×
20.05.2023
223.018.66b0

Результат интеллектуальной деятельности: Система возбуждения асинхронизированной синхронной машины

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления возбуждением асинхронизированных синхронных машин, которые используются в энергетике для потребления или генерирования активной и реактивной мощности. Техническим результатом изобретения является получение системы возбуждения асинхронизированной синхронной машины с улучшенными массогабаритными показателями, расширенными функциональными возможностями и возможностью осуществлять рекуперацию энергии по цепи ротора без использования реверсивных выпрямителей. Система возбуждения асинхронизированной синхронной машины содержит два автономных однофазных мостовых инвертора напряжения, источник постоянного напряжения, двухфазно-пятифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, три пятифазных циклоконвертора. Первая, вторая и третья обмотки трехфазного ротора подключены к выходам первого, второго и третьего пятифазных мостовых циклоконверторов, входы которых объединены и подключены к выходам вторичных обмоток двухфазно-пятифазного трансформатора с вращающимся магнитным полем. Входы первой и второй первичных обмоток трансформатора подключены соответственно к выходам первого и второго однофазных мостовых инверторов напряжения, входы которых объединены и подключены к источнику постоянного напряжения. Оба однофазных мостовых инвертора напряжения выполнены со 180° алгоритмом управления и широтно-импульсной модуляцией. Выходные напряжения инверторов сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°. Сигналы на управляемые ключи циклоконверторов формируются системой управления. К входам системы управления подключены сигналы с датчиков тока и напряжения на выходе источника постоянного напряжения, сигналы датчиков тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора, сигнал с датчика напряжения обмотки статора, сигнал с датчика положения ротора, а также сигнал управления скоростью вращения ротора. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления возбуждением асинхронизированных синхронных машин, которые используются в энергетике для потребления или генерирования активной и реактивной мощности.

Известна система возбуждения асинхронизированной синхронной машины (патент RU 151665, МПК Н02Р 9/38 Н02K 19/36, опубл. 10.04.2015 в Бюл. №10), которую можно принять за близкий аналог по наличию преобразователя частоты в цепи ротора машины двойного питания на полностью управляемых вентилях. Данная система возбуждения реализуется следующим образом. Асинхронизированная синхронная машина, содержащий статор с трехфазной обмоткой и ротор с трехфазной обмоткой, трехфазный мостовой выпрямитель, имеющий катодные и анодные выходы. Анодный выход выпрямителя соединен с катодным входом трехфазногомостового инвертора, выполненного на полностью управляемых вентилях, а катодный выход выпрямителя подключен к анодному входу инвертора. Инвертор содержит обратные диоды, включенные встречно -параллельно каждому управляемому вентилю, блок управления инвертором, содержащий задающий генератор стабильной или регулируемой частоты, распределитель импульсов управления транзисторами инвертора, измерительный орган регулятора напряжения. Концы роторных трехфазных обмоток соединены с входами выпрямителя. Начала статорных обмоток соединены с выходом трехфазного инвертора, а концы статорных обмоток соединены с нагрузкой. Конденсаторы переменного тока подключены к концам роторных и статорных обмоток. В блок управления введено запирающее устройство транзисторов инвертора, соединенное с выходом измерительного органа регулятора напряжения.

Недостатком данной системы возбуждения является невозможность рекуперации энергии между входом выпрямителя и выходом инвертора, так как выпрямитель является нереверсивным, а также наличие конденсатора в цепи возбуждения ротора в качестве звена постоянного тока, что приводит к увеличению массогабаритных показателей установки.

За прототип взята система возбуждения асинхронизированной синхронной машины (патент RU 113440, МПК Н02Р 9/08, опубл. 10.02.2012 в Бюл. №4). Она содержит преобразователь частоты, питающий обмотки ротора и устройство управления, к входам которого подключены выходы датчика напряжения статора и датчика положения ротора, а к выходу - управляющий вход преобразователя частоты. Устройство управления определяет частоту и фазу ЭДС скольжения, наводимой в обмотках ротора вращающимся магнитным полем статора, и формирует на управляющем входе преобразователя сигнал с регулируемой амплитудой, частотой, равной частоте скольжения, и фазой, сдвинутой относительно фазы ЭДС скольжения на заданный угол в сторону опережения при пуске и в сторону отставания при торможении асинхронизированной синхронной машины (АСМ).

