Автономная электроэнергетическая установка с синхронными дизель-генераторами

 

. АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С СИНХРОННЫМИ да3ЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРАМН , содержащая два дизель-генератора, приводные двигатели каждого из KOTOpbix связаны по управляющему входу с выходом электрогидравлического исполнительного механизма с электрома гнитным управлением , управляющий вход каждого из которых соедийен с выходом своего суммирующего усилителя фазового регулятора частоты вращения, состоящего из последовательно соединенных : между собой датчика частоты враще« адодад„ -1 Адг.-... / А;.. ; , г -й,.:;::: 1 ния, функционального преобтразователя частота - напряжение и задатчика частоты .вращения, выход которого подклкгчен к первому входу управления суммирующего усилителя, второй вход управления которого подключен к выходу Задатчика Частоты через дифференциатор , третий вход управления подключен к выходу фазового детектора ч.астоты, один из входов которого соединен с выходом Датчика частоты вращения , , а второй вход фазового детектора частоты соединен с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход, управления суммирующего усилителя через датчик активного тока связан с якорными цепями синхронного генера ,тора,о тли ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надёжности обеспечения электроэнергией в переходных режимах, в нее дополнительно в каждый фазовый регулятор частоты вращения введены второй суммирунзщйй усилитель с тремя входами, пер вый суммирующий усилитель снабжен пятым входом,в один из фазовых регуляторов частоты введен инвертор,причем выходы вторых суммируюпшх усилителей подключены к входай общего для обоих каналов дополнительного узла выявления рассогласования. выход которого соединен с пятым входом управления первого суммирующего усилителя одного из каналов непосредственно , а второго канала - через инвертор, при этом первьй вход второго суммирующего усилителя каждого канала соединен с выходом дифференциатора , второй вход - с выходом за датчика частоты а третий вход - с выходом фазового детектора.

ае (1!) СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .

4 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1.(21) 3469395/24-0? (22) 14.07.82 (46) 07.12.84.Бюл.¹ 45 (72) Е.Н,Верещаго, Е,И.Гросицкий . и О.А.Ковалев (71) Николаевский ордена Трудового

Красного Знамени кораблестроительный институт им.адм. С,О.Макарова (53).62 1.316.729:621.313.322.843.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 760297, кл. Н 02 P 9/04, 1977.

2. Власенко А.А. Разработка и исследование фазовой системы автоматического регулирования частоты вращения вала синхронного дизель-генератора. — Труды ЦНИИПФа "Научная организация труда плавсостава", вып.

206, 1976, с. 55-63.

3. Власенко А.А. и др. Результаты экспериментального исследования системы автоматического управления сннхроннЫми дизель-генераторами, ЦБНТИ ММФ, сер. "Техническая эксплуатация флота". 1976, ¹ 2 (390), с.7-13.. (54) (57). АВТОНОМНАЯ ЗЛЕКТРОЗНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С СИНХРОННЫМИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРАМИ, содержащая два дйзель-генератора, приводные двигатели каждого из которых связаны по управляющему входу с выходом электрогидравлического исполнительного механизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом своего суммирующего усилителя фазового ре- гулятора частоты вращения, состоящего из последовательно соединенных ,между собой датчика частоты враще3GD Н 02 P 9/04, Н 02 J 3/g2 ния, функционального преобразователя частота — напряжение и задатчика час тоты вращения, выход которого подключен к первому входу управления суммирующего усилителя, второй вход управления которого подключен к .выходу задатчика частоты через дифференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора частоты, один из входов которого соединен с выходом датчика частоты вращения,,а второй вход фазового детектора частоты соединен с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход. управления суммирующего усилителя С через датчик активного тока связан е с якорными цепями синхронного генера,тора,отличающаяся тем,что, с целью повышения надежности обеспечения электроэнергией в переходных режимах, в нее дополнительно в каждый фазовый регулятор частоты вращения введены второй суммирующий усилитель с тремя входамй,первый суммирующий усилитель снабжен пятым входом,в один из фазовых регуляторов частоты введен инвертор,причем. выходы вторых сумми"руюших усилителей подключены к входами общего для обоих каналов дополнитель ного узла выявления .рассогласования. выход которого соединен с пятым вхо-.

1 дом управления первого суммирующего усилителя одного из каналов непосредственно, а второго канала - через инвертор, при этом первый вход второго суммирующего усилителя каждого канала соединен с выходом дифференциатора, второй вход — с выходом.за. датчика частоты, а третий вход — с выходом фазового детектора.

l 1283б4

Изобретение относится к электро-. ,технике и может быть использованс ,для автоматического управления ре жимами работы автономной электроэнергетической установки преимущественно для судовых энергосистем.

