Регулятор частоты для электро-машинных преобразователей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскин

Социалистнческнн

Рес уб (iii853 763 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву

{22) Заявлено 10. 12. 79(21) 2853847/18-21 с присоелииеиием заявки М (5 3 ) М. Кд;-.

Н 02 Р 11/06

Геаударстшшньй квинтет

СССР (23) Приоритет ао аелам нзевретений н открытий

Опубликовано 07. 08 81. Бюллетень М29 (53) УДК 62).314. .52(088.8) Дата опубликования описания 09 .08.81 (72) Авторы изобретения

А.П.Инешин и В.Ф<Масягин (7I) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАИЙННЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в. различного рода электромашннных преобразователях.

Известно устройство регулировки частоты преобразователей переменного тока, содержащее блок измерения скорости, блок задания скорости, блок памяти, соединенный с выходом блока измерения скорости, элементы И, тригтО гер, реверсивный счетчик, регистр, счетчик кратности jl).

Недостатком данного устройства является его сложность.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является регулятор частоты, содержащий электродвигатель, якорь которого механически связанный с ротором сикх ронного генератора, подключен последовательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, к которому через транзнстортый усилитель подключена также шунтовая обмотка

2 возбуждения электродвигателя, а обмотка возбуждения синхронного генератора подключена к выходу регулятора напряжения, содержащего блок фазового компаундирования, выход которого сое- динен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соединен с выходом синхронного генератора и через двухсторонний ограничитель с первичной обмоткой разделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий as двухобмоточиого дросселя и конденсатора, формирователь пи" лообраэного напряжения, выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом фазового детектора, вход которого подключен к выходам частотного датчика, и резисторы (21.

Недостатко1е данного регулятора является недостаточная надежность.

Целью изобретения является повышение надежности.

20

30

45

3 85376

Поставленная цель дости га ется тем, что в регулятор частоты для электро— машинных преобразователей, состоящий из электродвигателя, якорь которого механический связанный с ротором синхронного генератора, подключен последовательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянноro напряжения, к которому через транзисторный усилитель подключена также шунтовая обмотка возбуждения электродвигателя, а обмотка возбуждения синхронного генератора подключена к выходу регулятора напряжения, содержащего блок фазового компаундирования, выход которого соединен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соединен с выходом синхронного генератора и через двухсторонний органичитель — с первичной обмоткой разделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий из двухобмоточного дросселя и конденсаторci. формирователь пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом фазового детектора, вход которого @ подключен к выходам частотного датчика, и резисторы, введены операционный усилитель и два диода, включенные встречно-параллельно меящу входами операционного усилителя, один из входов которого через резистор соединен с одним концом вторичной обмотки разделительного трансформатора, второй конец которой соединен с общей шиной, второй вход операционного усилителя соединен через два последовательно включенных резистора с общей шиной, а выход операционного усилителя подключен к одному иэ входов фазового детектора, причем первичная обмотка двухобмоточного дросселя соединена с общим выводом упомянутых двух резисторов и конденсатором, а его вторичная обмотка включена между вторым входом фазового детектора и общей шиной.

Структурная электрическая схема предлагаемого регулятора приведена на чертеже.

Регулятор частоты содержит электродвигатель (не показан), якорь I которого, включенный последователь но с обмоткой 2 возбуждения, подключен к источнику 3 постоянного напряжения, шунтовая обмотка 4 возбуждения, параллельно которой включен диод 5, ! 4 включен» последова1 е,lt<) транзисторнымм усилителем б, !!корь механически связан с ротором 7 синхронного генератора, обмотка возбуждения которого подключена к выходу регулятора напряжения 8, подключенного к выходу блока фазового компаундирования 9, состоящего из трансформатора тока 10 и конденсатора 11. В состав регулятора входят амплитудный двухсторонний ограничитель 12, фазовый детектор 13, формирователь 14 пилообразного напряжения, разделительный трансформатор 15 операционный усилитель 16, двухобмоточный дроссель 17 и конденсатор, являющиеся частотным датчиком 18, резисторы 19-21 и диоды 22, 23.

Выходной сигнал снимается с выхода 24.

Принцип .работы регулятора заключается в следующем.

В статическом установившемся режиме работы вь|ходной сигнал, поступающий со вторичной обмотки трансформатора 15 на инвертирующий вход операционного усилителя 16 существенно превышает по величине сигнал, поступающий от частотного датчика 18 на неинвертирукиций вход усилителя 16.

