Устройство для управления машиной двойного питания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах нужд электростанций. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения . Цель достигается благодаря управлению , при котором сигналы управления формируются с приоритетом для управления скорости вращения и момента , и напряжение возбуждения при этом не превьшает потолочное значение , обеспечивается наиболее полное использование установленной мощности тиристорного преобразователя частоты, в регулируемом расширяется диапазон скольжения путем перевода машины в режим потребления реактивной мощности. Устройство позволяет достичь заданного качества регулирования машины двойного питания без введения в систему регулирования элементов , формирующих компенсирующие зи, вследствие чего не требуется осуществления точной настройки указанных элементов и повьшается надежность системы управления машины двойного питания. 1 ил. Г- «ЕЯЮ СО О1 О5 hnad tN5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 Н 02 P ?/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3762601/24-07 (22) 13.07.84 (46) 30.11.87. Бюл. № 44 (75) Р.С.Цгоев (53) 621.3.077.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 657558, кл. Н 02 P 5/34, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 836750, кл. Н 02 P 7/42, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах нужд электростанций.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения. Цель достигается благодаря управлению, при котором сигналы управления формируются с приоритетом для

„„SU„„1356172 управления скорости вращения и момента, и напряжение возбуждения при этом не превышает потолочное значение, обеспечивается наиболее полное использование установленной мощности тиристорного преобразователя частоты, в регулируемом режиме расширяется диапазон скольжения путем перевоца машины в режим потребления реактивной мощности. Устройство позволяет достичь заданного качества регулирования машины двойного питания без введения в систему регулирования элементов, формирующих компенсирующие связи, вследствие чего не требуется осуществления точной настройки указанных элементов и повышается надежность @ системы управления машины двойного питания. 1 ил.

1356172

Изобретение относится к. электротехнике и может быть использовано в электроприводах нужд электростанций.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления машиной

1 двойного питания содержит тиристорный преобразователь 2 частоты, выход которого через датчик 3 тока ротора предназначен для подключения к выводам роторной обмотки машины, двойного

15 питания, питающий вход тиристорного преобразователя частоты подключен к вторичной обмотке согласующего трансформатора 4, первичная обмотка которого предназначена для подключения

20 к источнику питания, управляющий вход тиристорного преобразователя 2 частоты подключен к выходу блока 5 управления тиристорным преобразователем

2 частоты, вход которого подключен к выходу регулятора 6 фазных токов ротора, первый вход которого подключен к датчику 3 тока ротора, второй вход ключен к выходу блока 7 преобразования координат четырьмя входами, два из которых соединены с первым и вторым выходами блока 8 преобразования параметров режима, входы которого подключены соответственно к датчи40 торов реактивной мощности последовательно соединенные между собой задат50 гулятора частоты вращения соединен с пятым выходом блока 8 преобразования параметров режима, шестой выход которого еоединен с вторым входом первого регулятора 16 частоты вращения, выход второго регулятора 14 реактивной мощности соединен с первым входом первого блока 18 регулируемого

25 регулятора 6 фазных токов ротора под- З0

35 ку 9 тока статора, датчику 10 напряжения статора и датчику 11 углового положения ротора, последовательно соединенные между, собой задатчик 12 реактивной мощности, первый 13 и второй 14 регупяторы реактивной мощности, третий и четвертый выходы блока 8 преобразования параметров режима соединены соответственно с вторыми вхо- 45 дами первого 13 и второго 14 регулячик 15 частоты вращения ротора, первый 16 и второй 17 регуляторы частоты вращения, второй вход второго реограничения, второй вход которого соединен с выходом блока 19 извлечения корня квадратного, выход первого блока 18 регулируемого ограничения соединен с третьим входом блока 7 преобразования координат, выход второго регулятора 17 частоты вращения соединен с первым входом второго блока 20 регулируемого ограничения, второй вход которого соединен с входом задатчика 21 потолочного значения напряжения возбуждения и с выходом датчика 22 напряжения источника возбуждения, выход второго блока 20 регулируемого ограничения соединен с четвертым входом блока 7 преобразования координат и с блоком 23 перемножения, выход которого соединен с первым входом первого блока 24 суммирования, второй вход которого соединен с выходом эадатчика 21 потолочного значения напряжения возбуждения, выход первого блока 24 суммирования через первый диод 25 соединен с входом блока 19 извлечения корня квадратного, седьмой выход блока 8 преобразования параметров режима соединен с первым входом второго блока

