Устройство для управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты (его варианты)

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к асинхронизированным электромеханическим преобразователям частоты (АС ) для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами. Цель изобретения - повьшение быстродействия при изменении перетока мощности через АС ЭМПЧ и тем самым повьшение надежности энергоснабжения электроприемников , подключенных к линии электропередачи с АС . В нормальном ре жиме величина перетока мощности че - (П (Л ю 4ib О5 to 00 CD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) . (Ш уды Н 02 J 3/06

t j !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТИЙ (21) 3734759/24-07 (22) 28.04.84 (46) 23.07.86. Бюл. № 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) В.В.Саркисян, И.Ю.Мирошников, P.Ñ.Öãîåâ и Ю.Г.Иакарян (53) 62 1.316,728(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 502445, кл, Н 02 J 3/06, 1974, Авторское свидетельство СССР

¹ 762087, кл. H 02 J 3/06, 1980.

Блоцкий Н.Н.,Лабунец И.А. и Шакарян Ю,Г. Машины двойного питания.

Итоги науки и техники. Сер. "Электри— ческие машины и трансформаторы", т.2, М,.: ВИНИТИ, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к асинхронизированным электромеханическим преобразователям частоты (АС ЭМПЧ) для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами. Цель изобретения— повышение быстродействия при изменении перетока мощности через АС

ЭМПЧ и тем самым повышение надежности энергоснабжения электроприемников, подключенных к линии электропередачи с. АС ЭМПЧ. В нормальном режиме величина перетока мощности че1246239 рез АС ЭМПЧ не превышает заданной величины. При увеличении перетока мощности BI)IIIIe заданной закон управления второй машины AC

ЭМПЧ вводится сигнал, пропорциональный разности величин заданной мощности и перетока мощности через AC ЭМПЧ,что обеспечивает быстрое изменение перетока активной мощности. 3 случае, когда напряжения возбуждения машин при изменении перетока мощности чеИзобретение относится к электро— технике, в частности к передаче элек трической энергии rro линиям переменного тока, а более конкретно к асинхронизированным электромеханическим преобразователям частоты (AC ЭМПЧ) для гибкой связи энергосистем с различающимися частотами, Цель изобретения — повышение быстродействия при изменении перетока 10 мощности через АС ЭМПЧ и тем самым повь|шение надежности энергоснабжения электроприемников, подключенных к .пинии электропередачи с АС ЭМПЧ.

Па фиг.1 представлена схема первого варианта предлагаемого устройства, на фиг.2 и 3 — структуры регуляторов возбуждения, на фиг, 4-8 соответственно структурные схемы измерителя частоты вращения вала, 20 задатчика частоты вращения, датчика напряжения, преобразователя коорци Iaт и формирователя проекций тока ротора.

Устройство для управления АС 25 . ЗМПЧ, связывающего энергосистемы 1 и 2 исостоящего из двух ACI 3 и с жестко соединенными валами, вклю— чает в себя управляемые преобразова— тели 5 и б частоты,:входы которых соединены с выходами регуляторов 7 и 8 возбуждения. На вход регулятора

7 поступает информация от датчиков

9 и 10 напряжения и частоты первой энергосистемы, датчика 11 активной

35 мощности первой машины 3, измерителя

12 частоты вращения вала. Входы регулятора 8 соединены с датчиками 13 рез АС ЭМПЧ, достигают потолочных значений, в устройство вводится усилитель 17„ вход которого предназначен дпя приема задания на переток активной мощности, а выход соединен с дополнительным входом регулятора

8 возбуждения. При изменении перетока мощности форсировка напряжения возбуждения второй машины происходит теперь благодаря выходному сигналу усилителя 17. 2 с.п. ф — лы. 8 ил. и 14 напряжения и частоты второй энергосистемы, измерителем 12 частоты вращения вала, выходом задатчика

i5 частоты вращения гала.

Кроме того, входы регулятора 8 возбуждения соединены с выходами нелинейного элемента 16 и усилителя

17. Вход нелинейного элемента 16 соединен с выходом элемента 18 сравнения, один из входов которого подключен к выходу датчика 19 активной мощности второй- машины, à :a другой его вход подается сигнал задания Р„

На входы задатчика 15 подаются сигналы от датчиков 10 и 14 частоты для формирования на выходе задатчика

1 4 2 сиг нала

Каждый из регуляторов 7 и 8 имеет два параллельных канала, один из которых предназначен для поддержания заданного значения напряжения U и

U .

Другой канал предназначен: в первой машине для поддержания мощности

Р„, во второй машине для поддержания частоты вращения вала АС ЭМПЧ.

В этом канале регулятора формируется сумма выходных сигналов соответственно блоков 20 и 21 регулирования скольжения, представляющих собой усилители, и блоков регулирования активной мощности. блока 22 для первой машины, усилителя 17 и блока 23 регулирования частоты вращения вала — для второй машины. На входы блоков 20 и 21 подаются через элементы сравнения сигналы от датчи40

3 1246 ков 10 и 14 частоты и измерителя 12 частоты вращения вала. На вход блока

22, представляющего собой пропорционально-интегральный преобразователь, подаются через элемент сравнения 5 сигнал задания Г и сигнал от датчи1 ка 11 активной мощности.