Поэтому имеет место вынужденное переключение операционного усилителя 16 с частотой выходного напряжения электромашинного преобразователя, а частотный датчик 18, питаемый выходным напряжением переменного тока операционного усилителя 16, реагирует на отклонение-девиацию частоты Ш от величины собственной резонансной частоты Ыо соответствующим изменением фазы ЬЧ выходного напряжения вторичной обмотки дросселя 17 от ее исходного значения 90

При этом фазовый детектор 13, первый и второй входы которого связаны со вторичной обмоткой дросселя 17 и выходом операционного усилителя 16, преобразует разность сдвига фаз + Ь4 поступающих входных сигналов в эквивалентный сигнал ошибки постоянного тока, поступающий на вход формирователя 14. Транзисторный усилитель 6, работающий в режиме однотактной широтно-импульсной модуляции с частотой пилообразной составляющей сигнала формирователя 14, реагирует на изменение сигнала ошибки подрегулированием величины скважности, т.е. степени относительного отпирания выходного и разделительном трансформаторе 15) операционный усилитель lб благодаря действию сигнала положительной обра1ной связи с резистора 21 на неинвертирукщий вход усилителя 16 продолжает работать в режиме переключения, как автогенератор с частотой, совпадающей с резонансной частотой. Поэтому напряжения, поступающие на первый и второй входы фазового детектора 13, сдвинуты ровно на 900, выходной сигнал ошибки постоянного тока равен нулю, а пилообразная составляющая напряжения выходного сигнала формирователя

14 обеспечивает переключение усилителя 6 с величиной скважиости, равной

0,5. При этом в обмотке возбуждения

4 имеет место промежуточное среднее значение тока возбуждения, пропорциональное к тому же величине напряжения общего источника 3. Вследствие этого реализуется параметри еское регулирование тока возбуждения двигателя и обеспечивается удержание скорости вращения и частоты выходного напряжения преобразователя вблизи номинальной величины.

Регулятор частоты для электромашинных преобразователей, состоящий из электродвигателя, якорь которого, механически связанный с ротором синхронного генератора, подключен последовательно с обмоткой возбуждения к источнику постоянного напряжения, к которому через транзисторный усили- . тель подключена также шунтовая обмотка возбуждения электродвигателя, а обмотка возбуждения синхронного генератора подключена к выходу регулятора напряжения, содержащего блок фазового компаундирования, выход которого соединен с входом регулятора напряжения, а вход блока компаундирования соединен с выходом синхронного генератора и через двухсторонный огделительного трансформатора, частотный датчик, состоящий иэ двухобмоточного дросселя и конденсатора, формирователь пипорбразного напряжения, выход которого подключен к входу транзисторного усилителя, а вход соединен с выходом фазового детектора, вход которого пОдключен к выходам частот5 853763 Ь транзисторного ключа, подключакщего обмотку возбуждения 4 к источнику питающего напряжения постоянного тока.

Таким образом обеспечивается реализация статической системы регулирования частоты злектромашинного преобразователя, обеспечивающей с высокой точностью совпадение величины частоты электромашинного преобразователя с величиной резонансной частоты частот/ ного датчика, который при этом одновременно выполняет роль эквивалентного (неявно выраженного) задатчика частоты и измерителя ее отклонения-девиации.

Описанный режим работы регулятора д частоты сохраняется и прн возникновении короткого замыкания одной из нагрузок (не показаны), подключенных к его внешним выходным клеммам. В этом случае блок фазового компаундирования щ

9 и регулятор напряжения 8 обеспечивают необходимую величину кратности тока короткого замыкания статорной цепи синхронного генератора, т.е, его превышение в 3-5 раз величины номи- 25 нального выходного тока генератора, что через определенный промежуток времени приводит к селективному (избираеельному) срабатыванию защиты, отключению участка цепи с короткозамкнутой 30 формула изобретения нагрузкой и восстановлению номинального значения выходного напряжения генератора. Однако, и на этом промежутке времени регулятор частоты, амплитудный двухсторонний ограничитель 12 которого непосредственно подключен к зажимам статорной цепи генератора и питается падением напряжения на первичной обмотке трансформатора тока 40 блока фазового компаундирования 9, удерживает величину частоты вращения преобразователя вблизи номинального значения. Поэтому последующее восстановление напряжения преобразо- 4S вателя при отключении короткозамкнутой нагрузки происходит в благоприятных для нагрузок условиях сохранения частоты выходного напряжения, что таким образом расширяет возможные об- 50 раничитель с первичной обмоткой разласти применения и функциональные воэможности электромашинного преобразователя с таким регулятором частотые

При повреждении же цепи обратной связи по выходной частоте электрома- зз шинного преобразователя (т. е. обривах или коротких замыканиях в амплитудном двухстороннем ограничителе 12

7 8537 ного датчика, и резисторы, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены операционный усилитель и два диода, включенные встречно-параллельно между входами операционного усилителя, один иэ входов которого через резистор соединен с одним концом вторичной обмотки разделительного трансформатора, второй конец которой соеди- 1О нен с общей п1иной, второй вход операционного усилителя соединен через два последовательно включенных резистора . с общей шиной, а выход операционного усилителя подключен к одному из вхо- 13

63 8 дов фазового детектора, причем первичная обмотка двухобмоточного дросселя соединена с общим выводом упомянутых двух резисторов и конденсатором, а его вторичная обмотка включена между вторым входом фазового детектора и общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 495649, кл. G 050 13/00, 11 ° 12.73.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2578239/18-21, кл. Н 02 P 11/06, 13.02.78.

ВНИИПИ Заказ 5693/31 Тираж 730 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4