Устройство для стабилизации напряжения магнитогидродинамического генератора

 

(19)SU(11)1143226(13)A1(51)  МПК ⁵    _{G05F1/46, H02P9/00}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при автоматизации процессов производства электроэнергии магнитогидродинамическими (МГД) установками. Известно устройство для стабилизации напряжения МГД-генератора, содержащее управляемый инвертор, силовой вход которого соединен с клеммами для подключения электродов генератора, а выход - с клеммами для подключения трансформатора связи с промышленной сетью, импульсный измерительный преобразователь мощности, выход которого через блок определения разности двух ближайших импульсов и блок задания дискретных поисковых приращений угла зажигания инвертора подключен к его управляющему входу [1] . В известном устройстве выходное напряжение МГД-генератора поддерживается на уровне, равном половине его ЭДС, т. е. U_o = 0,5 Е. Данное условие соответствует состоянию квазиустойчивого равновесия, когда мощность генератора является максимальной. Недостаток известного устройства связан с низкой точностью стабилизации напряжения, так как поисковые приращения угла зажигания инвертора обусловливают существенное изменение режима, при котором равенство U_o = 0,5 Е оказывается справедливым только по усредненному значению. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для стабилизации напряжения МГД-генератора, содержащее управляемый инвертор, силовой вход которого через датчик тока соединен с клеммами для подключения электродов генератора, а выход - с клеммами для подключения трансформатора связи с промышленной сетью, датчик напряжения, включенный параллельно инвертору, измерительные преобразователи постоянной и переменной составляющих тока, входы которых подключены к выходу датчика тока, измерительные преобразователи постоянной и переменной составляющих напряжения, входы которых соединены с выходом датчика напряжения, блок деления, входы которого подключены к выходам измерительных преобразователей переменных составляющих тока и напряжения, блок умножения, входы которого подключены к выходам измерительного преобразователя постоянной составляющей напряжения и блока деления, исполнительный элемент, входы которого соединены с выходами измерительного преобразователя постоянной составляющей тока и блока умножения, а выход - с управляющим входом инвертора [2] . Недостаток указанного устройства проявляется в том, что при его практическом использовании обеспечивается стабильность напряжения только для режима максимальной мощности генератора. Целью изобретения является повышение качества стабилизации путем обеспечения стабильности напряжения во всем диапазоне изменения мощности генератора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для стабилизации напряжения МГД-генератора, содержащее управляемый инвертор, силовой вход которого через датчик постоянного тока соединен с клеммами для подключения электродов генератора, а выход - с клеммами для подключения трансформатора связи с промышленной сетью, блок умножения, один из входов которого подключен к выходу датчика напряжения, блок деления, введены квадратор, блок вычитания и блок задания уставки по мощности, причем вход квадратора и другой вход блока умножения соединены с выходом датчика постоянного тока, вход датчика напряжения подключен к выходу инвертора, входы блока вычитания соединены с выходами квадратора и блока задания уставки по мощности, входы блока деления подключены к выходам блока вычитания и блока умножения, а выход - к управляющему входу инвертора. На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для стабилизации напряжения МГД-генератора. Устройство содержит управляемый инвертор 1, силовой вход которого через датчик 2 постоянного тока соединен с клеммами для подключения электродов МГД-генератора 3, а выход - с клеммами для подключения трансформатора 4 связи с промышленной сетью 5. В состав устройства входят также датчик 6 напряжения, вход которого подключен к выходу инвертора 1, блок 7 умножения, один из входов которого подключен к выходу датчика 6 напряжения, а другой вход - к выходу датчика 2 постоянного тока, квадратор 8, вход которого соединен с выходом датчика 2 постоянного тока, блок 9 вычитания, один из входов которого подключен к выходу квадратора 8, блок 10 задания уставки по мощности, выход которого соединен с другим входом блока 9 вычитания, блок 11 деления, входы которого подключены к выходам блока 9 вычитания и блока 7 умножения, а выход - к управляющему входу инвертора 1. Устройство работает следующим образом. Ток МГД-генератора 3 через датчик 2 постоянного тока и управляемый инвертор 1, а также трансформатор 4 поступает в промышленную сеть 5. Вольтамперная характеристика управляемого инвертора 1 описывается уравнением v = cosβ + I, (1) где U - напряжение на входе инвертора 1 (напряжение на электродах генератора 3); U₁ - напряжение первичной обмотки трансформатора 4; β - угол управления инвертора 1 (сигнал управления соответствует cos β при арккосинусоидальном управлении);
x_γ - сопротивление коммутации, обусловленное сопротивлениями трансформатора 4 и сети 5;
I - ток на входе инвертора 1 (ток нагрузки генератора 3). На выходе датчика 2 постоянного тока имеется сигнал, отображающий ток I, а на выходе датчика 6 напряжения - сигнал, отображающий напряжения U₁. На выходе квадратора 8 при входном коэффициенте, равном 3x_γ, сигнал будет соответствовать 3x_γI² . Если выходной параметр блока 10 задания установки по мощности равен π Р, то сигнал на выходе блока 9 вычитания определится как π Р -3x_γ I². Из (1) нетрудно получить для мощности Р соотношение
P = Icosβ + I². (2) Следовательно,
cosβ = . (3)
Если коэффициент входа блока 7 умножения равен 3 , то сигнал на его выходе будет отображать величину 3 U₁I. Сигнал на выходе блока 11 деления, в этом случае будет соответствовать cos β. Этот сигнал поступает на управляющий вход инвертора 1 и изменяет напряжение МГД-генератора 3 в зависимости от заданного значения Р блоком 10 задания уставки по мощности. Принцип стабилизации напряжения МГД-генератора, основанный на описанном законе управления, может быть реализован на МГД-электростанциях как с помощью аналоговых, так и цифровых вычислительных машин. Регулирование мощности Р по заданному значению позволяет существенно повысить общее качество стабилизации напряжения МГД-генератора 3, что особенно важно для промышленных МГД-электростанций. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 360006, кл. Н 02 К 44/08, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 3442546, кл. G 05 F 1/50, 1982.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА, содержащее управляемый инвертор, силовой вход которого через датчик постоянного тока соединен с клеммами для подключения электродов генератора, а выход - с клеммами для подключения трансформатора связи с промышленной сетью, блок умножения, один из входов которого подключен к выходу датчика напряжения, блок деления, отличающееся тем, что, с целью повышения качества стабилизации путем обеспечения стабильности напряжения во всем диапазоне изменения мощности генератора, в него введены квадратор, блок вычитания и блок задания уставки по мощности, причем вход квадратора и другой вход блока умножения соединены с выходом датчика постоянного тока, вход датчика напряжения подключен к выходу инвертора, входы блока вычитания соединены с выходами квадратора и блока задания уставки по мощности, входы блока деления подключены к выходам блока вычитания и блока умножения, а выход - к управляющему входу инвертора.

РИСУНКИ

Рисунок 1