Способ распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами (, одинаковой или разной мощности) при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Пель изобретения - повышение быстродействия. При этом в номинальном режиме измеряют сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводных двигатехгей синхронных генераторов, перемножают данные сигналы, определяют среднее значение произведения и воздействуют на вращающие моменты приводных двигателей генераторов проN . порционально разности (I. п.-(1-n.)/N) до достижения ею нулевого значения, где N - количество генераторов; 1 , п - соответственно сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводного двигателя i-ro генератора. 2 ил. о а S (Л со ел о. ел 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 Н 02 3 46 ф

°

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ (21) 4018698/?4-07 (2?) 10,0?,86 (46) 07,11,87. Бюл. li- 41 (» ) Ленинградский институт водного транспорта (72) И,А,Краснов, В.А,Родин и В.М,Соловьев (53) 6?1.313.12,024,07(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 583528, кл. Н О? Т 3/46, 1973, Авторское свидетельство СССР

1)- 1026237, кл. Н О? J 3/46, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1)- 107?178, кл, H 02 Х 3/46, 1984. (54) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОЙ

НАГРУЗКИ МЕЖДУ IIAPAJUIEJlbHO РАБОТА1(ЩИМИ СИНХРОННЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ (» ) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими

Р синхронными генераторами (одинаковой или разной мощности) при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Цель изобретения — повышение быстродействия. При этом в номинальном режиме измеряют сигнапы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводных двигателей синхронных генераторов, перемножают данные сигналы, определяют среднее значение произведения и воздействуют на вращающие моменты приводных двигателей генераторов прон порционально разности (I п, -(LI. n)/N) (--1

1= до достижения ею нулевого значения, где N — количество генераторов; I,, n. — соответственно сигналы, пропор1 циональные активному фазному току и частоте вращения приводного двигателя i-го генератора. 2 ил. с

10 !

2()

36

Во

1 13

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной на.— грузки между параллельно работающими синхронными генераторами при условии пропорционального распределения pe— активных нагрузок.

Цель изобретения — повышение быстродействия процесса распределения активной нагрузки.

На фиг,l изображена блок-схема устройства для распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2— . то же, вариант технической реализации

Блок-схема устройства (фиг.l) содержит синхронные генераторы l, первичные двигатели (дизели) 2, регуляторы 3 скорости, серводвигатель 4 регулятора скорости, датчик 5 активного тока, датчик 6 частоты вращения, блок 7 перемножения, сумматор 8, блок

9 вычитания, блок )0 деления, Устройство (фиг.2) содержит синхронные генераторы 11,1-11,N, трехфазные переключатели 12„1-1?.N, трехфазную нагрузку 13, датчики 14.1-14.N тока, переменный резистор !5,. источник 16 питания постоянного "îêà, тяхогенеряторы 17.1-17.N, сернодвигятели 18,1-18.5 постоянного тока независимого возбуждения, дизели 19.)19,N переключатели 20,1-20„.N, при этом обмотки якорей тахогенератора

17,i (i= I,N) и серводвигателя 18.i (х †),N) соединены последовательно, свободные одноименные отводы обмоток якорей тахогенераторон 17 соединены между собой, свободные апноименные отводы обмоток якорей серноцвигателей 18 соединены между собой через соответствующие переключатели 20, обмотка возбуждения тахогенератора

17,i подключена параллельно выходу датчика 14,i тока, включенному в одну из фаз (например, А, В или С) синхронного генератора 1)„i нагрузка l3 через трехфазный переключатель

12.i подключена к выходу синхронного генератора 11.i, с первым выводом источника 16 питания последовательно соединен переменный резистор 15, к свободным выводам переменного резистора 15 и источника 16 питания параллельно подключена обмотка возбуждения серводнигятеля 18, ротор синхронного генератора 11.i механически соединен с валом дизеля 19.i снабженным сернодвигателем 18.i для подачи топлива, ротор синхронного генератора ll,i механически соединен с якорем тахогенератора 17.1, B качестве датчика 14 тока используется трансформатор тока с выпрямителем, а выход выпрямителя при этом служит выходом датчика тока, Устройство (фиг.)) работает следующим образом„

Датчики 5 актиннсго тока, установленные на каждом из параллельно работающих синхронных генера-;оров 1, нырабатывают сигналы Х (i=-),N),про1 порциональные фазному активному току (няпример, фазы А), Датчики 6 частоты вращения вырабатывают сигналы и.

