коэффициент передачи, напряжени(е О!э увеличивается и коэффициент передачи модулятора уменьшается, сохраняя тем самым коэффицL;Bt!T передачи контура регулирования Ofl1669074 тимальным. Повышать коэффициент передачи контура регулирования без введения предложенной обратной связи нецелесообразно, так как в режимах, когда магнитная система генератора 5 ненасыщенл, контур регулирования может стать неустойчивым.
Если не корректировать момент, при котором включается разрядный ключевой элемент 22, период повторения опорного напряжения U >p изменяется в широких пределах, Это приводит к увеличению пульсаций напряжения на якоре 7 генератора 5.
Стабилизация периода преобразования происходит следующим образом. В ыходное напряжение Uz1 инвертирующего усилителя 21 определяет момент срабатывания ключевого элемента 22, Одновременно с уменьшением скорости спада напряжения
Ui4 возрастает напряжение Ug>, корректирующее период следования Т14, вследствие чего он остается практически неизменным, Таким образом, введение обратной связи, учитывающей режим возбуждения генератора 5, корректирует коэффициент передачи контура регулирования путем изменения скорости спада линейно-изменяющегося напряжения интегратора. Этим повышается точность стабилизации постоянной составляющей напряжения генератора.
Формула изобретения
Устройство для регулирования напряжения генератора, содержащее измерительный орган напряжения, вход которого соединен с выводами для подключения якорных обмоток генератора, а выход через
35 звено гибкой обратной связи соеди ен с одним вхо;J;- компараторл, к вгорог у входу когорого пс:.-включан выход источника опорного напряжения, выполненного в ьиде ин10(ðàòîðà на операциoHHOf усилителе, а гакже транзистор и-р-и-типа проводимости, эмиттер которого соединен с выходом интегратора источника опорного напряжения, 1ромежуточный усилитель, выход которого соединен с управляющим входом выходного ключа, силовые выводы которого предназначены для соединения с обмоткой возбуждения генератора, при этом узлы устройства связаны с выводами для подключения источника питания, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества напряжения на нагрузке за счет стабилизации его постоянной составляющей. дополнительно введены два инвертирующих усилителя, фильтр HL13vMx частот, второй транзистор р-и-р-типа проводимости и два резистора, при этом вход первого инвертирующего усилителя соединен с выходом компаратора, а выход с входом промежуточного усилителя и входом фильтра низких частот, выход фильтра низких частот подклю ен к входу второго инвертирующего усилителя и входу интегратора, а также через первый резистор к выводу для подключения положительного полюса источника питания, выход второго инвертирующего усилителя соединен с базой первого транзистора и коллектором второго, эмиттер которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя ин1егратора, а база второго и коллектор первого транзистора через второй резистор подключены к выводу для подключения положительного полюса источника питания, 1669074
Сосгавигель A.Ëå6eäåâ
Гекред 1.Моргеiп ал Корректор I ). Êðoëü
Редактор С.Патрушева! !раизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
:"акаа 2660 Тираж 336 Подписное
В!-!И!:!ПИ I осударственного комитета il0 изобретениям и открытилм при ГКНТ СССР
1 !3С35, !,!осква, Ж-З5, Раугвская наб„4!5