26 суммирования, второй вход которого соединен с вторым входом первого регулятора 16 частоты вращения, выход второго блока 26 суммирования соединен с входом блока 27 модуля скольжения, выход которого соединен с перьым входом компаратора 28, второй вход которого подключен к выходу задатчика 29 уровня скольжения, выход компаратора 28 через второй диод

30 подключен к входу задатчика 12 реактивной мощности.

Первый регулятор 13 реактивной мощности выполнен в виде пропорционально-интегрального регулятора реактивной мощности, второй регулятор

14 — как пропорционально-интегральный регулятор проекции тока ротора на ось d синхронных осей координат.

Первый регулятор 16 частоты вращения выполнен как пропорциональноинтегрально-дифференциальный регулятор частоты вращения ротора, второй регулятор 17 частоты вращения — как пропорционально-интегральный регулятор проекции тока ротора на ось g> синхронных осей координат.

Устройство функционирует следующим образом.

13561

При изменении задающего сигнала на скорость с помощью задатчика 15, выполнейного как задатчик интенсивности, изменяется сигнал на выходе регулятора 16, охваченного отрица5 тельной обратной связью па скорости вращения ротора, вычисляемой в блоке 8 преобразования параметров режима. На входы регулятора 17 поступают сигналы задания на величин.- активного тока ротора с выхода регулятора 16 и вычисленного в блоке 8 преобразования параметров режима активного тока ротора, являющегося в сущности отрицательной обратной связью по активной мощности, так как определяется как проекция на напряжение питающей сети. На выходе регулятора

17 появляется сигнал рассогласования, который через блок 20, блок 7 преобразования координат, через регулятор

6 фазных токов ротора, блок 5 управления тиристорным преобразователем и тиристорный преобразователь 2 частоты поступает на кольца ротора машины 1 двойного питания и воздействует таким образом, чтобы скорость машины 1 отвечала заданному значению.

При наличии колебаний в напряжении питающей сети устройство действует описанным выше способом и колебания напря>кения питающей сети не передаются на момент и скорость вращения машины 1 двойного питания.

Пока машина 1 не достигнет своего потолочного значения напряжения возбуждения, устройство работает аналогично прототипу.

При возмущениях в питающей сети, 4д например при исчезновении напря1ке ния при той же нагрузке на валу, машина 1 двойного питания начинает тормозиться. При появлении напряжения в питающей сети и возобновлении работы машины 1 двойного питания устройство действует в сторону восстановления режыча в соответствии с уставками задатчиков 12 и 15. Однако, если перерыв в питании достаточно долгий, 50 скольжение машины. 1 оказывается выше наибольшего номинального значения

S „, при котором напряжение возмакс мом буждения равно потолочному значению, и машина 1 практически неуправляема, режим в соответствии с уставками задатчиков 12 и 15 не восстанавливается. При этом, как показали теоретические и экспериментальные исследова72

4 ния, машины двойного гитания могут без увеличения установленной мощности системы возбуждения и кратности напряжения ротора кратковременно работать B режимах потребления реактивной мощности со скольжением, в 1(5-2) раза большим номинального наибольшего значения. Максимально возможнае скольжение при сохранении активной мощности (момента) статора на заданном уровне достигается переводом машины двойного питания в режим потребления реактивной мощности вплоть да значениЯ Q = -U Õ, где Х вЂ” переходное индуктивное сопротивление статорной цепи машины ""о мощных шин с напр>-.жением U, = const °

В данном устройстве это реализуется следующим образом.

