Фазосдвигающее устройство

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники, а именно к электроприводам синхронных двигателей, выполненных на основе автономных инверторов, и может быть использовано в системе подавления качаний ротора синхронных двигателей. Заявленное фазосдвигающее устройство содержит генератор опорной частоты, при этом с целью увеличения диапазона изменения сдвига фазы, уменьшения дискретности изменения сдвига фазы и упрощения устройства в качестве генератора опорной частоты используется управляемый по частоте генератор, причем сигнал управления фазой подается на вход управления частотой опорного генератора. Технический результат заключается в увеличении диапазона изменения сдвига фазы сигнала, уменьшении дискретности сдвига фазы, упрощении устройства.

 

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники, а именно к электроприводам синхронных двигателей, выполненных на основе автономных инверторов, и может быть использовано в системе подавления качаний ротора синхронных двигателей.

В настоящее время известно несколько способов построения фазосдвигающих устройств:

- формирование пилообразного напряжения в течение периода сдвигаемого по фазе сигнала и сравнением его с управляющим напряжением на компараторе. В момент равенства этих напряжений на выходе компараторе формируется сдвинутый по фазе сигнал ("Управляемый фазовращатель", Авторское свидетельство СССР №1195419, кл. МПК Н03Н 11/20, дата приоритета 28.10.1983 г.) [1];

- формирование импульса при переходе через ноль сдвигаемого по фазе сигнала и запуском этим импульсом генератора. Когда число импульсов с выхода генератора сравняется с заданным числом формируется сдвинутый по фазе выходной сигнал ("Цифровое устройство сдвига фазы", Авторское свидетельство СССР №868622, кл. МПК G01R 25/04, дата приоритета 03.01.1980 г.) [2].

Вышеупомянутые фазосдвигающие устройства [1,2], а также большинство других известных устройств имеют диапазон сдвига фазы не более (0-360) град, электрических. Для эффективной работы системы подавления качаний ротора синхронного двигателя, питающегося от автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией, диапазон сдвига фазы должен быть в несколько раз больше, так как фазосдвигающее устройство в этом случае включается до формирователя широтно-импульсной модуляции, который работает на частоте на порядок выше выходной частоты автономного инвертора, поэтому диапазон изменения фазы выходного напряжения автономного инвертора получается на порядок меньше, чем на выходе фазосдвигающего устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и поэтому принятому за прототип является устройство, приведенное в Авторском свидетельстве СССР №1337818 "Способ дискретного задания фазового сдвига и устройство для его осуществления" кл. МПК G01R 25/04, дата приоритета 31.03.1987 г.[3]. Величина сдвига фазы сигнала в этом устройстве определяется как произведение изменения частоты сигнала на длительность интервала времени, в течении которого изменена частота сигнала.

Данное устройство задания фазового сдвига содержит опорный генератор, к выходу которого подключен блок опорных частот, программируемый счетчик, соединенные с синтезатором частоты через ряд логических схем. Сдвиг частоты в этом устройстве задается разностью опорных частот, является постоянной величиной и определяет дискретность изменения фазы на выходе синтезатора частоты. Длительность интервала времени, в течение которого синтезатор частоты работает на измененной частоте, задается программируемым счетчиком.

К недостаткам этого устройства можно отнести наличие дискретности угла сдвига фазы и сложность устройства.

Задачами заявляемого технического решения являются увеличение диапазона изменения сдвига фазы сигнала, уменьшение дискретности сдвига фазы, упрощение устройства. Указанные задачи решаются за счет того, что в заявляемом фазосдвигающем устройстве, содержащим генератор опорной частоты, используется генератор управляемый по частоте, а сигнал управления сдвигом фазы подается на вход управления частотой опорного генератора.

Величина сдвига фазы в заявляемом фазосдвигающем устройстве определяется также, как в [3]. При изменении частоты опорного генератора и длительности интервала времени, в течение которого опорный генератор работает на измененной частоте, в заявляемом фазосдвигающем устройстве сдвиг фазы может быть получен более 360⁰ : ∆φ= 360⁰∆f∆t.

В прототипе сдвиг сигнала по частоте происходит скачком и является неизменной величиной, что создает дискретность

изменения фазы, а в заявляемом фазосдвигающем устройстве при плавном изменении величины сигнала управления фазой сдвиг по частоте плавно нарастает от нуля до заданной величины, в результате чего дискретность изменения фазы практически равна нулю. Интервал времени работы опорного генератора на измененной частоте задается длительностью сигнала управления фазой и равен интервалу времени установления нового значения фазы. При увеличении частоты опорного генератора сдвиг фазы на выходе фазосдвигающего устройства уменьшается, а при уменьшении частоты опорного генератора - увеличивается. Линейность зависимости сдвига фазы от величины сигнала управления фазой определяется линейностью зависимости частоты опорного генератора от величины сигнала управления частотой этого генератора.

Использование заявляемого фазосдвигающего устройства в автономном инверторе с широтно-импульсной модуляцией обеспечивает эффективное подавление качаний ротора синхронного двигателя, подключенного к выходу этого автономного инвертора.

Заявляемое фазосдвигающее имеет следующие преимущества по сравнению с аналогами и прототипом:

- большой диапазон изменения фазы;

- небольшая дискретность изменения фазы;

- простота устройства.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1195419, кл. МПК Н03Н 11/20, дата приоритета 28.10.1983 г.;

2. Авторское свидетельство СССР №868622, кл. МПК G01R 25/04, дата приоритета 03.01.1980 г.;

3. Авторское свидетельство СССР №1337818, кл. МПК G01R 25/04, дата приоритета 31.03.1987 г.

Фазосдвигающее устройство, содержащее генератор опорной частоты, отличающееся тем, что с целью увеличения диапазона изменения сдвига фазы, уменьшения дискретности изменения сдвига фазы и упрощения устройства в качестве генератора опорной частоты используется управляемый по частоте генератор, причем сигнал управления фазой подается на вход управления частотой опорного генератора.