Вентильный генератор

(51)702 1/00,02 19/16 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(76) Болотов Альберт Васильевич Новокшенов Владимир Степанович Ганага Евгений Федорович Бакенов Кайрат Асангалиевич(56) Авторское свидетельство СССР 1234925,кл.02 21/12, 1986.(57) Изобретение относится к области электротехники, а именно, к вентильным генераторам, которые используются в источниках питания с переменной частотой вращения ротора генератора. Техническим результатом является обеспечение постоянного напряжения на выводах вентильного генератора при широком изменении частоты вращения ротора и нагрузки. Это достигается тем, что в вентильном генераторе по первому варианту, содержащем несколько вентильных блоков, каждый из которых включает полупроводниковый -фазный выпрямитель, подключенный к одной из параллельных ветвей якор ной обмотки, выходы выпрямителей подключены параллельно к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы, а фазы параллельных ветвей якорной обмотки соединены звездой или многоугольником. Такой генератор может иметь дополнительную якорную обмотку,причем обе обмотки выполнены из -фазных параллельных ветвей на одинаковое напряжение, сумма которых равна числу вентильных блоков, причем фазы одной обмотки соединены звездой, а другой многоугольником. Во втором варианте генератора каждый вентильный блок имеет дополнительно второй полупроводниковый выпрямитель, а в третьем варианте в вентильном генераторе, включающем признаки первого или второго вариантов, -фазная обмотка якоря разделена нагрупп, где/К - целое число, К- число вентильных блоков в группе. 8086 Изобретение относится к области электротехники, а именно, к вентильным генераторам, которые используются в источниках питания с переменной частотой вращения ротора генератора. Известен вентильный генератор (патент Франции 2219565, кл. Н 02 К 19/16, 1974), содержащий две обмотки якоря и два выпрямителя, соединенные каждый со своей обмоткой якоря, на малой частоте вращения выпрямители включены на нагрузку последовательно, а на большой частоте вращения включаются параллельно к нагрузке. Недостатком такого генератора является узкий диапазон изменения частоты вращения ротора и нагрузки, в пределах которого генератор поддерживает постоянство напряжения, а также наличие двух обмоток якоря. Наиболее близким к изобретению является вентильный генератор, содержащий индуктор, якорную обмотку изпараллельных -фазных ветвей,где 2 и 2, иполупроводниковых фазных выпрямителей, образующихвентильных блоков, в каждом из которых ко входу выпрямителя подключены фазы одной из параллельных ветвей якорной обмотки, а выходы выпрямителя параллельно подключены к выходам вентильных блоков,которые параллельно подключены к сети постоянного тока (а.с. СССР 1234925, кл. Н 0221/12,1986). Недостатком такого генератора является узкий диапазон изменения частоты вращения ротора и нагрузки, в пределах которого генератор поддерживает постоянство напряжения. Задачей изобретения является расширение диапазона частоты вращения ротора и нагрузки генератора, в пределах которого генератор поддерживает постоянство напряжения повышение точности поддержания постоянства напряжения при малых, средних, высоких оборотах ротора. Техническим результатом является обеспечение постоянного напряжения на выводах вентильного генератора при широком изменении частоты вращения ротора и нагрузки (скорости ветра для ВЭС) без увеличения массогабаритных показателей. Это достигается тем, что в первом варианте генератора, содержащеговентильных блоков, каждый из которых включает полупроводниковый-фазный выпрямитель, подключенный к одной из параллельных ветвей якорной обмотки, выходы выпрямителей подключены параллельно к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы,включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы, а фазы параллельных ветвей якорной обмотки соединены звездой или многоугольником. Вентильный генератор по первому варианту может иметь дополнительную якорную обмотку, причем обе обмотки якоря выполнены из -фазных 2 параллельных ветвей на одинаковое напряжение,сумма которых равна числу вентильных блоков. При этом фазы первой обмотки соединены звездой, а второй - многоугольником. Во втором варианте генератора каждый вентильный блок имеет дополнительный второй полупроводниковый -фазный выпрямитель, каждая параллельная ветвь якорной обмотки соединяет первый и второй выпрямители, причем она началами фаз подключена ко входу первого выпрямителя, а концами фаз подключена ко входу второго выпрямителя, выходы второго выпрямителя подключены к выходам первого выпрямителя через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, а к выходам второго выпрямителя подключен короткозамыкающий коммутирующий элемент, выходы первого выпрямителя подключены к выходам вентильного блока, выходы вентильных блоков подключены параллельно к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. В третьем варианте в вентильном генераторе,включающем признаки первого или второго вариантов, -фазная обмотка якоря разделена нагрупп, где / - целое число, К - число вентильных блоков в группе, которые подключены к выпрямителям согласно вышеописанным схемам. