Устройство для автоматического управления комплексной нагрузкой синхронного генератора при параллельной работе с сетью

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11)

1511 4 Н 02 J 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ р . «Я/ нагрузки.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3766281/27-07 (22) 10,07.84 (46) 07.01.86.Бюл. 11 - 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и передвижных электростанций (72) M.ß.Êàïëàí и В.П.Школьник (53) 621.313.025.86 (088.8) (56) Алексеев А.П. и др.Дизельные и карбюраторные электроагрегаты и станции. Справочник.- N.: Машиностроение, 1973, с.157 †1, рис.33.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1107216, кл., Н 02 J 3/46, 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ НАГРУЗКОЙ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ С СЕТЬЮ, содержащее контур управления током возбуждения генератора и контур управления вращающим моментом приводного двигателя, содержащий измеритель активной нагрузки, подключенный своими входами к клемме фазного тока и клемме фазного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьш ения точности поддержания заданной комплексной нагрузки электроагрегата при параллельной работе с сетью, контур управления током возбуждения выполнен в виде двух формирователей прямоугольных импульсов, первый из которых подключен к клемме фазного тока, а второй — к клемме фазного напряжения, три синхронных 0 -триггера, первый из которых выполнен с дополнительным Г -входом, подключенным к выходу второго формирователя и объединенным с С-входом второго и третьего П -триггеров, и двух элементов временной задержки, вход первого из которых соединен с выходом первого З вЂ тригге, а выход— с входом второго элемента временной задержки и 33 -входом второго П -триггера, причем выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен к С вЂ вхо первого 2 -триггера, выход второго элемента временной задержки соединен с Т1 -входом третьего 2 -триггера, а вход — с выходом первого элемента задержки, D — вход первого 3 -триггера подключен к клемме напряжения, соответствующего уровню логической "1", выходы второго и третьего П -триггеров являются выходами устройства по каналу регулирования тока.возбуждения, а контур управления вращающим моментом приводного двигателя снабжен двумя пороговыми элементами, выходы которых являются выхода ми устройства по каналу регулирования вращающим моментом, а входы пороговых элементов объединены и подключены к выходу датчика активной

1 12

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике автоматизации режимов работы электроагрегатов переменного тока, и может быть применено для обеспечения заданной комплексной нагрузки при параллельной работе с сетью, а именно таких наиболее важных при работе с сетью параметров, как активная мощность, отдаваемая электроагрегатом, и коэффициент мощности (косинус угла между напряжением и током .

Цель изобретения — повышение точности регулирования заданной комплексной нагрузки.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг,2 — векторная диаграмма, поясняюще.я сущность устройства; на фиг.3 — временные q»arpa b> работы устройства; на фиг.4 (а и 8) — вариант выполнения элемента задержки и его временные диаграммы; на фиг.5 — временные. диаграммы, поясняющие работу контура управления вращательным моментом.

Устройство содержит два контура управления. В контур регулирования тока возбуждения входят два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, 2 -триггеры 3 - 5 и два элемента 6 и 7 временной задержки. В коптур управления вращательным моментом приводнога двигателя входят измеритель 8 активной мощности и два пороговых элемента 9 и 10. При этом измеритель активной нагрузки мажет быть выполнен в различных вариантах, например, как датчик 11 активного тока, либо в виде датчика 11 активного тока, в выходной сигнал которого вводится коррекция с датчика. 12 напряжения в случае отклонения напряжения от номинального значения, которое задается величиной опорного напряженич на одном из входов суммирующего операционного усилителя 13. Таким образом, удается достаточно просто в небольшом диапазоне изменения напряжения обеспечить, чтобы выходной сигнал измерителя нагрузки соответствовал фактической величине активной мощности.

Измеритель активной нагрузки в варианте измерителя активной мощности может быть выполнен и иначе по принципу непосредственного измерения значения активьой мощности,для чего однако, требуется значительное

03633

55 усложнение датчика, так как необходимо применение умножителя аналоговых сигналов.. Устройством используется два сигнала — одноименные ток и напряжение 1>

Принциг. поддержания заданной комплексной нагрузки, реализуемый устройством, поясняется на фи".2.

По каналу регулирования тока возбуждения осуществляется непосредственное измерение угла разности фаз

Ц и подгонка его к заданному значению, чем и обеспечивается поддержание заданного значения коэффициента мощности сову и в переходных, и в установившихся режимах, как при изменении активной, так и реактивной нагрузок.

По каналу регулирования вращательного момента осуществляется измерение одним из известных способов активной мощности и сравнение ее фактического значения с заданным значением.

В случае отклонения от заданного значения формируется управляющий сигнал на исполнительный электродвигатель, осуществляющий регулирование вращательного момента в соответствующую сторону.

Устройство работает следующим образом.