1 (з --1,N), пропорциональные частоте вращения первичных двигателей (дизелей) синхронных генераторов. Сигналы, пропорциональные Х . n перемножа(1 Ф ются в блоке 7. i перемножения. Выходной сигнал блока 7.i перемножения (Л.I ) подается на Один из входов сумматора Я. Выходной сигнал сумматора 8 (I n ) подается на вход 10

1 блока i 0 "деления с коэфрициентом де1 ления вЂ, Выходной сигнал блока 10 деления, равный среднему значению произведения (у . n), подается на вычитающие входы блоков 9 вычит". íèÿ. .На второй (суммирующий) вход блока 9,i вычитания подается сигнал (I. n.) с

1 блока 7, перемножения. Выходной сигнал блока 9 вычитания, равный

Н (I.n — (" n )lN), (1)

1=1 подается на вход сернодвигателя 4. который начинает вращаться, Направление и скорость вращения его будут определяться величиной и знаком выражения ()), Вращение серводвигателей

4„ соответственно и работа регуляторон 3 скорости первичных двигателей 2. будет происходить до тех пор, пока ныряжение (1) не будет равно нулю, т.е. когда нагрузки генераторов не будут равны между собой или когда нагрузка не распределится пропорционально мощности синхронного генераторя, Устройство (фиг,.2) работает следующим образом.

Предположим, что одновременно параллельно,работают три генератора

1 (С Х.п

R. — (,Г Е. ) /1Ч) = (2) 1

-(Е, +E,+E,)

N/2 И=3

45 з 135075

11.1, 11.?, 11.3 одинаковой мощности.„

Переключатели 12.1, .1?.2, 12.3 замкнуты, а переключатели 12.i (i=4,N) разомкнуты. Одновременно с замыканием

5 трехфаэных переключателей 1?.1, 12,2, 12.3 замыкаются однофазные переключатели 20,1 — 20.3, однофаэные переключатели 20.i (i=4,N) разомкнуты. С помощью переменного резистора !5 устанавливается требуемое значение выходного напряжения источника 16 питания для обеспечения необходимого значения тока возбуждения серводвигателей 18.

Предположим, что нагрузка синхрон- !5 ных генераторов 11 одинакова и мощности синхронных генераторов ll равны.

Тогда с выхода датчика 14.i подается сигнал (ток) Х., пропорцион ль и активному фазному току гене- 2О ратора 11.i. Одновременно дизель 19.i вращает якорь тахогенератора 17.i, Тахогенератор 17. вырабатывает ЭДС

E. С Х И, С вЂ” коэффициент npo"i е порциональности, п — частота враще- 25 ния якоря тахогенератора 17.i дизелем 19.i.

Можно показать, что если Е, + Š— = Е, = Е и нагрузка генераторов д0

1 одинакова, то потенциал общей точки соединения обмоток якоря серводвигателей 18 (фиг,2, точка Ф) равен Е и якорные токи серводвигателей 18 равны нулю.

При возникновении несимметрии нагрузки (например, Х д т Хз Х, где

1 Х Х активный фазный ток 1

g например, фазы А) генераторов 11,1, 11,2, 11.3, измеряемой датчиками 4

14.1, 14.2, 14,3 тока, потенциал ч1 точки Ф равен зависят от величины и знака разности (в общем случае): Р + E. E; -Ч, 1

I. (Е, R R R

N Сее (С I.n.) N) = — (I n, 1=! R — (Х. n. ) /N = m(I. n. — (I. n ) /N) Протекающие уравнительные токи вызывают поворот якорей серводвигателей 18 ° 1, 18.2, 18.3, а следовательно, и смещение топливных реек дизелей 19 в направлении, способствующем уменьшению до нуля выражения (2), что уменьшает величину рассогласования между номинальным значением активного фазного тока синхронного генератора. и текущим значением активного фазного синхронного генератора.

Ток в.обмотке якоря серводвигателя

18 уменьшается постепенно с уменьшением величины рассогласования активной нагрузки синхронных генераторов

11, что обуславливает отсутствие перерегулирования и повьппает быстродействие процесса распределения активной нагрузки.

При параллельной работе генераторов различной мощности коэффициент передачи датчика 14.1 тока (коэффициент трансформации) должен устанавливаться по формуле

Р

° GV

К. =- — — (P ) Р.), (3)

Е+Е+Е

1 % 3

Э где N — - число параллельно работающих генераторов 11;

R — сопротивление обмоток якорей серводвигателя и тахогенератора, соединенных последовательно.

При этом через обмотки якорей серводвигателей 18 и тахогенераторов ! 1

17 потекут уравнительные токи I„ I

Хз, величина и направление которых

50 где Р „,Р— соответственно активные мощности наиболее мощного трехфазного генератора и i-го генератора (Р = max Р. ).