Известно устройство для автоматического управления синхронными дизель-генераторами автономных электро.энергетических установок в режиме син-40 хронизации, содержащее наряду с фаэовым регулятором частоты вращения дополнительную цепь воздействия от измерителя нагрузки работающего генератора. 15

Введение дополнительной разомкну.той связи позволяет влиять на динамические свойства объекта в виде оптимиэируемой следящей системы. Выбирая дополнительную связь соответст- 20 вующим образом, можно получить более высокое качество переходного процес° са Ц.

Недостатком этого устройства является, трудность осуществления парал-25 лельной работы синхронных генераторов, ;особенно если на приводах установлейы генераторы разной мощности, обладающие разными моментами инерции.

Известно также устройство для управления синхронными дизель-генера торами автономных электроэнергетических установок, содержащее регуля-, тор, чувствительный к изменению угла между вектоРом напРяжения генера- 35 тора эталонной частоты и вектором

ЭДС управляемого дизель-генератора, который выполнен в виде трех каналов для каждого генераторного, агрегата:

rpy6oro внутреннего канала, точного 40 внешнего. канала регулирования и компенсирующего канала (2) .

Недостатком данного устройства является низкое качество регулирова-, . ния, привоцящее к возможной перегруз"4 ке одного as генераторов активной мощностью в динамических режимах, что может привести к переходу генератора в двигательный режим и отключению от энергосистемй.

Наиболее близким техническим реше-,,! нием к изобретению является автономная электроэнергетическая установка с синхронными дизель-генераторами, содержащая.два синхронных дизель- 55 генератора, приводные двигатели каж дого из .которых связаньг по управляю-" щему входу с. выходом электрогидравлического исполнительного механизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом своего суммирующего усилителя фазового регулятора частоты вращения, состоящего иэ последовательно соединенных датчика частоты вращения, функционального преобразователя частота — напряжение и задатчика частоты вращения, выход которого подключен к первому входу управления суммирующего усилителя, второй вход управления соединен с выходом задатчика частоты через диференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора, один иэ входов которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход фазового детектора — с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход управления суммирующего усилителя. через датчик активно- ° го тока связан с якорными цепями синхронного генератора.

Такое выполнение энергосистемы эа счет фазового управления позволяет обеспечить высокую точность стабилизации частоты, автоматическое введение синхронных дизель-генераторов на параллельную работу, хорошее распределение активных нагрузок между генераторами в стационарных режимах работы )3j .

Недостатком известной энергосистемы является недостаточно высокое качество электроэнергии н недостаточная надежность обеспечения электро- . энергией в переходных режимах.

Цель изобретения — повышение .надежности обеспечения электроэнергией в переходных режимах. Ь

Поставленная цель достигается тем, что в автономную электроэнергетичес-! кую установку с синхронными дизельl генераторами, содержащую два сннхроных дизель-генератора, приводные двигатели каждого из которых связаны по управляющему входу с выходом электрогидравлического исполнительного механизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого иэ которых соединен с выходом .своего сум.мирующего усилителя фазового регулято-. ра частоты вращения, состоящего из последовательно соединенных между собой датчика частоты вращения,функционального преобразователя частота - напряже1128 ние и задатчика частоты вращения, I выход которого подключен к первому входу управления суммирующего усили-1 теля, второй вход управления соединен с выходом задатчика частоты через дифференциатор, третий вход управления подключен к выходу фаэово- . го детектора частоты, один из входов которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход 10 фазового детектора частоты -. с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход управления суммирующего усилителя через датчик активного тока свя- 15 зан с якорными цепями синхронного генератора, дополнительно в каждый фазовый регулятор частоты вращения введены второй суммирующий усилитель с тремы входами, первый суммирующий усилитель снабжен пятым управляющим входом, в один иэ фазовых регуляторов частоты введен инвертор, причем выходы вторых суммирующих усилителей подключены к входам общего для обоих каналов дополнительного узла выявления рассогласования, выход которого соединен с пятым входом управления первого суммирующего усилителя одного иэ каналов непосредственно, а второго канала — через инвертор, при этом первый вход второго суммирующего усилителя каждого канала соединен с выходом дифференциатора, второй вход - с выходом задатчика .частоты, а третий вход - с выходом

", фазового детектора.

На чертеже приведена функциональ-. ная блок-схема автономной электро-, энергетической установки. Ю

Автономная алектроэнергетическая установка с синхронными дизель-генераторами состоит из. двух синхронных дизель-генераторных приводов, каждый из которых имеет синхронный генера- 45 тор 1 (2) и приводной дизельный .дви» гатель 3(41 . Управление дизельным двигателем производится фазовым ре-. гулятором частоты вращения. -Каждый регулятор состоит из датчика 5 6)> 50 частоты вращения, установленного на валу приводного двигателя. Выход дат" чика 5(6) соединен с последователь-: но соединеннйми функционапьным преобразователем 7(8) частота — напряже- 55 ние и задатчиком 9 (10) частоты. Выход эадатчика 9(10) частоты соединен с входом дифференциатора ll(12) 364 4 и первым управляющим входом первого суммирующего усилителя 13 (14), второй вход управления которого подключен к выходу дифференциатора 11(12»

Общий генератор 15 эталонной частоты подключается к входу фазового детектора 16 (17), второй вход которого соединен с выходом датчика 5(6) частоты, а выход фазового детектора

16 (17) соединен с третьим входом уп равления первого суммирующего усилителя 13 (14). Четвертый вход управления усилителя 13(14) через датчик

18 (19) активного тока и формирова тель 20(21) коипфундирующего сигнала соединяется с выводами якорных цепей синхронного генератора 1(21.

