Автономный вентильный генератор

Автономный вентильный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соеетсиик

Социалистичвсиик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (н)855879 (51) Дополнительное к авт. свнд-ву (5i)NL. Кл.

{22)Заявлено26. 11.?9 (21) 2843079/24-07 с присоединением заявки .% (23 ) Приоритет

Н 02 К 19/36

1Ьаударстееинмй комитет

СССР по денем изобретений н открытий

Опубликовано 15. 08. 81. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 1 7 . 08 . 8 1 (5Ç) УДК 621. 313. .322(088.8) (72) Авторы изобретения

СорокийCCP

А. И. Лищенко, В. А. Лесник и А . Я.

Институт электродинамики АН Украинской

{7I ) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к электрическим машинам, а более конкретно — к автономным бесконтактным электромашинным источникам питания и может применяться там, где источником электроэнергии является генератор переменно3 го тока, к которому предъявляются высокие требования по массо-габаритным показателям. Область применения таких источников питания становится гораздо

10 шире, если в качестве привода использовать высокоскоростной первичный двигатель, например газовую турбину.

Энергоблоки (первичный двигатель— электромашинный генератор) с повышенными скоростями вращения имеют мень-. ший вес и габариты, их применение для питания промышленных объектов частоты .

S0 Гц и ниже возможно только в сочетании с преобразователями частоты, преобразующими напряжение генера:тора высокой частоты в напряже(ние требуемой частоты, например

Ьо Гц.

Известен вентильный генератор, содержащий асинхронную машину с треХфазной статорной обмоткой и корот-, козамкнутым ротором и источник реактивной мощности с системой управления, которая включает дополнительный источник питания, блок управления и схему сравнения (1 1.

Однако такой генератор наряду с преимуществами, которыми обладает асинхронная машина с короткозамкнутьае ротором (простота конструкпии, высокая надежность, хорошие массо-габаритные показатели) имеет сложную электрическую схему силовой цепи и цепей управления. Эта схема состоит из большого числа промежуточных устройств, снижатощих надежность генератора и увеличивающих массу и габариты устройства. Наличие ротора с короткозамкнутой обмоткой не позволяет вы1 полнить генератор на высокие скорости вращения и на этой основе создать

855879 Такое техническое решение значиист „з ° :Ник С ЗЫСОКИМИ ТЕХНИКО ЭКОНОМИ

-;ескими показателями.

Наиболее близким по технической .ущностк и достигаемым результатам к данному изобретению является автоном5

-ый =-eнтильный генератор, состоящий из электро..ашинного генератора nepeHHD1" тока с трехфазной обмоткой

=т.;:а-тора., имеющей отводы с различными †ур:-итми напряжения, полупроводникового преобразователя с ключами на .астро: -..-:, - ""-:pàëI!Pëüíî включенных тирк=ò .опек, КОГОрЫЕ СОЕДИНЕНЫ ЕрЕЗ ВЫ:ipям .,=--.,.iHLlå мосты с отводами обмотки статора: Выпрямительные мосты выголнепк на неуправляемых вентилях и

;;одклю е и. зажимами переменного тока к О;. О„,ам обмотки элек -,ромашинного

:-ене атора с различными уровнями наТ рис горы преобразовате:тя у.ipa. I яются от генератора со стабили.:;р.:aаннОй -частотой H обеспечивают

:-:Оочередное подключ=-ние к фазам на рузк -:. Ныпрямительных мостов таким Об рaзом, то формируют квазисинусоидаль-т5 .тое многоступенчатое напряжение. Тасой Источник питания может быть выпол= нсн и .вес :-;-фазньм, а выпрямительные .руппы 1п..пестифазной дв,.хполупериодФ", ;:Ой -.:-;ему 12

30 ! ;С,,ОСтаткаМИ ИЗВЕСТНОГО ИСТОЧНККа .и;тс.птя являются наличие промежугочно о -.пена по; тояннсго -ока„ увеличива::I-гс мас у и габарктьг источника; на. -..;чие узла принудительной коммутации ."=.Ipl.: топных ключей, снижающего надеж-"ст ь "còpñécòÿa и плохая форма выход.Ого:. †;a.;ip.:::.ения (ступенчатая ст нусоипа)

"1ель . Зо бреет ения — сОздание элект= рома.винного источника питания низкой частоты с улучшенной формой кривой выHапряжеHHII минималbHblx I абa рнт !В масс", iioBblIIlpHHoH надежности и экономичности.

Укаэант:ая цель достигается тем, -,:то выходное напряжение вентильного

" lIератора формируется непосредствениз частичных напряжений электро 50 и IilHHHal генератора высокой частоты. . .чтя этой цели каждая вьгходная фаэная

"..:емка вентильного генератора последов;=.Тельно подключается с помощью ти55 эисторных ключей к отводам фаз многомазной Обмотки злектромашинного генератора с различными уровнями напряжеH iЯ тельно упрощает схему электромашинного источника питания и ведет к уменьшению массы и габаритов вентильного генератора, улучшению формы кривой выходного напряжения, благодаря отсутствию выпрямительных мостов и схем принудительной коммутации тиристорных ключей. Кроме того, применение в качестве электромашинного генератора

-асинхронной машины с массивным ферромагнитным ротором без обмотки дает возможность выполнить его высокоскоростным, что значительно уменьшает массу и габариты генератора, расширяет область его применения.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого асинхронного вентильного генератора с шестифазной секционированной Обмоткой; на фиг.2 полуволна напряжения, сформированная из частичных напряжений различного уровня шестифазной обмотки статора.