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг. 1 - схема первого варианта генератора,на фиг. 2 - схема двухобмоточного генератора, на фиг. 3 - схема второго варианта генератора, на фиг. 4 - схема третьего варианта генератора. На фиг. 1 - схема первого варианта генератора,который содержит якорную обмотку изпараллельных -фазных ветвей 1, 2, 3, 4, в частном случае 4. Все -фазы каждой параллельной ветви соединены, в частном случае, звездой, подключены к выпрямителям 5, 6, 7, 8 и образуют вентильные блоки А, В, С, Д вентильные блоки подключены параллельно к общей сети постоянного тока через полупроводниковые элементы 1-6,между выходами выпрямителей 5 и 6, 6 и 7, 7 и 8 включены коммутирующие элементы , 2, К 3,обеспечивающие параллельное, смешанное или последовательное включение блоков в сеть, причем смешанное включение, в зависимости от числа параллельных ветвей в обмотке якоря, может иметь разное соотношение параллельно и последовательно включенных блоков. На фиг. 2 - схема двухобмоточного генератора,каждая из обмоток которого состоит изпараллельных ветвей, в частности 2, при этом фазы первой обмотки якоря 1, 2 соединены звездой, а фазы второй обмотки 3, 4 соединены многоугольником, все ветви обмоток подсоединены к выпрямителям 5, 6, 7, 8 и образуют вентильные блоки А, 8086 В, С, Д, которые подключены к сети и соединены между собой согласно схеме фиг. 1. На фиг. 3 - схема второго варианта генератора, у которого -фазная обмотка якоря выполнена изпараллельных -фазных ветвей 1, 2, 3, 4, в частном случае 4. Каждая изпараллельных-фазных ветвей подключена к своему выпрямителю 5, 6, 7, 8 соответственно схеме, приведенной на фиг. 3, образуя вентильные блоки А, В, С, Д, полупроводниковые элементы 7-14 обеспечивают подключение ветвей обмотки якоря 1, 2, 3, 4 к выпрямителям 9, 10, 11, 12 по схеме, приведенной на фиг. 3. К выходам выпрямителей 9, 10, 11, 12 подключен короткозамыкающий элемент КК. Выпрямители 5, 6, 7, 8 через полупроводниковые элементы 1-6 параллельно включены в сеть постоянного тока, между выходами выпрямителей 5 и 6, 6 и 7,7 и 8 включены коммутирующие элементы , 2,К 3, обеспечивающие параллельное, смешанное последовательное включение блоков к сети, причем смешанное включение, в зависимости от числа параллельных ветвей в обмотке якоря, может иметь разное соотношение параллельно и последовательно включенных блоков. На фиг. 4 - схемы третьего варианта генератора с разделенной на группы обмоткой якоря, на фиг. 4 а приведена -фазная обмотка якоря, разделенная на группы 1, 2, в данном случае 6 на фиг. 4 б приведена схема третьего варианта генератора с подключением групп обмотки 1 и 2 к выпрямителям 5, 6, 9, 10 согласно схеме фиг. 3, остальные обозначения, приведенные на фиг. 4 б, соответствуют обозначениям фиг. 3 на фиг. 4 в приведена схема третьего варианта генератора с разделенной по группам обмоткой 1 и 2, обмотка якоря подключается к выпрямителям и к сети согласно принципу схемы, показанной на фиг. 3, обозначения элементов фиг. 4 в соответствуют обозначениям согласно схеме фиг. 3. Вентильный генератор (фиг. 1) работает следующим образом при высокой частоте вращения элементы , 2, К 3 разомкнуты, выпрямительные блоки подключены к сети параллельно, при снижении оборотов ротора замыкаются элементыи К 3,включая блоки А и В, С и Д последовательно, т.