Сигнал U управления„ сформиро 1 1 ванный в первом канале, с выхода регулятора 17 поступает на третий вход блока 7 преобразования координат и на вход задатчика 21. В блоке 23 перемножения этот сигнал возводится в квад рат и с сигналом U „« oò згдатчика

21 потолочного значения напряжения возбуждения, пропорционального квадрату патолачнога значения напряжения возбуждения, в блоке 24 суммирования взаимно >зычи ается. Разностный сигнал через диод 25, обеспечивающий прохождение сигнала заданной полярности, поступает на вход блока 19 извлечения корня квадратного, на выход. которого формируется сигнал:

Этот сигнал в качестве апсрнога" напряжения поступает на управляющий вход блока 19 регулируемого ограничения напряжения, тем самым ограничивая по величине сигнал управления с выхода регулятора 14. Регулирование машиной 1 двойного питания сигналами, сформированными в соответствии с (1), всегда обеспечивает гриоритет одному из каналов, На чертеже показан вариант, когда приоритет отдается 1-му каналу — каналу формирования сигналов управления па частоте вращения ротора и по моменту. Поскольку при этом на сигнал управления U не накладывается дополнительных ограничений, та, пока он меньше U „ машина 1 полностью управляема и сохраняет свои свойства по правлению

6172 б ния ротора (е Р ), а на выходе имеем сигнал:

135 ли сигнал скольжения пэевысит сиГнал задатчика 29 уровня, то компаратср

28 через диод 30 сформирует сигнал требуемой полярности и величины. пос тупающий на вход задатчика. 12 реактив ной мощности в качестве сигнала но-вой уставки, обеспечива1ощего перевод машины 1 l3 pBIKIIII потребления реактив-нОЙ M0IIIH0cTHo При возврате 1!ашинь1 1 в требуемый диапазон по скольжению сигнал Новой уставки по реактивной мощности сижу ется и устанавливает" ся режим в соответствии с зацатчика--ми 12 и 15. скоростью и моментом в соответствии с уставкой задатчика 15, Для соблюдения условия П.1 П1„, сигнал с выхода регулятора 17 также проходит через блок 20 регулируемого ограничения (аналогично блоку 18). Естественные колебания напряжения источника возбуждения вызывают изменение величины напряжения HB THpHCTop»ov преобразователе 2 частоты, а следовательно, увеличение или уменьшение потолочного значения напряжения возбуждения. Поэтому для у.-1ета этих значений в регулировании задатчик 21 потолочного значения напряжения возбуждения выполнен в виде регулируемого источника, на управляющий вход котоРОГО р как и HB "4прйзля101ц11и BKGD; DJ!cKB

20; подается сигнал с выхода цатчика

22 напряжения источника возбуждения,, Для сохранения этих свойств ус ройства при определенных значениях скольжения машину I двойного питания, как отмечалось вьше,, необходн11о лев реводить в режим потребления реактивной мощности. Аналоговый сигнал частоты сети ы и истинной скорости вращения ротора с выходов блока 8 преобразования 17ара-;.-.трь НОР ту!НBB на входы второго блока 26 суммирова-ния фор11иру1оце1 U cII". нал, пропорцио- нальный сколы11е„ 1ий: Этот cHÃHBJI че рез блок 27 модуля скольжения., выполненного,. например IB виде вентильного моста., поступает на первый вход компаратора 28,, на второй вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 29 уровня скольже11ия, Еc=

Блок 7 преобразования координат осуществляет перемножение трех векто=ров — сигналов управления = ьыходов .. 1 l g регуляторов 14 и 17 (П; е" - ) „. =иг= нала вектора напряжения сети (Пе ) и cHI"HBJIB датчика 11 уг11овог,-, положе.

-3 4 -!II JAP ГР 11с 1)

IJ е Пе е =ППе (2) — U U (car;fg< — i,— y I+jsinfg> — foal,)) Блок 8 преобразования параметров режима, где осуществляется преобразование трехфазных сигналов соответствующих датчиков в двухфазные, может быть реализован, например, на базе стандартных блоков системы УБСР-АИ или на базе трансформаторов.

