PL227123B1 - Układ przekształtnikowo -elektromaszynowy dowytwarzania energii - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ przekształtnikowo-elektromaszynowy do wytwarzania energii, stosowany zwłaszcza do generacji napięcia stałego.

Znany jest układ przekształtnikowo-elektromaszynowy składającego się z maszyny roboczej i prądnicy trójfazowej indukcyjne z dostępnymi zaciskami wirnika, w którym uzwojenie stojana jest podłączony do prostownika diodowego. Wytworzone przez prostownik diodowy napięcie stałe wykorzystywane jest do zasilania przekształtnika energoelektronicznego podłączonego do uzwojeń wirnika.

Układ ten wytwarza znaczne tętnienia momentu. Nie daje też możliwości pracy poawaryjnej.

Znany jest też układ przekształtnikowo-elektromaszynowy składającego się z maszyny roboczej i prądnicy synchronicznej sześciofazowej, w którym uzwojenia stojana są podłączone do prostownika diodowego. Wytworzone przez prostownik diodowy napięcie stałe wykorzystywane jest do zasilania przekształtnika energoelektronicznego podłączonego do uzwojeń wirnika.

Układ ten nie daje możliwości regulacji częstotliwości przy użyciu przekształtnika energoelektronicznego. Ogranicza to jego zastosowanie do układów o stałej prędkości.

Celem wynalazku jest zmniejszenie tętnień momentu poprzez wykorzystanie zwiększonej liczby faz stojana jak i ich wzajemnym przesunięciu.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że uzwojenie stojana posiada dwie niezależne trójfazowe sekcje uzwojeń stojana (Zs1, Zs3, Zs5) i (Zs2, Zs4, Zs6), przesunięte względem siebie o kąt a, równy 30°.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na generowania napięcia stałego przy zmniejszeniu tętnień momentu oraz sterowaniem mocą oraz częstotliwością układ od strony wirnika poprzez układ przekształcania energii o mocy mniejszej niż całkowita moc układu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu według wynalazku, na którym fig. 2 przedstawia schemat ideowy prądnicy, fig. 3 przedstawia przekształtnik energoelektroniczny, a fig. 4 - prostownik diodowy dwunastopulsowy.

Układ do wytwarzania energii przedstawiony na fig. 1 ma maszynę indukcyjną sześciofazowej z dostępnymi zaciskami wirnika i zawiera maszynę roboczą MR, której wał WA połączony jest z wirnikiem W prądnicy sześciofazowej P z niezależnymi dwoma trójfazowymi sekcjami uzwojeń stojana US. Sekcje uzwojeń stojana US przedstawione na fig. 2 są przesunięte między sobą o kąt a. Uzwojenia wirnika UW prądnicy P są połączone poprzez zaciski ZW z przekształtnikiem energoelektronicznym PE. Uzwojenie stojana US poprzez zaciski ZS połączone jest z prostownikiem diodowym dwunastopulsowym PD 12P. Wyjście prostownika diodowego dwunastopulsowego (PD 12P) podłączone jest do obwodu napięcia stałego VDC z którego to zasilany jest przekształtnik energoelektroniczny PE.

Prądnica przedstawiona na fig. 2 posiada wirnik 2 z uzwojeniem trójfazowym 1a, 1b, 1c i stojan 3 z uzwojeniem wielofazowym o dwóch trójfazowych sekcjach uzwojeń 4a, 4b, 4c - 5a, 5b, 5c przesuniętymi między sobą o kąt a równy 30°.

Końce uzwojeń zarówno wirnika 2 jak i stojana 3 są dostępne i doprowadzone są odpowiednio do zacisków wirnika trzech faz wirnika Zw1, Zw2, Zw3 i do zacisków pierwszej sekcji stojana Zs1, Zs3, Zs5 oraz drugiej sekcji stojana Zs2, Zs4, Zs6.

Na uzwojenie wirnika 2 składają się trzy fazy 1a, 1b, 1c połączone w gwiazdę. Na uzwojenie stojana 3 składa się sześć faz 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c. Przy czym fazy 1a, 1b, 1c są połączone w gwiazdę, a fazy faz 4a, 4b, 4c połączone w gwiazdę i przesunięte między sekcją uzwojeń 5a, 5b, 5c o kąt a równy 30°.

Uzwojenia wirnik UW maszyny zasilany jest z przekształtnika energoelektronicznego PE sterowanego przedstawionego na fig. 3. Poprzez zastosowanie odpowiedniej modulacji prądów albo napięć uzwojeń wirnika UW otrzymujemy wirujące pole magnetyczne. Uzwojenia wirnika UW, do których za pośrednictwem szczotek doprowadzony jest prąd przemienny, wzbudzający pole magnetyczne. Obr acanie się uzwojeń wirnika UW powoduje wirowanie wytworzonego pola magnetycznego, a jego zmienność względem uzwojeń stojana US indukowanie się napięcia w jego przewodach. Prostownik diodowy dwunastopulsowy PD 12P przedstawiony na fig. 4 podłączony do zacisków stojana ZS wykorzystując właściwości półprzewodników zamienia przemienne napięcie uzwojeń stojana US na napięcie stałe, zasilające obwód napięcia stałego VDC. Podłączenie prostownika diodowego dwunastopulsowego PD 12P do uzwojeń stojana w przypadku asymetrycznego rozłożenia faz tj. przesunięciu sekcji uzwojeń 4a, 4b, 4c - 5a, 5b, 5c między sobą o kąt a równy 30°, daje możliwość redukcji tętnień

PL 227 123 B1 momentu elektromagnetycznego poprzez znoszenie się harmonicznymi prądu pobieranego przez prostownik zasilający obwód napięcia stałego. Przy czym zachowana jest możliwość sterowania momentem elektromagnetycznym i wzbudzeniem prądnicy, a więc przy możliwości sterowania częstotliwością napięcia wyjściowego.

Claims (2)

1. Układ przekształtnikowo-elektromaszynowy do wytwarzania energii elektrycznej w którym maszyna robocza połączona jest poprzez wał z prądnicą sześciofazową indukcyjną, której uzwojenia wirnika podłączone są do przekształtnika energoelektronicznego zasilanego z obwodu napięcia stałego, a uzwojenie stojana podłączone są do prostownika diodowego połączonego z obwodem napięcia stałego, znamienny tym, że uzwojenie stojana posiada dwie niezależne trójfazowe sekcje uzwojeń stojana (Zs1, Zs3, Zs5) i (Zs2, Zs4, Zs6), przesunięte względem siebie o kąt a.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt a przesunięcia względem siebie sekcji stojana jest równy 30°.