е. выходные значения напряжений блоков суммируются, а образованные пары включены в сеть параллельно при дальнейшем снижении оборотов элемент 2 замыкается, включая все блоки последовательно, при повышении частоты вращения генератор работает в обратном порядке. В данном генераторе большой диапазон изменения частоты вращения и нагрузки, при котором поддерживается постоянство напряжения. Генератор, схема которого приведена на фиг. 2,работает аналогично генератору, схема которого на фиг. 1. Преимуществом этого генератора, по сравнению с генератором (фиг. 1), является уменьшение пуль сации выпрямленного напряжения, что объясняется различным соединением двух обмоток якоря. Генератор, схема которого приведена на фиг. 3,работает следующим образом. При высокой частоте вращения элементы К 1-КЗ разомкнуты, на входы выпрямителей 5 и 9, 6 и 10, 7 и 11, 8 и 12 подается фазное значение напряжения, при этом вентильные блоки подключены к сети параллельно. Снижение частоты вращения ротора приводит к изменению напряжения в фазных обмотках, элемент КК замыкается, закорачивая выпрямители 9, 10, 11, 12, а полупроводниковые элементы 7-14 запираются, таким образом параллельные ветви обмотки якоря 1, 2, 3, 4 соединяются по схеме звезда, а на выходы работающего выпрямителя подается линейное значение напряжения. При повышении частоты вращения элемент КК размыкается, тем самым подводя к выпрямителям 5, 6, 7, 8 линейное значение напряжения ветвей обмотки якоря. При дальнейшем снижении частоты вращения ротора замыкаются элементы К 1 и К 3 и одновременно размыкается элемент КК, включая вентильные блоки А и В, С и Д последовательно, выходные значения напряжения блоков суммируются, а образованные пары блоков включены к сети параллельно (смешанное включение). При дальнейшем снижении частоты вращения элемент К 2 замыкается, включая все блоки последовательно к сети. При повышении частоты вращения схема работает в обратном порядке. В данном генераторе увеличивается диапазон изменения частоты вращения, при которой генератор поддерживает постоянство напряжения, увеличивается точность поддержания напряжения при малых, средних и высоких оборотах генератора, при максимальной выходной мощности. Генераторы, схемы которых приведены на фиг. 4 б и 4 в, работают аналогично генераторам, схемы которых на фиг. 1 и фиг. 3 соответственно. Для получениягрупп, где / - целое число,необходимо иметь как можно большее число фаз, а это к преимуществам генераторов, схемы которых приведены на фиг. 1 и 3, добавляет уменьшение пульсации выпрямленного напряжения. Предлагаемые вентильные генераторы могут быть использованы в автомобильных и других источниках питания, где необходимо поддержание или регулирование значения напряжения при разной частоте вращения ротора и при этом требуется выдавать максимальное значение мощности, а выбор схемы вентильного генератора определяется конкретными техническими требованиями. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Вентильный генератор, содержащий индуктор,якорную обмотку изпараллельных -фазных ветвей, где 2 и 2, иполупроводниковых-фазных выпрямителей, образующихвентильных блоков, в каждом из которых ко входу выпрямителя подключены фазы одной из параллель 3 8086 ных ветвей якорной обмотки, а выходы выпрямителя параллельно подключены к выходам вентильных блоков, которые параллельно подключены к сети постоянного тока, отличающийся тем, что выходы вентильных блоков подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы, а фазы параллельных ветвей якорной обмотки соединены звездой или многоугольником. 2. Вентильный генератор по п. 1, отличающийся тем, что имеет дополнительную якорную обмотку, причем обе обмотки выполнены из параллельных -фазных ветвей, сумма которых равна числу вентильных блоков, и рассчитаны на одинаковое напряжение, при этом фазы первой обмотки соединены звездой, а дополнительной якорной обмотки многоугольником. 3. Вентильный генератор, содержащий индуктор,якорную обмотку изпараллельных -фазных ветвей, где 2 и 2, иполупроводниковых-фазных выпрямителей, образующихвентильных блоков, в каждом из которых ко входу выпрямителя подключены фазы одной из параллельных ветвей якорной обмотки, а выходы выпрямителя параллельно подключены к выходам вентильных блоков, которые параллельно подключены к сети постоянного тока, отличающийся тем, что каждый вентильный блок имеет дополнительно второй фазный выпрямитель, каждая параллельная ветвь якорной обмотки соединяет первый и второй выпрямители вентильного блока, причем началами фаз подключена ко входу первого выпрямителя, а концами фаз подключена ко входу второго выпрямителя, выходы второго выпрямителя подключены к выходам первого выпрямителя через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении,к выходам второго выпрямителя подключен короткозамыкающий коммутирующий элемент, выходы первого выпрямителя подключены к выходам вентильного блока, выходы вентильных блоков подключены параллельно к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. 4. Вентильный генератор по п. 1 или 3, отличающийся тем, что -фазная якорная обмотка разделена нагрупп, где / - целое число, К 1, 2, каждая из которых образует вентильный блок.