Автономная система питания стабилизирован-ной частоты

 

О П И С А Н И Е 111,8И481

ИЗОБРЕТЕНИЯ союз Ооветских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.04.79 (21) 2748728/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М.К .

H 02Р 9/42

Н 021 3/00

Государственный комитет ссср (53) УДК 621.316.726:

:621.311.69 (088.8) по делам изобретений и открытий

"Ива 9 рс и В. A. Велоно ский Г А. Крикфч„к ® и Н. М. Майорова

i g !p

Ьйб -:: . (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ

СТАБИЛ ИЗИРОВАННОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в автономных источниках электропитания с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.

Известна автономная система питания стабилизированной частоты (1).

Система содержит высокочастотный генератор с регулятором возбуждения с приводом переменной скорости, статический преобразователь частоты (СПЧ) с непосредственной связью с системой управления и электромашинный фильтр, состоящий из асинхронного двигателя (АД), пофазно соединенного со статическим преобразователем (АД), и генератора стабильной частоты и напряжения. Стабилизация частоты этого генератора осуществляется с помощью устройства стабилизации частоты. При изменении частоты вращения ВЧ-генератора напряжение на его клеммах поддерживается постоянным путем регулирования тока в обмотке возбуждения.

При работе на максимальных частотах рабочего диапазона происходит значительное увеличение индуктивного сопротивления

Х„и углов коммутации, что в некоторых случаях приводит к срыву нормальной работы преобразователя. Основной же недостаток такой системы заключается в том, что генератор, рассчитанный на работу при максимальной частоте вращения, имеет завышенные размеры в связи с необходимостью уменьшения расчетного значения Хн.

5 Компенсировать увеличение углов коммутации при росте частоты генератора можно пропорциональным увеличением напряжения. Согласно формуле

21,,т д к

10 сов т = 1

1бег где у — угол коммутации, 2I» — ток нагрузки СПЧ, Х„ — индуктивное сопротивление, 15 Е, ЭДС (напряжение) генератора, углы коммутации остаются постоянными во всем диапазоне изменения частоты при одновременном возрастании Х„и Е,. Однако увеличение напряжения генератора, следо20 вательно напряжения на выходе СПЧ, может привести к насыщению магнитной цепи асинхронного двигателя. Предотвратить насыщение можчо раздуванием размеров АД, что также нежелательно.

25 Целью изобретения является уменьшение массогабаритных показателей системы.

Эта цель достигнута в автоматической системе питания стабилизированной частоты, содержащей привод переменной часто30 ты вращения, приводимый им во вращение

811481 высокочастотный генератор с регулятором напряжения, подключенный к нему статический преобразователь частоты с непосредственной связью, состоящий из силового блока и системы управления, асинхронный двигатель, пофазно соединенный со статическим преобразователем, и генератор стабильной частоты, расположенный на валу асинхронного двигателя.

Новым в устройстве является то, что система управления статического преобразователя выполнена в виде блоков, один из которых управляет работой преобразователя по мостовой схеме, а другой управляет работой преобразователя по лучевой схеме, а система питания снабжена симисторами, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя, а также датчиком частоты высокочастотного генератора, блоком-переключателем и датчиком состояния вен1идей, .причем на вход регулятора найряжения высокочастотного генератора включен *выход статического преобразователя частоты, .блок-переключатель присоединен своими входами к выходам датчика частоты и датчика состояния вентилей, а выходом — к двум блокам системы управления статическим преобразователем частоты, при этом выход блока, управляющего работой статического преобразователя по лучевой схеме подключен к управляющим электродам симисторов, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит приводной двигатель 1, частота вращения которого меняется в широких пределах по случайным законам; на валу приводного двигателя находится высокочастотный генератор 2, питающий силовой блок 3 трехфазного статического преобразователя частоты (СПЧ) с непосредственной связью, выполненный на симисторах 4 — 21 по мостовой схеме, от

СПЧ питается асинхронный двигатель 22 (фазные обмотки асинхронного двигателя

22 подключены к выходу статического преобразователя частоты — блоку 3); фазные обмотки 23 асинхронного двигателя 22 объединяются в одну потенциальную точку и изолируются друг от друга с помощью двух симисторов 24 и 25; на валу асинхронного двигателя находится генератор стабильной частоты 26, обеспечивающий потребителя электроэнергией требуемого качества; управление статическим преобразователем частоты осуществляется по мостовой схеме блоком 27, по лучевой схеме — блоком 28 (кроме того, блок 28 осуществляет включение симисторов 24 и 25); датчик частоты 29 высокочастотного генератора 2 определяет, в какой половине диапазона находится частота высокочастотного генератора; закрытое состояние симисторов

