початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2084077

ПРИСТРІЙ РЕГУЛЮВАННЯ ЧАСТОТИ N-фазний блоки живлення

Ім'я винахідника: Клімов Б.П .; Стрюцков В.К.
Ім'я патентовласника: Російське акціонерне товариство енергетики і електрифікації "ЄЕС Росії"; Товариство з обмеженою відповідальністю "Науково-дослідний інститут електроенергетики"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1995.08.17

Використання: в автономних вітро-і гідроелектростанціях. Сутність: пристрій регулювання частоти n-фазних електроагрегатів містить датчик частоти фазних напруг, перші баластні групи з m-паралельно з'єднаних керованих опорів, блоки управління. У пристрій введені другі баластні групи з одним керованим опором в кожній групі, які включені паралельно відповідним баластовим групам. Вхід керованого опору відповідної другий баластної групи підключений до (m + 1) -му виходу блоку управління. Це дозволяє спростити конструкцію пристрою і підвищити його технологічність завдяки зменшенню числа m керованих опорів одного тіпономінала.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пристрій відноситься до електротехніки і призначене для стабілізації частоти генераторів змінного струму з автобалластной навантаженням переважно для автономних вітро-і гідроелектростанцій щодо малої потужності (до 500 кВт).

Відомі пристрої, в яких автобалластная навантаження, що підключається паралельно корисної електричної навантаженні, забезпечує незмінність робочого режиму системи турбіна-генератор-навантаження при наявності відшкодовують впливів як з боку турбіни, так і з боку електричного навантаження генератора [1; 2]

В [1] описана система стабілізації частоти мікро ГЕС (електрогідроагрегата) з автобалластной навантаженням, що реалізує, так званий, фазовий спосіб управління. Ця система містить первинний двигун (турбіну), трифазний генератор змінного струму, три групи баластних резисторів з тиристорн ключами, блок фазового (кутового) регулювання, а й елементи електричної корисного навантаження.

При зміні корисного навантаження від нуля до номінального значення за сигналами з датчиків струму здійснюється фазовий управління тиристорами для підтримання сталості сумарною активної потужності, що розсіюється в корисною і баластної навантаженнях генератора, ніж власне і забезпечується стабільність частоти його вихідної напруги.

Однак в пристрої [1] внаслідок фазового регулювання баластні резистори підключаються на різних ділянках синусоїдальної кривої, що призводить до суттєвого спотворення форми вихідної напруги генератора.

Цей недолік усунуто в пристрої [2] яке є найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого пристрою.

До складу пристрою прототипу [2] входять: три групи баластних резисторів з тиристорн ключами, блок управління, датчик частоти фазних напруг.

Відмінність прототипу від аналога [1] полягає в збільшенні числа тиристорно-резисторних баластних секцій в кожній групі і використання, так званого, бестоковой включення тиристорів в моменти переходу відповідних фазних напруг через нульові значення. Управління тиристорн ключами здійснюється дискретно в двійковому коді у функції частоти напруги генератора. Число ціфроуправляемих баластних секцій (m) визначається допустимої ступенем квантування навантаження для за умовами забезпечення заданої якості регулювання частоти. Чим менше секцій тим "грубіше" регулювання і більше амплітуда коливань частоти вихідного генератора.

Так як висока якість регулювання частоти досягається лише при великій кількості m баластних секцій, то пристрій [2] є складним.

Більш того, в прототипі завантаження тиристорів по току пропорційна бінарного коду і застосування одного типу тиристорів недоцільне з технічних і економічних міркувань, а використання декількох типо-номіналів істотно знижує технологічність влаштування.

Ще одним недоліком прототипу [2] як і інших відомих пристроїв, є відсутність каналів роздільного регулювання по фазах навантаження, що необхідно при її асиметрії споживача.

Завдання цього винаходу полягає в створенні пристрою, що характеризується достатньою конструктивною простотою і підвищеною технологічністю, а й здатністю сімметріровать фазні струми генератора при асиметричній навантаженні споживача.

Предметом винаходу є пристрій регулювання частоти n-фазних електроагрегатів, що містить датчик частоти фазних напруг, n-перше баластних груп з m-паралельно з'єднаних керованих опорів в кожній групі, n-блоків управління, причому перші входи блоків управління об'єднані і з'єднані з виходом датчика частоти фазних напруг, m-виходів кожного блоку управління підключені до входів керованих опорів відповідної першої баластної групи, входи датчика частоти фазних напруг, синхровхід кожного блоку управління і перший силовий висновок кожної першої баластної групи призначені для підключення до відповідних фазним шинам електроагрегату, а другі силові висновки перше баластних груп призначені для підключення до нульової шини електроагрегату, і введені n-друге баластних груп з одним керованим опором в кожній групі, які включені паралельно відповідним першим баластовим групам, а кожен блок управління забезпечений (m + 1) -м виходом, який підключений до входу керованого опору відповідної другий баластної групи.