Эта система близка к заявляемой по наибольшему количеству конструктивных признаков. К ее недостаткам можно отнести его большие массогабаритные показатели из-за наличия согласующего трансформатора. Отсутствует возможность рекуперации энергии в сеть по цепи ротора в случае использования нереверсивного выпрямителя в преобразователе частоты.

Техническим результатом предлагаемого решения является получение системы возбуждения асинхронизированной синхронной машины с улучшенными массогабаритными показателями, расширенными функциональными возможностями и свободным обменом энергии по цепи ротора с источником питания.

Указанный технический результат достигается тем, что первая, вторая и третья обмотки трехфазного ротора подключены к выходам первого, второго и третьего пятифазных мостовых циклоконверторов, входы которых объединены и подключены к выходам вторичных обмоток двухфазно-пятифазного трансформатора с вращающимся магнитным полем, входы первой и второй первичных обмоток трансформатора подключены соответственно к выходам первого и второго однофазных мостовых инверторов напряжения, входы которых объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, при этом оба однофазных мостовых инвертора напряжения выполнены со 180° алгоритмом управления и широтно-импульсной модуляцией, а их выходные напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°, при этом сигналы на управляемые ключи циклоконверторов формируются системой управления, к входам которой подключены сигналы с датчиков тока и напряжения на выходе источника постоянного напряжения, сигналы датчиков тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора, сигнал с датчика напряжения обмотки статора, сигнал с датчика положения ротора, а также сигнал управления скоростью вращения ротора.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему графическим материалом, где на фиг. 1 приведена схема системы возбуждения асинхронизированной синхронной машины, а на фиг. 2 схема пятифазного мостового циклоконвертора.

На схеме системы возбуждения, показанной на фиг. 1, введены следующие обозначения: 1, 2 - зажимы источника постоянного напряжения, 3 - система двух однофазных мостовых автономных инверторов, 4, 5, 6, 7 - датчики напряжения, 8, 9, 10 - датчики тока, 11 - датчик положения ротора, 12, 13, 14, 15 - ключи первого инвертора, 16, 17, 18, 19 - ключи второго инвертора, 20 - двухфазно-пятифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, 21, 22 - первая и вторая первичные обмотки трансформатора, 23-27 - с первой по пятую фазные вторичные обмотки трансформатора, 28-32 - входы вторичных обмоток трансформатора, 33-37 - входы первого пятифазного мостового циклоконвертора 38, 39-43 - входы второго циклоконвертора 44, 45-49 - входы третьего циклоконвертора 50, 51-56 - выходы первого, второго и третьего циклоконверторов, 57, 58, 59 - первая, вторая и третья обмотки ротора, 60 - система управления, 61 - сеть трехфазного напряжения, 62 - ротор, 63 - статор. На фиг. 2 изображена схема пятифазного мостового циклоконвертора 38, где приняты следующие обозначения: 33-37 - входы первого пятифазного мостового циклоконвертора 38, 64-73 - ключи катодной группы, 74-83 - ключи анодной группы, 51, 52 - выходы циклоконвертора 38.

Элементы устройства соединены следующим образом.

Входы первого и второго инверторов объединены и подключены к зажимам 1, 2 источника постоянного напряжения. Катушка первой первичной обмотки 21 трансформатора подключается к выходу первого однофазного мостового инвертора напряжения, катушка второй первичной обмотки 22 трансформатора подключается к выходу второго однофазного мостового инвертора напряжения. Входы 33-37, 38-43, 45-49 пятифазных мостовых циклоконверторов 38, 44, 50 объединены и подключены к входам 28-32 вторичных обмоток трансформатора 20. Выходы 41, 52 первого циклоконвертора 38 подключены к первой фазной обмотке 57 ротора 62, выходы 53, 54 второго циклоконвертора 44 подключены ко второй фазной обмотке 58 ротора, а выходы 55, 56 третьего циклоконвертора 50 подключены к третьей фазной обмотке 59 ротора. Концы обмоток ротора объединены в общую точку. Обмотки статора 63 подключены к сети трехфазного напряжения 61. Сигналы 84-93 с системы управления 60 поступают соответственно на ключи 64-73 катодной группы первого циклоконвертора 38, а сигналы 94-103 поступают соответственно на ключи 74-83 анодной группы. Аналогичным образом сигналы 104-113 поступают на ключи катодной группы второго циклоконвертора, сигналы 114-123 поступаю на ключи анодной группы второго циклоконвертора. Сигналы 124-133 поступают на ключи катодной группы третьего циклоконвертора, сигналы 134-143 поступают на ключи анодной группы третьего циклоконвертора. Сигналы управления 144-151 поступают на ключи 12-19 автономных инверторов 3. Сигналы с датчиков тока 8 и напряжения 4 на входе системы 3 инверторов поступают на входы 152, 153 системы управления 60. Сигналы с датчиков тока 9 и напряжения 5 первичной обмотки 22 трансформатора поступают на входы 154, 155 системы управления. Сигналы с датчиков тока 10 и напряжения 6 вторичной обмотки трансформатора поступают на входы 156, 157 системы управления, а сигналы с датчика напряжения 7 обмотки статора и датчика положения ротора 11 поступают на входы 158,159 системы управления. Сигналы управления скоростью и моментом ротора поступают на входы 160, 161 системы управления.