В номинальном режиме при пропорциональной нагрузке мощности каждого генератора через первичные обмотки трансформаторов датчика 14 тока поте55кут неравные между собой токи. Чтобы токи, протекающие через обмотки якоря тахогенераторов 17 и серводвигателей

18, были равны нулю при одинаковой ненных обмоток якорей тахогенераторов

Л и серводвигателей. Потенциал общей точки равен среднему значению ЭДС тахогенераторов.

Осуществляют воздействие на вращающие моменты приводных двигателей генераторов пропорционально разности

М (I.n. — (D l,п.)/N) до достижения

1 1 1 i 1 1 ею нулевого значения. Укаэанная операция реализуется за счет параллельного соединения обмоток якорей тахогенераторов и серводвигателей, При неравенстве величины (I. n.) ее сред1 1 нему значению по обмотке якоря серводвигателя протекает уравнительный ток, который смещает топливные рейки приводных двигателей (дизелей), изменяя значение активного фазного тока генератора.

В результате применения предлагаемого способа повышается быстродействие процесса распределения активной нагрузки за счет одновременного распределения активной нагрузки между всеми параллельно работающими синхронными генераторами беэ перерегулирования пропорционально их мощности.

При резких изменениях частоты вращения дизеля одного из генераторов тахогенератор вырабатывает управляющий сигнал, пропорциональный не только току фазы генератора, но и скорости изменения частоты вращения первичного двигателя, что повьппает быстродейст— вие процесса. распределения активной нагрузки. Это особенно важно в случае использования инерционных регуляторов частоты вращения первичных двигателей.

При использовании в качестве датчика тока датчика активного тока устройство пригодно для распределения активной нагрузки независимо от способа распределения реактивной нагрузки

Выравнивание активной нагрузки возможно как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения отклонения активной нагрузки каждого генератора от требуемого (номинального) значения, т.е. расширяются функциональные возможности, Формула изобретения

Способ распределения активной нагрузки между параллельно работающими

5 135075 частоте вращения первичных двигателей, необходимо, чтобы коэффициент передачи датчика 14 тока выбирался по формуле (3) затем принцип работы устройЭ

5 ства совпадает с описанным„

В качестве источника 16 питания мо жет использоваться импульсный источник питания с регулируемой частотой

-такта выходного напряжения, например, 10 в виде прямоугольной волны„ Такой источник питания важно использовать в таких системах распределения активной нагрузки, в которых имеет место перерегулирование при подаче постоянного напряжения на обмотки возбуждения сер водвигателей. Уменьшение перерегулирования или его отсутствие повьпиает быстродействие распределения активной нагрузки. 20

Таким образом, предлагаемый способ распределения активных нагрузок, реализованный устройством (фиг.2), сводится к следующей последовательности действий. 25

Измеряют сигналы, пропорциональные активному фазному току синхронных генераторов.

Указанная операция реализуется с помощью датчиков 14 тока„ При этом в качестве датчика 14 тока может служить датчик полного тока в случае пропорционального распределения реактивных нагрузок или датчик активного тока в общем случае.

Измеряют сигналы, пропорциональные частоте вращения приводных двигателей генераторов. Указанная операция реализуется за счет механической связи, якоря тахогенератора с валом привод 0 ного двигателя.

Перемножают указанные си.гналы.

Указанная операция реализуется при а помощи тахогенератора, вырабатывающего ЭДС Е, npoIIopLT oHéëbH O произвеI дению (I n ), где I, г — сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводного двигателя (дизеля) i-rо генератора, Необходимо отметить, что указанная зависимость справедлива для линейного участка кривой намагничивания тахогенератора, Определяют среднее значение укаэанного произведения, подсчитанного для всех п параллельно работающих генераторов, Указанная операция реализуется с помошью параллельного соединения цепей из последовательно соеди7

135(27 синхронными генераторами, заключающийся в том, что измеряют сигналы, пропорциональные активному фазному току синхронных генераторов и возФ

5 действуют на вращающие моменты приводных двигателей генераторов в сторону уменьшения отклонения активного фаэного тока от номинального значения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, измеряют сигналы, пропорциональные частоте вращения приводных двигателей синхронных генераторов, перемножают укаэанные сигналы и сигналы, пропорциональные активному фазному току генераторов, определяют срепнее значение

53 б произведения и осуществляют воздействие на вращающие моменты приводных двигателей генераторов пропорционально разности до достижения ею нулевого значения н (I.n.— (Г Х.п )/N), 1=1 где N — - количество параллельно работающих синхронных генераторов;

I.,n. — соответственно сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводного двигателя i-ro синхронного генератора, 1350753

Составитель О.Наказная

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор JI.Ïèëèïåíêî

Редактор С,Пекарь

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

))3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 5292/53

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4