Способ получения составляющей многфазной системы токов или напряжений электрической машины
ОП ИСАНИЕ!и.6
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.12.75 (21) 2197833/24-07 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51) IX(К ч 2
Н 02 Р 9/14
Государственный комитет
СССР по делам изооретоиий н открытий
Опубликовано 05.05.79. Бюллетень% 17
Дата опубликования описания 15.05.79. (53) УДК 621.313. . 322: 621. 317. 3 (088.8) (72) Авторы изобретения
Л. А. Зильберштейн, В. С. Рыжков, Э. Б. Сабанов и А. А. Ступин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МНОГОФАЗНОЙ
СИСТЕМЫ ТОКОВ ИЛИ НАПРЯЖЕНИЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ МАШИНЫ
Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам возбуждения электрических машин.
Изобретение может быть использовано в системах возбуждения и компаундирования синхронных генераторов, в частности в системах возбуждения асинхронизированi-IIIv синхронных машин.
Известен способ получения составляющиХ трехфазной системы токов по продольной (11) и поперсчной (i ) осям ротора, применяемый для формирования сигналов управления напряжениями цепей ротора (1).
Согласно этому способу для получения составляю гней многофаз ной системы токов по оси,неподвижной относительно ротора, в частности по продольной и поперечной осям, используют формирование сигнала в зависимости от мгновенных значений токов фаз и величин углов между осями фаз обмотки якоря и указанной осью ротора, причем сначала трехфазная система токов преобразуется в двухфазную при помощи параллельного включения вторичных обмоток трансформаторов тока в двух фазах, а затем полученные два выходных тока умножаются методами а налоговой электрони ки на
2 фазные ЭДС двухфазной углоизмерительной машины, после чего полученные величины суммируются и усиливаются.
Из-за использования методов аналоговой электроники указанный способ разложения трехфазной системы токов по осям ротора ограничен по мощности сигнала на выходе и является методом измерения, а не методом преобразования энергии. Кроме того, использованный метод преобразования трсхфазной системы токов в двухфазную може1 i B;i Tb верный результат только для симм тричных систем токов.
11ел ью изобретения является получение на выходе сигналов большей мощности, повыи.е.".ие точности в режимах несимметричной нагрузки и упрощение.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения составляющей многофазной системы токов или напряжений электрической машины по оси, неподвижной относительно ротора, например Ilo продоль20 ной или поперечной осям ротора, использующем формирование сигналов в зависимости от мгновенных значений токов или напряжений фаз и величин углов, образованных осями фаз омботки якоря и указан661707
Я вЂ” (1дсов«< 1 + II1 4У з + 1З1П где iä, is, i < — мгновенные значения фазных токов. Полярность каждого фазного тока пе=рй б Кй чес йи изменяют в моменты времени, упреждаюшие на четверть периода моменты времени совпадения выбранной оси ротора с осями соответствующих фазных обмоток. Такая операция равнозначна у множению мгновенных значений тока фазы, в частности A. на прямочголвную функцию sign (cosa t), которая принимает значения +1 или -1 в зависимости от знака аргумента (сов<,< 1), Для получения тока14 знактока1 нужно и о изменять с упреждением на четверть периода момент совпадения оси d с осью фазы А. А так как в начальный момент 50 55 ной осью ротора, новым является то, что фиксируют моменты .времени, упреждающие " на" четверть периода моменты времени совпадения той оси ротора, по которой должна быть найдена составляющая многофазной системы токов или напряжений, с осью соответствующей фазы, в указанные фиксированные моменты времени осуществляют изменение полярности фазных токов или напряжений, после чего полученные токи суммируют. В тех случаях, когда требуется обеспечит1 повышенную точность получения составляющей в условиях несимметрии многофазной системы токов или напряжений, отфильтровывают высшие гармоники на выходе за исключением второй. 15 В условиях симметричной нагрузки или когда представляет интерес только компонента постоянного тока указанной составляющей по оси ротора, с целью повышения точности отфильтровывают высшие гармоники на выходе полностью. Если фазные токи (напряжения) многофазной системы не синусоидальны по форме, то для увеличения точности из фазных / токов (напряжений) до изменения полярности отфильтровывают высшие гармоники. С целью упрощения суммирование псушествляют электрическим путем. С цель1о уменьшения взаимного влияния фаз при изменении полярности фазных токов (напряжений) осуществляют магнитное суммирование токов. зо Если за начало отсчета времени принять момент времени, когда продольная ось ротора совпадает с осью обмотки фазы А яко ря,— то составля1огцие тока по продольной (id) и поперечной (i>) осям ротора равны 35 ось d u ocb фазы А совпадают, то изменение полярности тока фазы А следует осуществлять при a> t = — . Для получения составляющей iq изменение полярности фазных токов следует выполнять на четверть периода позже, так как ось q следует за осью d. Следовательно, изменение поляр- . ности тока в фазе А нужно производить в начальный момент времени (
