Реверсивный возбудитель на полностью управляемых вентилях для генератора физической модели

Реверсивный возбудитель на полностью управляемых вентилях для генератора физической модели относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использован для работы в модельной системе возбуждения, состоящей из контура возбуждения и автоматического регулятора возбуждения. Техническим результатом является обеспечение адекватного физического представления современных реверсивных систем возбуждения асинхронизированных турбогенераторов и синхронных компенсаторов, а также гидрогенераторов с переменной частотой вращения. Реверсивный возбудитель на полностью управляемых вентилях для генератора физической модели содержит выпрямитель, сглаживающий конденсатор, двухполупериодный преобразователь напряжения на четырех полностью управляемых вентилях и встречно-включенных диодах, систему управления, датчик напряжения и датчик тока, выход которого подключен к входу системы управления, для создания контура положительной обратной связи по току возбуждения, обеспечивающего компенсацию активного сопротивления ротора модельного генератора.

Область техники

Полезная модель относится к области моделирования электрических систем и может быть использована для работы в модельной системе возбуждения, состоящей из контура возбуждения и автоматического регулятора возбуждения.

Уровень техники

Наиболее близким является однофазный мостовой транзисторный инвертор [1], содержащий транзисторы, источник питания со сглаживающим конденсатором на выходе, нагрузку, преимущественно трансформаторного типа, подключенную через конденсатор к диагонали переменного тока упомянутого однофазного мостового транзисторного инвертора.

Известен также однофазный инвертор напряжения [2], принимаемый за прототип. Устройство представляет собой однофазный инвертор напряжения, содержащий выпрямитель, мостовой преобразователь, выполненный, например, на четырех транзисторах и антипараллельных диодах, активно-индуктивную нагрузку и систему управления, состоящую из генератора импульсов, регулирующего органа и двух идентичных каналов управления транзисторами, содержащих формирователи импульсов, выходы которых подсоединены к соответствующим входам транзисторов.

Отсутствие блока, отвечающего за компенсацию активного сопротивления индуктивной нагрузки, не позволяет использовать описанные выше устройства для применения в качестве возбудителя модельного генератора.

Способ компенсации активного сопротивления в цепи ротора синхронной машины-модели отражен в [3]. В описываемом способе система компенсации выполняется без компенсационных машин путем охвата контура (возбудитель - автоматический регулятор) возбуждения положительной обратной связью по току возбуждения и отрицательной обратной связью по напряжению возбуждения, что упрощает систему компенсации.

Раскрытие полезной модели

Задача полезной модели - создать реверсивный возбудитель на полностью управляемых вентилях с положительной обратной связью по току возбуждения. Решение этой задачи обеспечивает адекватное физическое представление современных реверсивных систем возбуждения асинхронизированных турбогенераторов и синхронных компенсаторов, а также гидрогенераторов с переменной частотой вращения.

Реверсивный возбудитель на полностью управляемых вентилях для генератора физической модели содержит двух полупериодный преобразователь напряжения на полностью управляемых вентилях и встречно-включенных диодах. К его входу параллельно подключены выпрямитель и сглаживающий конденсатор, а к выходу параллельно подключен датчик напряжения. Для создания контура положительной обратной связи по току возбуждения в выходную цепь преобразователя напряжения включен датчик тока, вход которого подключается к обмотке возбуждения генератора. Система управления формирует управляющие импульсы для полностью управляемых вентилей, датчика тока и датчика напряжения.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена схема модельного реверсивного возбудителя с компенсацией активного сопротивления обмотки возбуждения.

На фиг. 2 приведена структурная схема системы управления реверсивного возбудителя.

На фиг. 3 представлен общий вид реверсивного возбудителя.

Осуществление полезной модели

Осуществление полезной модели поясняет схема модельного реверсивного возбудителя с компенсацией активного сопротивления обмотки возбуждения, приведенная на фиг. 1.

Схема построена на основе двухполупериодного преобразователя напряжения 1 на полностью управляемых вентилях (ПУВ) V1÷V4 и антипараллельных диодах D1÷D4.