Управление системой возбуждения осуществляется следующим образом.

На первую первичную обмотку трансформатора посредством управления ключами первого инвертора, подается напряжение с широтно-импульсной модуляцией, которое формирует ток близкий к синусоидальному, сдвинутый на некоторый угол относительно подаваемого напряжения. На вторую первичную обмотку со сдвигом в 90°, относительно момента подачи импульсов на первую первичную обмотку, подается напряжение с широтно-импульсной модуляцией, которое формирует ток близкий к синусоидальному, сдвинутый на 90° относительно тока на первой первичной обмотке. Таким образом, в сердечнике магнитопровода формируется вращающееся магнитное поле, наводящее в системе вторичной обмотки многофазный ток. На вход первого циклоконвертора подается выходное пятифазное напряжения трансформатора, посредством управления ключами катодной и анодной групп, на выходе циклоконвертора формируется напряжение, близкое к синусоидальному. Работа второго и третьего циклоконверторов аналогична работе первого, но сигнал управления второго циклоконвертора сдвинут относительно сигнала управления первым циклоконвертором на 120°, а третьего на 240°. Первый циклоконвертор формирует напряжение близкое к синусоидальному в первой фазной обмотке ротора, второй циклоконвертор формирует напряжение близкое к синусоидальному во второй фазной обмотке ротора, сдвинутое на угол 120°, относительно напряжения первой обмотки, третий циклоконвертор формирует напряжение близкое к синусоидальному в третьей фазной обмотке ротора, сдвинутое на угол 240°. Частота и амплитуда напряжения ротора регулируется системой управления, на управляющий вход которой поступает сигнал задания скорости ротора. При этом скорость вращения ротора асинхронизированной синхронной машины пропорционально определяется через разность частот напряжений статора и ротора.

Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что улучшаются массогабаритные показатели системы возбуждения и расширяются функциональные возможности.

Изобретение может быть использовано в качестве системы возбуждения асинхронизированных синхронных машин, используемых как в качестве генератора, так и двигателя.

Система возбуждения асинхронизированной синхронной машины, содержащая преобразователь частоты, питающий обмотки ротора, устройство управления, к входам которого подключены выходы датчиков напряжения статора и положения ротора, а к выходу - управляющий вход преобразователя частоты, отличающаяся тем, что в качестве преобразователя частоты взят пятифазный мостовой циклоконвертор, выполненный на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем, на входе которого установлены два мостовых однофазных инвертора, подключенных к источнику постоянного напряжения, при этом оба однофазных мостовых инвертора напряжения выполнены со 180° алгоритмом управления и широтно-импульсной модуляцией, а их выходные напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°, при этом сигналы на управляемые ключи циклоконверторов формируются системой управления, к входам которой подключены сигналы с датчиков тока и напряжения на выходе источника постоянного напряжения, сигналы датчиков тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора, сигнал с датчика напряжения обмотки статора, сигнал с датчика положения ротора, а также сигнал управления скоростью вращения ротора.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 29 items.
22.09.2018
№218.016.89dd

Устройство для включения, выключения и регулирования напряжения трансформаторной подстанции

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для трансформаторной подстанции промышленного электроснабжения. Разработано устройство для включения, выключения и регулирования напряжения силовых трансформаторных подстанций под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667481
Дата охранного документа: 20.09.2018
02.02.2019
№219.016.b62c

Устройство для получения непрерывно-литой деформированной заготовки

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке с деформацией металла. Устройство для получения непрерывно-литой деформированной заготовки содержит разливочный ковш со стаканом, вертикальный кристаллизатор, образованный парой бойков с наклонными и вертикальными участками,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678719
Дата охранного документа: 31.01.2019
10.07.2019
№219.017.a969