IcL= 1дЗ1 П (СОЗ<<1 1) + 1< SIgn (COS (<<1 t — — ) )+ 1R Õ7I + i sign (сов(1 t — - ) ) (3) i q = IAsign (sin(d t) + ibsign (sin (<< t — 5 ) )+ (+ 1 sign (sin(<1 t — 4 ) ) В соответствии с уравнениями (3) и (4) формируются постоянные составля<ощие и вторые гармоники, пропорциональные аналогичным составляющим токов по уравнениям (1) и (2). Если коэффициенты трансформации Wz/W трансформаторов тока, к которым подкл<очспа схема, осуществляюшая выделение составляющей по оси согласно предложенному способу, выбрать равным +ф, то указанные токи будут равны (амплйтуда первой гармоники сдини <иой прямоугольной функции равна 4/к ): Кроме токов i d и i В условиях симметричной нагрузки или когда интересует только постоянная компонента составляющей многофазной системы токов (напряжений), следует отфильтро- вывать высшие гармоники на выходе полностью. Истинные значения токов I d u I Электрическое суммирование токов дает наиболее простые и компактные устройства. Если гальваническая связь между устройствами, осуществляющими изменение полярности фазных токов, мешает Hx работе, то оиа может быть устраиена, если выполнить нагрузку фаэ иа независимые обмотки, намагничивающие силы которых в общей магнитной цепи складывают При 661707 этом отфильтровывание высших гармонических может осуществляться массивными час: тями магни опроводов или другим любым способом. На фиг. 1 изображена схема, реализующая предложенный способ получения составляющей многофазной, в частности трехфазной, системы токов электрической машины по оси, неподвижной относительно ро тора; на фиг. 2 — временные диаграммы ЭДС и токов в цепях фазных трансформаторов тока, иллюстрирующие выделение составляющей по поперечной оск ротора для режима симметричной нагрузки генератора, когда угол сдвига между векторами фазных ЭДС и токов Ч = к/6; на фиг. 3 временные диаграммы ЭДС и токов в цепях фазных трансформаторов тока, иллюстрирующие получение составляющей по продольной оси ротора для тех же условий. На фиг. 1 взяты следующие обозначения: 1 — трехфазный синхронный генератор; 2 — 4 — трансформаторы тока, 5 — 7— входные фильтры высших частот, 8 — 10— транзисторные переключающие блоки; 11— выходной фильтр высших частот; 12 — сопротивление нагрузки, 13 — трехфазный датчик положения ротора. На фиг. 2 Ед, Е!1, Š— фазные ЭДС; iA, 11в, i4 — фазные токи во вторичных обмотках трансформаторов тока, iAsign EA, i> з(дпЕв, i sign Е, — токи в цепях фазных трансформаторов тока после осу1цествления изменений полярностей; 1 — суммарный ток на входе фильтра ll; 1cosQ — ток на нагрузочном сопротивлении 12, пропорциональный ip На фиг 2 также показано расположение осей фазных обмоток, продольной d и поперечной q осей ротора в моменты времени а t = 0 (момент переключения в фазе А) и в момент времени с1 t = 90, когда оси фазы А и q ротора совпадают. На фиг. 3 изображены фазные ЭДС Е„, Ев, Ее и фазные токи вторичных обмоток трансформаторов тока iA, iq, i, фиксация моментов времени изменений полярностей токов в этом случае выполняется с помощью линейкых ЭДС ЕАс, Есь, Еь . Токи в цепях фазных трансформаторов тока после осуществления изменений полярностей — 451дп Евс, issignEAc, iesignEsA, суммарный ток на входе фильтра 11 — i; ising — ток на нагрузочном сопротивлении 12, пропорциональный Схема работает следующим образом. Вторичные токи трансформаторов 2 — 4, образующиеся при нагрузке генератора, протекают через фильтры 5 — 7, где отфильтровываются высшие гармоники, далее поступают на реверсивные переключающие блоки 8 — 10, которые могут быть выполнены, например, на основе композиции из встречно — параллельных транзисторов или симисторов. Переключения полярности токов блоками 8, 9 и 10 осу1цествляются по сигналам с датчика положения ротора 13 в моменты времени, упреждающие на четверть периода моменты совпадения заданной оси ротора, например, продольной илп поперечной, с осью соответствующей фазы. В качестве датчика положения ротора 13 используется трехфазная угла1 м:. 