В канале регулирования напряжения на ьходы блоков 24 и 25, представляющих собой пропорционально-интеграль- 1О ные преобразователи, подаются через элементы сравнения сигналы от датчиков 9 и 13 напряжения и сигналы напряжения задания U " и U"- . На вход блока 23, представляющего собой ин- 15 тегральный преобразователь, через элемент сравнения подаются сигналы от задатчика 15 и измерителя 12 частоты вращения вала, а также от нелинейного элемента 16, Выходы блоков 20

20-25 и усилителя 17 через элементы сравнения подсоединены к входам блоков 26-29 регулирования проекций тока ротора, представляющих собой усилители, а именно: выходы блоков 20 25 и 22 — к входу блока 26, выход блока 24 — к входу блока 28, выходы блоков 17, 23 и 21 — к входу блока 27, выход блока 25 — к входу блока 29.

Кроме того, на указанные входы через элементы сравнения подаются сигналы от формирователей 30 и 31 проекции тока ротора и сигналы начального задания проекций напряжения ротора К„, Ь, 35

Выходы блоков 26 и 28, 27 и 29 подсоединены к входам соответствующих преобразователей 32 и 33 координат.

На другие входы преобразователей

32 и33 координат поступают двухфазные сигналы соответственно от датчиков

9 и 13 напряжения и от измерителя

12 скорости. вращения вала.

Структура измерителя 12 частоты вращения вала показана на фиг.4.

Синхронный тахогенератор 34, соединенный с валом АС ЗМПЧ, подключен своей статорной цепью к входу диодного выпрямителя 35 и к входу преобра- 0 зователя 36 трехфазного сигнала в двухфазный, выполненного, например, на трансформаторах.

Выход преобразователя 36 соединен с входом блока 37 интеграторов, выходом которого является двухфазный сигнал, поступающий на входы преобразователей 25 и 32 координат (((, + ), 239 4

Задатчик 15 частоты вращения вала (фиг.5) представляет собой суммирующий усилитель, на входы которого подаются сигналы, пропорциональные частотам энергосистем (Ы„и 2 ) с коэффициентом i/2. Датчик 9 напряжения (фиг.6) представляет собой трехфазный измерительный трансформатор

38 напряжения, соедиеннный своим выходом с входом диодного выпрямителя 39 и преобразователя 40 трехфазного сигнала в двухфазный, выход которого соединен с входами преобразователя 32 координат и формирователя 30 проекций тока ротора.

Преобразователь 32 координат (фиг.7) состоит из блоков 41-48 перемножения и суммирующих усилителей

49-52, Ф

Формирователь 30 проекций тока ротора (фиг.8) включает интеграторы 53 и 54, инверторы 55 и 56, суммирующие ус1лители 57-60 и блоки

61-64 перемножения. На выходе каждого регулятора 7 и 8 возбуждения фор

l мируется сигнал с частотой скольжения ротора, подаваемый на вход схемы управления тиристорами управляФ емого преобразователя частоты. Соответствующим управлением амплитудой и фазой изменяющегося по гармоническому закону напряжения возбуждения и компенсацией электромагнитной инерционности цепи ротора осуществляется связь энергосистем с различающимися параметрами режима.

При этом частота напряжения возбуждения каждой из ACM поддерживается равной разности частоты статора машины и частоты вращения вала. Функ-.. ция регулирования для машин может быть представлена в виде:

t

"«,=(«„«,(,-,) «,(u,"-v)iк 5(u"-uju(, 1 о )(«., «.(;- ) «,5(u, -u)Jt)ju

О« ={uÄ.«(, «,, ) «5 (, ã ),)(1 д

u) «, 5i>, ->,)>(+j()u„«(u -u,)+

t 0

5(u -u ) J)J)u о где P =-Р

)«

В нормальном режиме, когда разность (P -Р ) не превышает некото2 2 рой заданной величины йР ()) выходной

1246239 сигнал нелинейного элемента 16 равен нулю, в результате чего вторая

ACN регулируется по напряжению и частоте вращения вала.

При изменении перетока мощности (изменений значений P и Р ) через

Ф (АС ЭМПЧ, когда Р -Р )а Р,яд, на выходе нелинейного элемента пропорционален входному, т.е, равен

K„, (P P,— Р„д) К„(P I, ) . теперь вторая ACM управляется еще и по активной мощности (1). При достижении Р значения йР на выходе 16 сигнал снова равен нулю и закон управления формируется в соответствии с (2) .