Адаптируемый к положению естественного источника инфракрасного излучения (солнца) держатель рабочей поверхности солнечного коллектора

Изобретение относится к гелиотехническим устройствам, а именно к адаптируемому к положению естественного источника инфракрасного излучения (Солнца) держателю рабочей поверхности солнечного коллектора. Технический результат заключается в повышении точности ориентации, увеличении количества...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693968
Дата охранного документа: 08.07.2019
08.08.2019
№219.017.bd04

Литейная многослойная оболочковая форма

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье по выплавляемым моделям. Оболочковая форма содержит тонкостенные наружный, облицовочный и промежуточные слои. Промежуточные слои, примыкающие к облицовочному слою, и промежуточные слои, примыкающие к наружному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696788
Дата охранного документа: 06.08.2019
08.08.2019
№219.017.bd0d

Литейная многослойная оболочковая форма

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье по выплавляемым моделям. Оболочковая форма содержит тонкостенный наружный, внутренние и облицовочный слои. Облицовочный слой и примыкающие к нему внутренние слои выполнены керамическими. Наружный слой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696787
Дата охранного документа: 06.08.2019
09.08.2019
№219.017.bd5a

Способ гибки тонкостенных труб

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных гнутых труб. Перед гибкой в трубе размещают снег с последующим его уплотнением. Для размещения наполнителя используют трамбующее устройство, с условием уплотнения снега на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696913
Дата охранного документа: 07.08.2019
12.09.2019
№219.017.ca2b

Устройство для получения непрерывнолитой деформируемой заготовки

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке металла. Устройство содержит разливочный ковш со стаканом и вертикальный кристаллизатор. Кристаллизатор образован парой боковых бойков (3) с наклонными верхними (4) и нижними (5) участками рабочей поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699889
Дата охранного документа: 11.09.2019
29.02.2020
№220.018.0743

Устройство для включения силового трансформатора

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам энергоснабжения, и может быть использовано в трансформаторных подстанциях для включения силового трансформатора под нагрузкой. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства, его эксплуатации и ремонта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715047
Дата охранного документа: 26.02.2020
23.04.2020
№220.018.1814

Двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя напряжения для питания промышленных установок, электротехнических устройств и различных технологических комплексов. Техническим результатом изобретения является получение многофазной системы напряжений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719549
Дата охранного документа: 21.04.2020
07.06.2020
№220.018.251e

Литейная многослойная оболочковая форма

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении оболочковых форм для литья металлических отливок по выплавляемым моделям. Литейная форма содержит наружный, внутренние и облицовочный слои. Наружный слой и примыкающий к облицовочному внутренний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722956
Дата охранного документа: 05.06.2020
Showing 1-10 of 51 items.
20.02.2013
№216.012.289d

Система автоматической компенсации реактивной мощности и отклонения напряжения с широтно-импульсной модуляцией на высокой стороне трансформаторной подстанции

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества напряжения и улучшении энергетических и массогабаритных показателей подстанций. Устройство содержит вольтодобавочный трансформатор, который включен на высокой стороне подстанции и управляется от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475917
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.11.2013
№216.012.7e91

Способ крепления выработок

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при креплении и ремонте горных выработок. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности крепления за счет применения податливых элементов с большим диапазоном деформирования (вплоть до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498074
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.12.2013
№216.012.8daa

Способ разработки полезного ископаемого

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезного ископаемого с непрерывной доставкой из забоя камеры. Техническим результатом является увеличение эксплуатационной производительности комбайнового комплекса. Транспортировку отбитого комбайном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501949
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.07.2014
№216.012.e433

Способ перетоков электрической энергии в тяговой сети постоянного тока городского электрифицированного транспорта через коммунальную сеть переменного тока

Изобретение относится к области электротехники. Предлагается способ перетоков электрической энергии в тяговой сети постоянного тока городского электрифицированного транспорта через коммунальную сеть переменного тока для улучшения качества напряжения одновременно в обеих сетях. В операции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524209
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.09.2014
№216.012.f8ca

Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529527
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8cb

Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529528
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8cd

Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529530
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8ce

Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529531
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8d0

Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529533
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8d6

Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Так же оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529539
Дата охранного документа: 27.09.2014
+ добавить свой РИД