Выход первого суммирующего усилите-, ля 13 (14) соединен с управляющим входом электрогидравлического испол ! нительного механизма 22(23) с электромагнитным управлением. Дополнительный контур воздействия составлен из второго суммирующего усили теля 24(25) с тремя входами, один из которых подключен к выходу дифференциатора 11 (12), второй входк выходу задатчика 9(10) частоты, а третий вход — к выходу фазового детектора 16(171 . Выходы суммирующих усилителей 24 и 25 подключены к входам общего для обоих каналов узла 26 выявления рассогласования, выход которого подключен к пятому входу управления суммирующего усилителя 14 непосредственно, а к пятому входу управления суммирующего усилителя 13 через инвертор 27.

Устройство дпя автоматического управления синхронными дизель-гене- раторами электрознергетической установки работает следующим образом.

В статических режимах работы пр плавных изменениях величины нагрузкц на шинах энергосистемы регулированив подачи топлива для приводных двига-: телей 3(4) обеспечивается электрогидравлическим исполнительным механизмом 23(22), это приводит к изменению частоты вращения и электромаг нитного момента на валах синхронных генераторов 1(2) и равномерному рас пределению нагрузки между ними, Управление электроэнергетическими исполнительными механизмами 22(23) производится от первого суммирующего усилителя 13 (14), на вход которо го поступают сигналы по скорости

1128364 ((I 1 =,} эм

1 (и 4) = — „ wzФ

ЗО где g и у — угловые скорости дизель4 генераторов, Ц,и ٠— моменты инерции агрега:Гов д,< 3g

Очевидно, что в этом случае изменение скоростей происходит с разной интенсивностью. Но это означает, что одна электрическая машина будет 40 забегать вперед по отношению к другой, и, следовательно, начнет расти угол между осями роторов электрических машин, В таком случае напряжение на выходе суммирующего усилителя 24 вращения производной скорости вращения и раэностной частоты между фактической частотой и эталонным сии налом. Такое управление обеспечивает .достаточную точность во всех ста- . 5 ционарных режимах. Однако наличие динамических режимов, например резкого сброса или наброс значительной части нагрузки, из;за инерционности реакции привода на подачу топлива и 1О инерционности основного контура регулирования приводит к-необходимости введения дополнительного контура регулирования по,старшим производным.

Предположим, что на параллельно ра-5 ботающие дизель-генераторы с разными величинами постоянных, инерции осущест-/ влен наброс нагрузки. При включении .

1 нагрузки на шины параллельно рабо тающих генераторов на их валах воз- 20 никают электромагнитные моменты, под действием которых они начинают тормозиться. На первой стадии процесса вращающие моменты первичных двигателей остаются неизменными. В таком 25 случае уменьшение скоростей агрегатов происходит по законам больше, чем на выходе усилителя 25.

В результате на входах усилителей

13 и 14 появятся напряжения определенного знака. Действие контура сводится к созданию на электромагнитах электрогидравлических исполнительных механизмов дополнительных усилий, значения, которых зависят от разности старших (третьих ) производных регули-. руемых величин.

При этом один из электромагнитов действует на увеличение вращающегося момента первичного двигателя, другой — на. его уменьшение. Это приводит к все большему сближению угло-. вых скоростей и к их уравниванию.

Следовательно, введение сигналов по разности старших производных регулируемых величин приводит к созданию на валах первичных двигателей дополнительных составляющих демпферных и синхронизирующих моментов, способных существенно влиять на результирующие значения последних.

Использование новых элементов и связей между ними обеспечивает ин.вариантность регулируемой координаты (фазового угла) к параметрическим и внешним возмущениям, что позволяет в режиме синхронизации при включении или отключении потребителей электроэнергиии значительно повысить точность воспроизведения регулируемой координатой изменяющегося задающего воздействия, а при параллельной ра боте обеспечивает сильное положительйое демпфирование относительных колебаний роторов, возникающих по любым причинам, в результате чего улучшается качество электроэнергии, вырабатываемой автономной электроэнергетической устанрвкой, повышается экономичность работы автономной энергосистемы и бесперебойность электроснабжения потребителей.

1128364

ВНИИПИ Заказ 9081/ 42

Тираж 666 Подиисное

Филнэл ППП "Патент", r Унгород, Ул.Проектная,4