Вентильный генератор (фиг. 1) содержит асинхронную машину с массивным ферромагнитным ротором 1 и шестифазной обмоткой статора 2, с отводами

3-3? на различных уровнях напряжения которые соединены с нагрузкой 33 с помощью ключей 34-63 полупроводникового преобразователя 64. Возбуждение и регулирование напряжения генератора осуществляется с помощью источника 65 реактивной мощности.

Асинхронный генератор работает следующим образом.

Источник 65 реактивной мощности, подключенный к выходу обмотки статора 2 асинхронной машины, снабжает ее реактивным током. При вращении массивного ферромагн:1тного рстора 1 со скоростью около 12000 об/мин в обмотке индуктируется шестифазное напряжение

200 Гц.

Б каждый момент времени. когда по ложительное напряжение приложено к соответствующему вентилю, он открывается и подключает Отвод соответствующим уровнем напряжения к нагрузке. Например, в момент времени (фиг. 2) в первой фазе положительное напряжение открывает вентильные ключи 34-38 (фиг.2 и !), которые в данный момент времени подключают к нагрузке (к выходным фазам А, В и С клеммам вентильного генератора) соответствующие напряжения различных уровней. Аналогичный процесс

5 855879

3 происходит с ключами остальных фаз Такай — ðîöåññ происходит с ключами генератора. других отводов и фаз, подключающих

Формирование палуволны напряжения к фазс С частичные напряжения раэличодной фазы (например, фазы С) проис ньп: уровней V, V> и Ч, до момента ходит следующим образом. Положитель- 5 времени С5, когда ат фазы С отключаетное напряжение отвода 3 первой фазы ся отвод 32, или фаза К. До этого открывает вентильный ключ 38 (фиг. 1)s времени ключи, подключенные к отводам который подключает к фазе С (к на- 6, 1О, 14 и 18 и формирующие спадаюгрузке) полуволну напряжения повышен- !пую часть полуволны нового напряженой частоты V (фиг. 2) отвода 3. Io ния из частичных напряжений V -V<©J

Ключ 35, подключенный к отводу 6 и закрыты. С момента t > происходит профазе С, формирующий спадающую часть -цесс последовательного подключения к полуволны напряжения низкой частоты, фазе С напряжений V> -Ч! отводов 6, !0, закрыт до момента t>. В момент време- I1 4 ;и ;-,8 при закрытых ключах, участии t (фиг. 2) ключ 38 закрывается >5 вука,их в формировании нарастающей часболее высоким напряжением фазы Е ат- ти г.:алуволны нового напряжения. На вода 9 (фиг. 1), ключ которого в этот это; завершается процесс формирования момент времени подключает к фазе С п.ложительнай палувалны нового напряследующую полувалну напряжения павы- .,-,,я шенной частоты У (фиг. 2) да момента 0 времени t . В этот момент открывает- «1иаграмма подключения атвацов к ся ключ отвода 15 фазы Ж, подключаю- фазе С вентильными ключами пгеабразощий к фазе С полуволну напряжения V5 . вателя приведена ниже

Нарастающая часть Спадающая часть полуволны палувалны

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Интервал

И l Р Е Ж 3

Фаза

Секция 3 9 15 21 27 3,. 6 10 14 18

В данном примере из двух и риодов напряжения повышенной частоты 200 Гц (из полуволны напряжений отводов различных фаз) сформулирована полуволна нового напряжения частотой 50 Гц. Аналогично формируются положительные и отрицательные полуволны напряжений

40 фаз А и В с учетом сдвига их на !

20 эл.гр. формирование выходного напряжения генератора непосредственно из частичных напряжений повьппенной частоты раэ45 личного уровня от всех фаэ электромашинного генератора исключает звено постоянного тока, что снижает массу и габариты источника питания, а также значительно улучшает форму выходного

50 напряжения. Коммутация ключей полупра водникового преобразователя осуществляется естественным образом в момент равенства напряжений на коммутируемых отводах. Это упрощает схему управле55 ния преобразователем и ведет к повышению надежности и экономичности установки. Использование в качестве генератора асинхронного двигателя с массиплым ра арам позволяет применить выса;;аскарастнай привод.

Формула изобретения

Автономный вентильный генератор, состоящий .;-:з электрамашинного генератора переменного тока с мнагофазной абм= òêñé статора, имеющей отводы с р-.çäè÷íûè*: уровнями напряжения и выходными кле1-мами и полупроводникового преобразователя, содержащего ключи на встречно-параллельна включенных тнристорах, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения и уменьшения массы и габаритов вен:.ильнага генератора. каждая ега выходная клемма соединена через тиристарные ключи с отводами различнаго уровня напряжения от всех фаэ мнагафазной обмотки статора электрамашиннага генератора.

Источники инфармаци;;, принятые во в!пмание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 558359, кл. Н 02 К 17/42 1977.

2. Авторское свидетельство СССР !! 414693, кл, Н 02 И 5/48, 1а74 °

1 с („

1 .

1.

"p .„1 1 1

1

k

1 .г

Ъ, 6 )

=- i l>

1 М Ф.! : i!>.:.".,Р ф.И

1 г, (1 д f<)

1 ! j= )

1

- -- -1 - !

855879

Составитель А. Кецарик

Редактор T. Парфенова Техоед М.Рейвес

Заказ 6959/80 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Раушская наб.д д. 4/5

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

Корректор С. Шекмар

Подписное

- 1!

1