По синусоидальным напряжениям, пропорциональным одноименному фазному току и напряжению (например, 0>и Iq) па переходам синусоид через ноль формирователи 1 и 2 формируют прямоугольные импульсы. В случае отстающего тока по переднему фронту импульса с формирователя 1 З -триггер 3 устанавливается в состояние логической "1", так как на его

Н-вход подается сигнал логической

1>1 IT

По переднему фронту импульсов с формирователя 2 2 — триггер 3 устанавливается в нулевое состояние и удерживается в нем до окончания положительной полуволны 1л . Таким образом, в случае отстающего тока, на выходе триггера 3 отформировывается импульс, длительность которого соответствует углу разности фаз между ð, и 1я °

Отформованный импульс поступает на элемент б заданной временной задержки, длительностью задержки которого о и определяется заданная

1203633

t5

20 величина угла Ц „и соответственно заданное значение со „. Задержка осуществляется при подаче нулевого сигнала,по которому конденсатор начинает разряжаться через резистор (фиг.41. При изменении входного сигнала на уровень логического "0" конденсатор мгновенно заряжается через диод.

Для согласования выхода элемента задержки с другими логическими элементами может использоваться какой-либо логический элемент, который одновременно выполняет функцию порогового элемента с порогом ", соответствующим порогу срабатывания самого логического элемента. В качестве такого порогового элемента может, например, использоваться и непосредственно вход последующих элементов, в частности вход D -триггера 5.

При таком варианте осуществляется задержка только одного заднего фронта (фиг.3 и 4), т.е. в случае 41 ь1 импульс вообще не проходит через элемент задержки. В случае

hé Ñ, после элемента задержки остается импульс d 6 = d <—

В случае, если И i q, т.е.p-g на выходе элемента 6 постоянно сохраняется уровень логической "1".

Соответственно по переднему фронту импульса с выхода формирователя 2 в триггер 4 записывается уровень логической "1 1, который поступает таким образом и на выход (Bbix.l) канала регулирования тока возбуждения. С Вых.l управляющий сигнал поступает на исполнительный электродвигатель, с помощью которого осуществляется изменение тока возбуждения в соответствующую сторону (в сторону увеличения. до тех пор, пока значение ср не достигает заданного значения ц, „. С помощью элемента 7задержки реализуется заданная зона нечувствительности ас(„, необходимая для исключения постоянной реверсирования электродвигателя при незначительных отклонениях с от ч" что может снизить надежность системы регулирования.

Для получения зоны нечувствительности у осуществляется выявление двух эон Ч Чза и p Чзад+ 4cp1, что реализуется в устройстве при определении вхождения dt: в зоны Ь с, и d4+, + элементами 7 и 5.

Как видно из диаграмм на фиг.3, в случае dt, + к моменту прихода записывающего переднего фронта на С-входы на 1 -входах триггеров 4 и 5 уровень логического "0". Соответственно в оба триггера записывается уровень логического "0", и на Вых.2 устанавливается уровень логической "1", по которому исполнительное устрой-, ство осуществляет изменение тока возбуждения в соответствующую сторону (уменьшение тока до тех пор, пока не уменьшится Ч до значения Ц „ +

1 9н )

В диапазонец ц <ц 4sa4fdg„, т,е. в диапазоне ь, 1с, + z,,к моменту прихода переднего фронта на С -входы триггеров 4 и 5 на их D-входах соответственно уровень логического

"0" и логической "1", при которых на Вых.l и Вых.2 уровень логического "0" и регулирования тока возбуж-. дения не происходит.

При опережающем токе регулирование осуществляется также, как и при q -. > так как П -триггер постоянно находится в состоянии логического "0" (g -вход триггера является приоритетным, а так как записывающий передний фронт импульса по

С-входу попадает на момент, когда на R -вход приходит устанавливающий уровень логической "1", триггер остаетсл в неизменном нулевом состоя-. нии). Соответственно формируется так же, как и при Я (р „, управляющий сигнал только на Вых.1.

Таким образом, осуществляется поддержание заданного постоянного угла („

Измерительный преобразователь 8 одним иэ известных способов формирует на своем выходе уровень напряжения Vp . Ha фиг ° 1 приведен один из вариантов получения напряжения

0, пропорциональногЬ активной мощности в диапазоне небольших изменений напряжения (-10K) и постоянного активного тока 3< . Датчик 11 активного тока формирует на своем выходе напряжения, соответствующее а датчик напряжения — напряжению 11.

На операционном усилителе 13 определяется сумма

Up = (0- U,„„ + 1„= Ь0 > k I „

5 1 где ll „ — опорное напряжение, соответствующее номинальному значению напряжения; — коэффициент пропорциональНОСТИе

Предлагаемый вариант получения

U является достаточно простым, но неуниверсальным, так как ориентирован под постоянное заданное значение активной мощности Р>. Поэтому .при необходимости частой перестройки Рпелесообразно использованиеизме3 рителя основногона перемножении Tg U;

Выходное напряжение поступает на два пороговых элемента 9 и !0<

203б33 Ь в которых осуществляется сравнение с двумя пороговыми напряжениями Кц< и Оп (фиг.5) . В случае 0„ Д„, (т.е.

P C PM 1 формируется на Вых ° 3 управляющий сигнал на исполнительный электродвигатель, осуществляющий увеличение подачи топлива и соответственно вращательного момента. В случае 0 «И (т е. Р) Р, „)+ ЛР, 10 где hE< заданная зона нечувствительности ) формируется на Вых.4 управляющий сигнал, по которому осуществляется уменьшение подачи топлива и соответственно вращатель15 ного мОмента.

1203633

1203633

Составитель К.фотина

Редактор О.Головач Техред А.Кикемезей Корректор M,Äåì÷èê

T « 1

Заказ 8426/57 Тираж 619 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д ° 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4