1;1телл!>l0 ная машина, причем ее ЭДС синфа: на с1.с:-.ветствующим фазным ЭДС генера1ара !. Пои выделении составляющей то хфззНай СИСТЕМЫ ТОКОВ (СМ. фпГ. 21 Пгп1срЕЧной оси изменения полярностей таков 1д, поступающих на реверсивные блоки 15 8 — 10,осуществляют этими устройствами в моменты равенства нулю соответствующих фазных ЭДС ЕА, Е q и 1::, т. е. при совпадении продольной оси ро-ора с осями соответствующих фаз, а, следовате1ьно, в моменты времени, упреждающие на четверть периода моменты совпадения поперечной оси ротора с осями фаз. . Это показано на диаграммах расположения осей ротора относительно осей фазных обмоток в моменты изменения поляр25 ности токов в фазе А с отрицательной на положительную и для момента времени совпадения оси q ротора с осью фазы А статора. В случае получения составляющей моменты времени изменения полярности фазных токов можно фиксировать как моменты прохождения через ноль фазных ЭДС соответствую1цих фаз. После переключения блоков 8 — 10 токи ;„sign E A >в.,! gnEs, i< sign E поступают на общую нагрузку 12 через фильтр высших частот 11, не искажающий постоянную составля35 юш 1о 11 «и рую гармонику выделенного результирующего тока. При этом ток 1cosg на нагрузочном сопротивлении 12 пропорционален току iq или равен ему, если коэффициенты трансформации Wa/W! трансфор40 маторав т>ака 2> 3 и 4 равны 6/л. При выделении составляющей трехфазной системы токов по продольной оси (см. фиг. 3) имеют место процессы, аналогичные процессам в случае выделения составляющей по поперечной оси. При этом, как это 45 видно из диаграмм расположения осей ротора относительно осей фазных обмоток, переключения происходят на четверть периода раньше совпадения осей фазной обмотки с продольной осью ротора. Это показано для переключения с отрицательного на положительное направление в фазе А. В случае выделения составляющей тока по продольной оси моменты времени изменения полярности фазных токов могут быть фиксированы с помощью линейных ЭДС тех линий, 55 в которые не включен трансформатор тока, во вторичной обмотке которого ocvlllåñTBляется изменение полярности така. Получение составляющих многофазной системы напряжений по продольной (1 1й) 66!707 и поперечной (!1>} осям ротора мо>ке-. Оыт( осуществлено аналогично, с TAH тол(,ко ряз ницсй, что в некоторых случаях мо>кст потребоваться огра!!и и ние токов коммутации переключяюипlx cxем д!>осселями, включеи— ными послеlo33òc.füt!o упомянутым схемам Hа вход< последl èõ. Эффект от применения и 17 е дл О >Ко I l H o го c rt o c o (> 3 — - и Ол м и (IIH (. м о! цHI IX CHI U3,fOB, r! pOIIO!)tI fIOII31bJtbJX I cL !l lq,!!. JH ! J с! JI 1. d It!71. лlобой ltc ñHмMCTpflfl систе и ТО-к(н; и няпряж(ний, I locro>JJJIJI>JC состявляющис этих величин будут им(ть !шдлежащие значения и при наличии скольжения ротора. Э7и положительные свойства позволяют. использовать предложенный способ при построении систем возбуждения и компаундироваиия cl!Ifx170ttfthfx машин с широким диапазоном примен(ния. Фор 1!ула азобретения 1. Способ получе1:ия сост,1вляк>щей мн(rофазноЙ cffcT(.мь Tof $;!3!If токов или напряжений, после чего полученные токи суммируют. Способ по п. 1, orë((÷àtoùït1ñ.t тем, что, с целью повышения точности в условиях несимметрии многофазной системы токов или напряжений, отфильтровывя!от высшие гармоники на выходе за исключением второй. 3. Способ по п. 1, orxtfuafoutt((test тем, что, с целью повышения точности в усло-! 5 виях симмстричнОи нагрузки, отфильтровывают высшие гармоники 13 выходе полностью. 4. Способ по пп. 1- — -3, отлача!(>ир(1 с t тем, «То, с целью повышения точности в услови лх J(с и их соидал ыюсти фязиы х TQK03 ил и напряжений, из них до изменения по,(ярIIoc fIJ отфильтровыва(от ffhfct! Itfc г3ðxtoftè J 5. Способ Ilo !l H. — 4, отличаюа!ай ся тем, что, с целью упрощения, суммирование фязных токов осуществля!от электрически. 6. Способ по пп. — 4, отлпчшощай ся тем, что, с целью уменьшения взаимного влияния фяз при изменении полярности токов или напряжений, осуществля(от магнитное суммирование фазных токов. Источники информации, lplllfHTHI(. во 13IIII30 мание при экспертизе 1. Лвторское свидетельство СССР № 289488, кл. Н 02 Р 9/10, 1966. 661707 FA F8 с 6 в с в в с t Sign Fsc св Всул Fg св lii 5igii ев в сс сг сулил "пасв" и сс * ссс SignF4 сВ ignbВГсс1сул8, Рис.2 Составитель К. Фотина Техред О. Луговая Корректор М. Пожо Тираж 856 Подписное ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор В. Фельдман Заказ 2504/60