Це дозволяє спростити конструкцію і підвищити технологічність пристрою, що забезпечує низький рівень спотворень фазной кривої напруги шляхом оптимального поєднання "грубого" дискретного регулювання, що використовує двійковий код, і "точного" регулювання з допомогою дискретно-фазового управління.

Винахід має розвиток, що полягає в тому, що пристрій містить n-датчиків активних складових фазних струмів, а кожен блок управління забезпечений другим входом, при цьому перший вхідний висновок кожного датчика активної складової фазного струму з'єднаний з першим силовим висновком відповідної баластної групи, другий вхідний висновок кожного датчика активної складової фазного струму призначений для підключення до ланцюга відповідної електричного навантаження, а вихід кожного датчика активної складової фазного струму з'єднаний з другим входом відповідного блоку управління.

Це дає додатковий ефект, так як дозволяє при необхідності вирівняти завантаження фаз генератора при асиметричній навантаженні споживача.

Іншим розвитком запропонованого рішення є внутрішнє виконання кожного блоку управління у вигляді диференціального підсилювача, аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворювачів, багатоканального і одноканального формирователей імпульсів, забезпечених синхровхід, які є синхровхід блоку управління, при цьому входи диференціального підсилювача є першим і другим входами блоку управління, вихід диференціального підсилювача з'єднаний з входом аналого-цифрового перетворювача, виходи старших розрядів якого з'єднані з відповідними входами багатоканального формувача імпульсів, а виходи молодших розрядів підключені через цифро-аналоговий перетворювач до входу одноканального формувача імпульсів, виходи багатоканального формувача імпульсів утворюють m-виходів блоку управління, а вихід одноканального формувача імпульсів є (m + 1) -м виходом блоку управління.

Таке виконання є найкращою реалізацією поєднання "грубого" і "точного" управління баластної навантаженням.

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому представлена ​​структурна схема пристрою для випадку n 3 з внутрішнім виконанням блоку управління.

Пристрій містить датчик 1 частоти фазних напруг три перших баластних груп 2 з m-паралельно з'єднаних керованих опорів в кожній групі виконаних, наприклад, у вигляді баластних резисторів 3 з сімісторний ключами 4, три блоки 5 управління, три других баластних групи 6 з одним керованим опором 3, 4 в кожній групі, три датчика 7 активних складових фазних струмів. Перші входи блоків 5 об'єднані і з'єднані з виходом датчика 1, m -Вихід кожного блоку 5 підключені до входів керованих опорів 3,4 відповідної баластної групи 2. Входи датчика 1, синхровхід кожного блоку 5 і перший силовий висновок кожної баластної групи 2 і паралельної її групи 6 об'єднані і виведені на клеми 8, 9, 10. Другі силові висновки групи 2 і 6 виведені на клему 11. Кожен блок 5 управління забезпечений (m + 1) -м входом, який підключений до входу керованого опору відповідної баластної групи 6.

Перший вхідний висновок кожного датчика 7 з'єднаний з першим силовим висновком відповідної баластної групи 2, другі вхідні висновки датчиків 7 виведені на клеми 12, 13, 14, а вихід кожного датчика 7 з'єднаний з другим входом відповідного блоку 5.

Блок 5 управління виконаний у вигляді диференціального підсилювача 15, аналого-цифрового перетворювача 16, цифро-аналогового перетворювача 17, багатоканального формувача 18 імпульсів і одноканального формувача 19 імпульсів. Формувачі 18 і 19 забезпечені синхровхід, які є синхровхід блоку 5 управління. Входи диференціального підсилювача 15 є першим і другим входами блоку 5, вихід підсилювача 15 з'єднаний з входом перетворювача 16, виходи старших розрядів якого з'єднані з входами формувача 18, а виходи молодших розрядів підключені через перетворювач 17 до входу формувача 19. Виходи формувача 18 утворюють m- виходів блоку 5 управління, а вихід формувача 19 є (m + 1) -м виходом блоку 5.

Первинний двигун (турбіна) 20, генератор 21 змінного струму з трифазною системою обмотки статора, що становлять електроагрегат, корисне навантаження 22 і вимикачі 23, з якими повинні бути з'єднані клеми 12, 13, 14, фазні шини 24, 25, 26, з якими повинні бути з'єднані клеми 8, 9, 10, і нульова шина 27, з якої повинна бути з'єднана клема 11, не входять до складу пристрою і наведені на кресленні для пояснення принципу дії.

Пристрій працює наступним чином. Напруга регулювання містить дві складові: сигнал від датчика 1, пропорційний частоті напруг електроагрегату, і сигнал від датчика 7, пропорційний фазной навантаженні генератора.