Ь

И ifJg Ь 1 ай 2 г 7 ) 2. Р о . 20

+) (р + rU -и )+x rrq-è,)arjr u, ю ь

Предлагаемое устройство обеспечивает быстрое изменение перетока ак25 тивной мощности через АС ЭМПЧ. Эта следует из рассмотрения формул (l) и (2), откуда видно, что при изменении величин Р и P происходят фарФсировки напряжений U u U при этом Р электромагнитные моменты сбеих машин быстро достигают заданных значений, М „и М получаются разного знака (паскольку P =-P ), и потому частота вращения нала АС ЭМПЧ изменяется незначительно, Длительность переход- 5 ного процесса, таким образоМ, определяется электромагнитной псстаяннай времени (a не электромеханической) обмоток возбуждения и потолочным значением напряжения возбуждения АСМ, При достаточном значении этого напряжения длительнасть переходнага процесса составляет десятые доли секунды, т.е. сокращается ня порядок в сравнении с известным устройством для управления AC ЭМПЧ.

13 случае, когда предварительные расчеты показывают, чта напряжения возбуждения машин при изменении перетока мощности через АС ЭМПЧ достигают потолочных значений, тс более приемлемым может стать второй, более простой вариант предлагаемого устройства. От известного устройства предлагаемый вариант будет отличаться - >"присутствием в схеме усилителя 17, вход которого предназначен для приема задания на переток активной мощности

Р„, а выход соединен с дополнитель г ным входом регулятора 8 возбуждения.

В схеме регулятора 8 возбуждения (фиг.3) в этом случае отсутствует элемент 16 и дополнительный вход

Зх,1, Схемы всех остальных узлов устройстве, приведенные на фиг. 2, 4-8, остаются без изменений, При изменении перетока. мощности (изменении сигнала Р„ ) форсировка напряжения возбуждения второй машины происходит теперь благодаря выходному сигналу усилителя 17. Этот сигнал в данном случае выполняет еще и роль мгновенного корректора сигнала К (в первом варианте роль каро ректора, но не мгновенного, выполнял интегратор 23 благодаря выходному сигналу нелинейного элемента 16) .

Формула изобретения

1. Устройство для управления асинхронизированным электромеханическим преобразователем частоты (AC ЭМПЧ), содержащее управляемые преобразователи частоты, измеритель частоты вращения вала, датчики частоты и напряжения на шинах связываемых энергосистем, датчик активной мощности первой машины, задатчик частоты вра— щения вала, входы которого соединены с датчиками частоты, и регулято— ры возбуждения, входы первого из которых подсоединены с датчикам частоты и напряжения первой энергосистемы, к измерителю частоты вращения валя и к датчику активной машности первой машины, входы второга регуляторя подсоединены к датчикам частоты и напряжения второй энергосистемы, к зядатчику и: к измерителю частоты вращения нала,„ причем входом регуляторя, к которому подключен датчик частоты втарсй энергосистемы, является один из входов прапарциональнага преобразователя, входам регуля горя, к. которому подключен зядатчик, является один из входов интегрального преобразователя, а выход регулятсрав возбуждения подключен к соответствующим управляемым преобразователям частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия при изменении перетока мощности через АС ЭМПЧ, ано дополнительно снабжено датчикам активной мощности второй машины, элемен1246239

Фиг Р

Vz i > в t Вил 3 том сравнения, нелинейным элементом с зоной нечувствительности и усилителем, выход которо.о подсоединен к другому входу пропорционального преобразователя, выход датчика активной мощности второй машины подключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого предназначен для приема инвертированного сигнала задания мощности первой машины, выход элемента сравнения соединен с входом нелинейного элемента, выход которого подключен к другому входу интегрального преобразователя.

2.устройство для управления асин.хронизированным электромеханическим преобразователем частоты (АС ЭМПЧ),содержащее управляемые преобразователи частоты, измеритель частоты вращения вала, датчики частоты и напряжения на шинах связываемых энергосистем, датчик активной мощности первой машины, задатчик частоты вращения вала, входы которого соединены с датчиками частоты," и регуляторы возбуждения, входы первого из которых подсоединены к датчикам частоты и напряжения первой энергосистемы, к измерителю частоты вращенйя вала и к датчику активной мощности первой машины, входы второго регулятора подсоединены к датчикам частоты и напряжения второй энергосистемы, 10 к задатчику и к измерителю частоты вращения вала, причем входом регулятора, к которому подключен датчик частоты второй энергосистемы, является один из входов пропорционального 5 преобразователя, а выход регуляторов возбуждения подключен к соответствующим управляемым преобразователям частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстро20 действия при изменении перетока мощности через AC ЭМПЧ, оно дополнительно снабжено усилителем, вход которого предназначен для приема инвертированного сигнала задания мощности

25 первой машины, а выход подсоединен к другому входу пропорционального преобразователя.

1246239 l! 7 — 74 л„г Ц

1 - !

veau, -Ъ иг 7

ui оъ

Ы1

О. — -Ъ

1; 54 и> г геi

ВНИИПИ Заказ 4014/49 Тираж 612 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

u c с -1гг

u s, „ (;f 45

„-г

:: У1