Благодаря управлений, когда сигнаРяы управления формируются с приоритетом, например, для управления скорость1о вращения и моментом и напря20 жение возбуждения ipH этом не превышает потолочного значения, обеспечивается наиболее полное использование установленной мощности, тиристорного преобразователя частоты, в регулиру2 -> емом режиме расширяется диапазон скольжения путем перевода машины в режим потребления реактивной мощности, что повышает эксплуатационную надеж,ость устройства. Последнее осо :0 б" íí. î ва:ж;;но на приводах собственных нужц электростанций, где зачастую нет проблемы реактивной мощности.

Предлагаемое устройство позволяет достичь заданного качества регулирования машины двойного питания без

36 введения в систему регулирования элементов, формирующих компенсирующие связи, вследствие чего не требуется осуществления точной настройки указанных элементов и повышается наде кность системы управления машины двойного питания.

Ф о р и у л а изобретения

Устройство для управления машиной ,цвойного питания, содержащее тиристорный преобразователь частоты, выход которого через датчик тока ротора предназначен для подключения к выводам роторной обмотки машины двойного питания, питающий вход тиристорного преобразователя частоты подключен к вто-ичной обмотке согласующего трансформатора, первичная обмотка которо" го предназначена дпя подключения к

1н точнику питания управляющий вход тиристорного преобразователя частоты подключен к выходу блока управления

1356172 тиристорным преобразователем частоты, вход которого подключен к выходу регулятора фазных токов ротора. первый вход которого подключен к

5 датчику тока ротора, второй вход регулятора фазных токов ротора подключен к выходу блока преобразования координат с четырьмя входами, два из которых соединены с первым и вторым 10 выходами блока преобразования параметров режима, входы которого годключены соответственно к датчикам тока статора„ напряжения статора и углового положения ротора, последовательно соединенные между собой задатчик реактивной мощности, первый и второй регуляторы реактивной мощности, третий и четвертый выходы блока преобразованчя параметров режима соединены 20 соответственно с вторыми входами первого и второго регуляторов реактивной мощности, последовательно соединенные между собой задатчик частоты вращения ротора, первый и второй регуляторы частоть1 вращения, вторсй вход второго регулятора частоты вращения соедио нен с пятым выходом блока преобразования параметров режима, шестой выход которого соединен - вторым 30 входом первого регулятора ча тоты вращения, датчик напряжения истсчника возбуждения, о т л и : а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частот вращения„ в него введены два блока регулируемого ограничения, два блока суммирования, задатчик потолочного значения напряжения возбуждения, блок перемножения, блок извлечения корня квадратного, блок модуля сколь40 жения, задатчик уровня скольжения, компаратор и два диода, выход второго регулятора реактивной мощности соединен с первым входом первого блока регулируемого ограничения, втсрой вход которого соединен с выходом блока извлечения корня квадратного, выход первого блока регулируемого ограничения соединен с третьим входом блока преобразования координат, выход второго регулятора частоты вращения соединен с первым входом второго блока регулируемого ограничения, второй вход которого соединен с входом задатчика потолочного значения напряжения возбуждения и с выходом датчика напряжения источника возбуждения, выход второго блока регулируемого сграничения соединен с четверTbM BxGpoM блока преобразования координат и с блоком перемножения, вы-. ход которого соединен с первым входом Ъ первого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика потолочного значения напряжения возбуждения, выход первого блока суммирования через первый диод соединен с входом блока извлечения корня квадратного, седьмой вьг;.од блока преобразования параметров режима соединен с первым входом второго блока суммирования, второй вход кс .орого соединен с вторым входом первого регулятора частоты вращения, выхс.j; второго блока суммирования соединен с входом блока модуля скольжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подкл.очек к выходу задатчика уровня скольжения, выход компаратора через второй диод подключен к входу задатчика реактивной мощности.

1356172

Составитель Е.Перемыслова

Техред Д. Сердюкова

Корректор А.Зимокосов

Редактор A.Ìàêoâñêàÿ

Заказ 5808/52

Тираж 659

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Подписное

В У 9 9

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