Параллельно входу преобразователя напряжения 1 подключены выпрямитель 2 и сглаживающий конденсатор 3. Параллельно выходу преобразователя напряжения 1 подключен вход датчика напряжения 4, выход которого подключен к входу системы управления 6. В выходную цепь преобразователя напряжения 1 включен датчик тока 5, выход которого подключен к входу системы управления 6. Выходы системы управления 6 подключены к полностью управляемым вентилям. К выходу преобразователя напряжения 1, который является выходом реверсивного возбудителя, последовательно с датчиком тока 5 подключена обмотка возбуждения 7 генератора.

Работает реверсивный возбудитель следующим образом.

Вентили открываются попарно (V1-V4 и V2-V3), и к обмотке возбуждения (ОВГ) прикладывается напряжение обеих полярностей, обеспечивающее протекание тока в этой обмотке в двух направлениях.

Необходимая величина и направление тока обеспечивается шириной импульсов управления вентилями, эти импульсы формируются системой управления возбудителя (СУ).

После принудительного запирания вентилей ток протекает через встречно-включенные диоды D1÷D4, сглаживающий конденсатор 3, датчик тока 5 и обмотку возбуждения 7 генератора.

Датчики тока 5 и напряжения 4 используются для формирования сигналов обратных связей в СУ 6.

В состав системы управления реверсивного возбудителя (фиг. 2) входят:

УУ - узел управления, формирующий широтно-модулированные импульсы, среднее значение которых пропорционально напряжению на ОВГ.

УИУ - узел импульсов управления, преобразующий выходные широтно-модулированные импульсы УУ в 2 группы гальванически связанных импульсов, предназначенных (после дальнейшего преобразования в УС) для поочередного включения и выключения двух пар вентилей. УИУ формирует и необходимую технологическую паузу между включенными состояниями двух переключаемых вентилей для предотвращения короткого замыкания источника через эти вентили.

УС - устройство согласующее, формирует четыре группы гальванически развязанных импульсов, обеспечивающих поочередное включение двух пар вентилей (V1-V4 и V2-V3).

На вход системы управления подается сигнал уставки с регулятора возбуждения (PB) и сигналы обратных связей:

ДН - отрицательная обратная связь по напряжению для поддержания напряжения на заданном уровне; ДТ - положительная обратная связь по току для компенсации активного сопротивления ротора в соответствии с требуемой величиной Т_d0мод.

Силовой модуль (power modules) РМ типа РМ 75DSA120 состоит из двух IJBT-транзисторов, шунтируемых встречно включенными диодами.

В качестве конструкции для опытного образца реверсивного возбудителя использована конструкция возбудителя полупроводникового (ВП) ЭДМ 78.60.00, представляющая собой каркас с направляющими для четырех блоков. Блоки имеют лицевые панели с ручками и образуют лицевую панель устройства. Со всех остальных сторон каркас закрыт металлическими листами с жалюзи. На левой стороне каркаса расположен клеммник для внешних соединений. На задней стороне каркаса расположены гнезда типа РП14-30 для блоков. Каждый блок имеет по две вилки типа РП14-30. Через эти разъемы осуществляется связь между блоками и подключение к клеммнику.

На фиг. 3 представлен общий вид реверсивного возбудителя.

Источники информации

1. Пат. RU 2168825 МПК Н02Н 7/122. Однофазный мостовой транзисторный инвертор. Опубл. 10.06.2001.

2. Пат. RU 2444111 МПК Н02М 5/45, Н02М 5/453, Н02М 5/458. Однофазный инвертор напряжения (варианты). Опубл. 27.02.2012 Бюл. 6.

3. А.С. SU 135139 МПК G05F 1/10. Способ компенсации активного сопротивления в цепи ротора синхронной машины-модели. Опубл. 01.01.1961

Реверсивный возбудитель на полностью управляемых вентилях для генератора физической модели, содержащий двухполупериодный преобразователь напряжения на полностью управляемых вентилях и встречно-включенных диодах, к входу которого параллельно подключены выпрямитель и сглаживающий конденсатор, а к выходу параллельно подключен вход датчика напряжения, выход которого подключен к входу системы управления; выходы системы управления подключены к полностью управляемым вентилям, отличающийся тем, что в выходную цепь преобразователя напряжения включен датчик тока, вход которого подключается к обмотке возбуждения генератора, а выход подключен к входу системы управления для создания контура положительной обратной связи по току возбуждения.