За сигналом датчика 1 фазних напруг і сигналів від датчиків 7 активних складових фазних струмів диференційний підсилювач 15 кожного блоку 5 формує сигнал, який надходить на вхід аналого-цифрового перетворювача 16, на його виходах формуються дискретні сигнали в двійковому коді, пропорційні частоті фазних напруг генератора. При цьому по старшим розрядам перетворювача 16 з допомогою багатоканального формувача 18 здійснюється вироблення імпульсів управління симисторами 4 баластної групи 2 в моменти переходу відповідного фазного напруги через нуль, що забезпечує, так зване, "грубе" регулювання частоти.

Код молодших розрядів аналого-цифрового перетворювача 16 з допомогою цифро-аналогового перетворювача 17 перетворюється в сигнал постійного струму ступінчастою форми, який надходить на вхід одноканального формування 19 імпульсів фазового управління, який і здійснює відкриття симистора 4 відповідної групи 6, забезпечуючи "точне" регулювання частоти .

Саме поєднання "грубого" і "точного" регулювання дозволяє зменшити загальну кількість баластних секцій, достатню для забезпечення заданої якості регулювання частоти, і тим самим відповідно спростити конструкцію пристрою, підвищити його технологічність.

При асиметричній корисного навантаження 22, завдяки введенню і представленому на фіг. 1 підключенню датчиків 7, фази генератора 21, які завантажені більше, завантажуються баластної навантаженням в меншій мірі, ніж недовантажені фази і навпаки, чим власне і досягається додатковий ефект, що складається у вирівнюванні фазних струмів генератора 21.

Датчики 7 можуть бути виконані, наприклад, з використанням трансформаторів струму і фазових детекторів [3] Як ключі керованих опорів, крім сімісторов, можуть бути використані зустрічно-паралельно включені тиристори.

Датчик 1 фазних напруг є частотний дискримінатор з фільтром на виході [4] Одноканальний формувач 19 імпульсів фазового управління може бути виконаний з використанням опорного сигналу пилкоподібної або синусоїдальної форми [5] Багатоканальний формувач 18 імпульсів може бути виконаний, наприклад, як в [6]

Промислова придатність. За схемою фіг. 1 була виготовлена ​​дослідно-промислова партія зразків пристрою.

Проведені випробування партії виготовлених зразків на стенді малих ГЕС в науково-дослідному інституті енергетичних споруд (НІІЕС) показали, що система регулювання забезпечує високу якість процесу регулювання (зміна частоти в межах ± 0,5 ГЦ і змістом вищих гармонік в вихідному напрузі генератора не більше 5 %). При цьому габарити пристрою в порівнянні з його технічною реалізацією за схемою прототипу були зменшені на 20% (за рахунок скорочення числа резисторно-симетричних секцій з 8 до 5).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій регулювання частоти n-фазних електроагрегатів, що містить датчик частоти фазних напруг, n перших баластних груп з m паралельно з'єднаних керованих опорів в кожній групі, n блоків управління, причому перші входи блоків управління об'єднані і з'єднані з виходом датчика частоти фазних напруг, m виходів кожного блоку управління підключені до виходів керованих опорів відповідної першої баластної групи, входи датчика частоти фазних напруг, синхровхід кожного блоку управління і перший силовий висновок кожної першої баластної групи призначені для підключення до відповідних фазним шинам електроагрегату, а другі силові висновки перших баластних груп призначені для підключення до нульової шини електроагрегату, що відрізняється тим, що введені n друге баластних груп з одним керованим опором в кожній групі, які включені паралельно відповідним першим баластовим групам, а кожен блок управління забезпечений (m + 1) -м виходом, який підключений до входу керованого опору відповідної другий баластної групи.

2. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що містить n датчиків активних складових фазних струмів, а кожен блок управління забезпечений другим входом, при цьому перший вхідний висновок кожного датчика активної складової фазного струму з'єднаний з першим силовим висновком відповідної першої баластної групи, другий вхідний висновок кожного датчика активної складової фазного струму призначений для підключення до ланцюга відповідної електричного навантаження, а вихід датчика активної складової фазного струму з'єднаний з другим входом відповідного блоку управління.

3. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що кожен блок керування виконаний у вигляді диференціального підсилювача, аналого-цифрового і цифроаналогового перетворювачів, багатоканального і одноканального формирователей імпульсів, забезпечених синхровхід, які є синхровхід блоку управління, при цьому входи диференціального підсилювача є першим і другим входами блоку управління, вихід диференціального підсилювача з'єднаний з входом аналого-цифрового перетворювача, виходи старших розрядів якого з'єднані з відповідними входами багатоканального формувача імпульсів, а виходи молодших розрядів підключені через цифроаналоговий перетворювач до входу одноканального формувача імпульсів, виходи багатоканального формувача імпульсів утворюють m виходів блоку управління, а вихід одноканального формувача імпульсів є (m + 1) -м виходом блоку управління.

Версія для друку
Дата публікації 02.04.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів