SU720619A1 - Установка дл питани автономных объектов - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к источникам электрической энергии с использованием в качестве генератора асинхронной машины и полупроводниковых элементов и может найти применение на автономных электростанци х, например судовых, где необходимо поддержание посто нной частоты автономной сети при переменной нагрузке и скорости вращени  вала приводного двигател .

Известна установка дл  питани  автономных объектов переменным током посто нного напр жени  и стабильной частоты бортовой сети наземного транспорта, судов, самолетов 1.

Устройство содержит генератор переменной скорости вращени . Активна  мощность передаетс  в бортовую сеть посто нной частоты через преобразователь частоты. Дл  поддержани  напр жени  и компенсации расхода реактивной энергии служит работающий параллельно сети синхронный генератор реактивной мощности. Дл  защиты инвертора при коротком замыкании сети т.рехфазного тока предложено устройство в цепи посто нного тока, автоматически исключающее протекание токов через инвертор, превыщающих допустимый.

f2

Недостатком указанной установки  вл етс  применение специального синхронного генератора в качестве источника управл емой реактивной мощности и значительные потери энергии из-за двухкратного преобразовани  всей активной мощности в цепи выпр мител  и инвертора, а также дополнительные потери в специальном синхронном гене-, раторе.

Наиболее близким техническим рещением R данному изобретению  вл етс  установка дл  питани  автономньтх объектов, содержаща  асинхронную мащину с приводным двигателем на ее валу, выпр мительный мост в ее роторной цепи, инвертор с блоком управлени , включенным в сеть переменного тока, к которой подключ ены датчики напр жени  и частоты, конденсаторы самовозбуждени , сглаживающий дроссель, включенный последовательно в цепь выпр мленного тока ротора ас.инхронной машины , токоограничивающие peaKtopbi, подключенные к инвертору к сети переменного тока 2.

В качестве регул тора напр жени  и источника активной энергии использована синхронна  мащина. .,,,-.......

Основным недостатком известной уста ТГ8В1Ш й1о1 ё1ч;  ёе сложйосТГвШду наличи  синхронного генератора, работающего i:.oi.-B режиме реактивной мощности, и наличие ;ч.-потерь в ней, что приводит к снижению ее энергетических показателей.

Целью изобретени   вл етс  устранение указённб1х нёдостаткой, а именно: упрощение устройства и улучщение его энергетических показателей.

Эта ЦёЛЪ ДсгсТИгаеТСЯ в установке дл  питани  автономных объектов, содержащей асйнхрбнную мащйну с приводным двига Тёлём на ее валу, выпр мительный мост в ее роторной цепи, инвертор с блоком управлени , включенным в сеть переменного тока, к которой подключены датчики напр жени  и частоты, и конденсаторы самовозбуждени , сглаживающий дроссель, включенный последовательно в цепь выпр мленного тока ротора асинхронной мащины, токоограни чгтаИбщйе реакторы, цодключенные к инвертору , и сети переменного тока.

Новым в установке  вл етс  то, что она снабжена полупроводниковым ключевым элементом, который включен параллельно в цепьвыпр мленного тока ротора асинхронной мащины, блоком управлени  ключевым э ЛёМентом, вход которого соединен с выхо Дом датчикачастотьт, причем ;выпр мительный мост в роторной цепи вБГпоЛнен управл емым с искусственной коммутацией; выход датчика папр жёни  подключен ко входу блока управлени  выпр мителем, а конденсаторы самовозбуждени  подключены к сети через дополнительно введенные дроссели. Установка содержит первичный двигатель 1 асинхронной машины 2, выпр мительный мост с искусственной коммутацией 3 в цепи ротора мащины 2, инвертор с естественной коммутацией 4, в цепь посто нного тока ротора включен сглаживающий дроссель 5. Парраллельно в цепб выпр мленного тока ротора включен полупроводниковый ключевой элемент 6. Конденсаторы : самовозбуждени  7 подключены к сети переменного тока через дроссели 8. Датчик напр жени  9 и датчик частоты 10 подключены к сети переменного тока, а блок управлени  11 инвертором также включен в сеть переменного тока. Вход блока 12 управлени  выпр мителем подключен к выходу датчика напр жени  9. Вход блока 13 управлени  ключевым элементом подключен к выхо.ду датчика частоты 10. В цепи инвертора 4 предусмотрены токоограничивающие реакторы 14.

Установка работает следующим образом.

Первичный двигатель 1 вращает асинхронную мащину 2 со скоростью превыщающей синхронную. При этом в питающую сеть генерируетс  активна  мощность статора и через выпр митель 3 и инвертор 4 мощность скольжени . Сглаживающий дроссель 5

обеспечивает уменьщение пульсаций выпр м тока ротора асинхронной мащины. Качество формы кривой выходного напр жени  генератора обеспечиваетс  конденсаторами 7 и дроссел ми 8, которые образуют фильтро-компенсирующее устройство. Источником реактивной энергии автономной системы  вл ютс  асинхронна  мащина, выпр митель , работающий в ее роторной цепи с опережающими углами управлени , и конденсаторы фильтро-компенсирующего устройства. При работе выпр мител  с опережающими углами управлени  реактивна  составл юща  тока ротора асинхронной мащины имеет емкостный характер и обеспечивает возбуждение генератора, а также

j частичное питание нагрузки реактивным током . Регулирование уровн  напр жени  автономной системы и, следовательно, генерируемой реактивной мощности осуществл етс  в функции выходного сигнала датчика напр жени  9, который через блок управлени  выйр мителем 12 измен ет фазу его угла управлени . Инвертор преобразовател  работает с посто нным минимальным углом управлени , когда его противоэдс максималь на . Регулирование среднего значени  протиJ воэдс и, следовательно, изменение генерируемой активной мощнрсти в автономную сеть осуществл етс  с помощью ключевого элемента в цепи выпр мленного тока изменением относительной продолжительности его включени . При этом частотанапр жени  автономной сети будет определ тьс  согласно зависимости

П-Р

f

gQb.tK(l-byotSn; ККэ,1

I со&лр1И7РнС аЛрС1-(1-,)С04Ап,тЗ

где п, р - соответственно скорость вра щени  и число пар полюсов; к - коэффициент схемы вентильного преобразовател ; Зт;г7 углы управлени  мостов 3,4; X - относительна  продолжительоность включени  ключевого

элемента;.,

R 9 - эквивалентное сопротивление

роторной цепи; RH-сопротивление нагрузки. Управление инвертором с посто нным углом осуществл етс  с помощью устройства 11. Изменение продолжительности включени  ключевого элемента осуществл етс  в функции датчика частоты 10 через блок управлени  13. Дл  защиты вентильного преобразовател  при коротких замыкани х сети трехфазного тока применены токоограничивающие реакторы 14.,

Claims (2)

1. Увеличение тока нагрузки, особенно индуктивной , приводит к уменьщению напр жени  автономной сети. Датчик напр жени  9 через блок 12 измен ет угол управлени  роторного блока 3 в сторону увеличени  емкостной составл ющей тока ротора. При этом возрастает генерируема  асинхронной машиной 2 реактивна  мощность, что приводит к соответствующему увеличению напр жени  до прежнего уровн  (в пределах коэффициента статизма регул тора). Резкое изменение нагрузки при опережающем угле управлени  преобразователем S вызывает увеличение емкостной составл ющей тока ротора, следовательно, обеспечивает форсирование возбуждени  и необходимую устойчивость системы. Увеличение скорости вращени  мащины приводит к увеличению генерируемой активной мощности и, следовательно, к возрастанию частоты. Датчик частоты 10 через систему управлени  13 уменьшает относительную продолжительность включени  ключевого элемента. При этом среднее значение противоэдс увеличиваетс , уменьщаетс  ток ротора и, следовательно, генерируема  активна  мощность, что приводит к восстановлению частоты до прежнего уровн . Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: 1.Исключаетс  из автономной системы дополнительный источник реактивной мощности в виде синхронного генератора, так как питание потребителей реактивной мощностью осуществл ет асинхронна  мащина, возбуждаема  со стороны ротора емкостной составл юш.ей его тока за счет опережающего угла управлени  роторного выпр мител . 2.Уменьщаютс  потери энергии в автрномной электростанции вследствие отсутстви  дополнительной синхронной мащины. 3.Увеличиваетс  коэффициент мощности инвертора вследствие применени  ключевого элемента в цепи выпр мленного тока ротора, так как инвертор в этом случае раработет с посто нным минимальным углом управлени . 4. Улучщаетс  форма сетевого напр жени  за счет совместного использовани  конденсаторов , служащих дл  самовозбуждени  мащины, и дросселей, примен емых в качестве фильтра высщих гармоник тока. Формула изобретени  Усгановка дл  питани  автономных объектов , содержаща  асинхронную мащину с приводным двигателем на ее валу, выпр мительный мост в ее роторной цепи, инвертор с блоком управлени , включенным в сеть переменного тока, к которой подключены датчики напр жени  и частоты, конденсаторы самовозбуждени , сглаживающий дроссель , включенный последовательно в цепь выпр мленного тока ротора асинхронной мащины, токоограничивающие реакторы, подключенные к инвертору и сети переменного тока, отличающа с  тем, что, с целью упрощени  устройства и улучщени  его энергетических показателей, установка снабжена полупроводниковым ключевым элементом , который включен параллельно в цепь выпр мленного тока ротора асинхронной мащины, блоком управлени  ключевым элементом, вход которого соединен с выходом датчика частоты, причем выпр мительный мост в роторной цепи выполнен управл емым с искусственной коммутацией , выход датчика напр жени  подключен ко входу блока управлени  выпр мителем, а конденсаторы самовозбуждени  подключены к сети через дополнительно введенные дроссели. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Акцептованна  за вка ФРГ 1563728, кл. Н 02 Р 9/42, 1974.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 233050, кл. Н 02 Р 9/30, 1968. 720619

   n iteJt St C 1