Зэ

4 — 21 определяется датчиком 30 состояния вентилей; переключение работы статического преобразователя частоты с одной схемы на другую осуществляется блоком переключения 31 в соответствии с частотой высокочастотного генератора 2 — по сигналу с датчика частоты 29 и при выключенном состоянии статического преобразователя частоты — в соответствии с сигналом датчика 30 состояния вентилей; точное поддержание напряжения на обмотках асинхронного двигателя осуществляется с помощью регулятора напряжения 32 током обмотки возбуждения (ОВ) высокочастотного генератора 2.

Работа устройства протекает следующим оор азом.

Частота вращения приводного двигателя

1 меняется в широком диапазоне и, следовательно, частота высокочастотного генератора 2 также меняется в широком пределе.

При работе высокочастотного генератора 2 в нижнем диапазоне частот, что определяется датчиком частоты 29 статический преобразователь частоты 3 работает по мостовой схеме (в работе находятся симисторы

4 — 21) и управляется от блока 27 управления СПЧ по мостовой схеме. Регулятор напряжения 32 и статический преобразователь частоты 3 поддерживают соответственно номинальные напряжения и частоту асинхронного двигателя 22, а следовательно, и частоту генератора стабильной частоты 26.

Как только частота вращения приводного двигателя 1, а следовательно, и частота напр;:жения высокочастотного генератора 2 переходит в верхнюю половину диапазона, что определяется датчиком частоты 29, происходит перевод работы СПЧ (блок 3) на лучевую схему. Это осуществляется следующим образом. По сигналу с датчика частоты 28 статический преобразователь частоты 3, работавший на мостовой схеме, отключается блоком 27 управления статического преобразователя, включенного по мостовой схеме. После закрытия симисторов мостовых схем, о чем сигнализирует датчик состояния вентилей 10, блоком 11 (блоком переключения блоков управления

27 и 28) включается в работу блок управления 28 СПЧ, включенного по лучевой схеме. Статический преобразователь частоты 3 работает по лучевой схеме. В работе находятся симисторы 4 — 6, 10 — 12, 16 — 18— блока 3 и симисторы 24 и 25. Номинальное значение напряжения и частоты асинхронного двигателя 22, а следовательно, и частоты генератора стабильной частоты, поддерживается соответствующим работе системы в нижнем диапазоне частоты вращения приводного двигателя 1.

При переходе СПЧ с мостовой схемы на лучевую коэффициент преобразования СПЧ по напряжению уменьшается приблизительно в 2 раза.

811481

Составитель К. Фотина

Техред И. Пенчко Корректор 3. Тарасова

Редактор И. Квачадзе

Заказ 513/17 Изд. ¹ 215 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Таким образом, диапазон изменения напряжения ВЧ-генератора, соответствующий диапазону изменения частоты приводного двигателя, благодаря изобретснию снижается вдвое. Соответственно возникает 5 возможность проектировать генераторы с большим значением Х„и тем снизить массу и габариты генератора.

Формула изобретения

Автономная система питания стабилизированной частоты, содержащая привод переменной частоты вращения, приводимый им во вращение высокочастотный генератор с регулятором напряжения, подключенный 15 к нему статический преобразователь частоты с непосредственной связью, состоящий из силового блока и системы управления асинхронный двигатель, пофазно соединенный со статическим преобразователем, и 20 генератор стабильной частоты, расположенный на валу асинхронного двигателя, отл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей системы и повышения ее надежности, система управле- 25 ния статического преобразователя выпопнена в виде блоков, один из которых управляет работой преобразователя по мостовой схеме, а другой управляет работой преобразователя по лучевой схеме, а система питания снабжена симисторами, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя, а также датчиком частоты высокочастотного генератора, блоком-переключателем и датчиком состояния вентилей, причем на вход регулятора напряжения высокочастотного генератора включен выход статического преобразователя частоты, блок-переключатель присоединен своими входами к выходам датчика частоты и датчика состояния вентилей, а выходом — к двум блокам системы управления статическим преобразователем частоты, при этом выход блока, управляющего работой статического преобразователя по лучевой схеме, подключен к управляющим электродам симисторов, через которые соединены нулевые выводы асинхронного двигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2549696/24-07, кл. Н 02Р 9/42, 1977.