Устройство для вычисления располагаемой реактивной мощности явнополюсных синхронных машин

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля располагаемой реактивной мощности явнополюсных синхронных генераторов и двигателей. Целью изобретения является упрощение устройства. Цель достигается тем, что устройство содержит датчик текущего значения напряжения статорной обмотки, датчик текущего значения ток статорной обмотки, преобразователь тока в напряжение, блок сдвига фазы на 90°, усилитель, фазовый модулятор, сумматоры, управляемые усилители, умножитель, блок нелинейности типа экспоненты, блок сравнения фаз, блоки сравнения, элементы выборки и хранения сигнала, фазочувствительные выпрямители, фильтры нижних частот, выпрямители, датчик допустимого тока статора, задатчик тела холостого хода ротора, задатчик допустимого тока ротора, вентиль и ключи. 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 06 G 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4328292/24-24 (22) 16.11.87 (46) 07.01.90. Бюл. N - 1 (71) Томский политехнический институт им. С.M,Êèðîâà (72) А.В. Шмойлов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 110366, кл. С Ol R 21/00, 1955 °

Авторское .свидетельство СССР

Р 1458880, кл. С 06 С 7/62, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАСПОJIAIAEM0A РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ЯВНОII0JII0CHIlX СИНХРОННЫХ МАШИН (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля располагаемой реактивной мощности явнополюсных синхронных

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, а именно. к управлению режимами работы энергосистем, и может быть использовано для непрерывного контроля располагаемой реактивной мощности явнополюсных синхронных генераторов и двигателей, включая мощные н сверхмощные гидрогенераторы.

Цель изобретения — упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — векторные диаграммы формирования внутренней ЭДС, ЭДС в поперечной оси, характеристика холостого хода (ХХХ) и использование их для определения тока ротора.

„„SU„„3 534477- А1

2 генераторов и двигателей. Целью изобретения является упрощение устройства. Цель достигается тем, что устройство содержит датчик текущего значения напряжения статорной обмотки, датчик текущего значенйя тока статорной обмотки, преобразователь тока в напряжение, блок сдвига фазына 90, усилитель, фазовый модулятор, сумматоры, управляемые усилители, умножитель, блок нелинейности типа экспоненты, блок сравнения фаз, блоки сравнения, элементы выборки и хранения сигнала, фазочувствительные выпрямители, фильтры нижних частот, выпрямители, датчик допустимого тока статора, задатчик тока холостого хода ротора,, задатчик допустимого тока ротора, вентиль и ключи. 2 ил.

Устройство (фиг.1) содержит дат- М чик 1 текущего значения напряжения М статорной обмотки, датчик 2 текущего значения тока статорной обмотки, преобразователь 3 тока в напряжение, ь ф ,блок 4 сдвига фазы на 90, первый 5, второй 6 и третий 7 усилители, фазо-,, вый модулятор 8, первый 9, второй 10 и третий 11 сумматоры, пе1>вый 12, второй 13, третий 14 и четвертый, 15 управляемые усилители, умножитель

16, блок 17 нелинейности типа экспоненты, блок 18 сравнения фаз, первый

19, второй 20, третий 21 и четвертый

22 блоки сравнения, первый 23, второй 24 и третий 25 элементы выборки и хранения сигнала, первый 26, 1534477 второй 27, третий 28 и четвертый 29 фаэочувствнтельные вьп рямители, первый 30, второй 3I,. третий 32 и четвертый 33 выпрямители, с первого по восьмой фильтры 34 — 4I нижних частот, 5 задатчик 42 допустимого тока статора, задатчик 43 тока холостого хода ротора, эадатчик 44 допустимого тока ротора, вентиль 45, вход 46 задания режима, с первого по шестой ключи

47-52.

Устройство работает следующим образом.

Формируется допустимая. реактивная составляющая тока машины для непрерывно изменяющегося режима работы по активной составляющей тока н напряжению статориой обмотки, исходя из полного допустимого тока статора в этом режиме. Последний ток использован для моделирования тока в роторе, который сравнивается с допустимым током ротора. Если ток в роторе не превышает допустимый, то сформиро- 25 ванный допустимый реактивный ток по условию допустимого тока статора принимается за располагаемый реактивный ток. Если ток в роторе превышает допустимый, то вырабатывается воздействие, уменьшающее величину полного тока статора и весь описанный проце.с повторяется до тех пор„ пока модели--. руемый ток ротора не сравняется с допустимой величиной . Полученная при этом реактивная составляющая тока машинь(по-прежнему обусловлена текущими активным током и напряжением статора, однако исходит не из полногс допустимого тока статора, а полного

40 тока статора со сниженной величиной из условия допустимого тока ротора.

Поэтому она принимается за допустимый реактивный ток по условию допустимого тока ротора или располагаемый реактивный ток машины.

Формирование допустимого реактивВе ного тока I р по условию допустимого тока статора I осуществляется так: а фактический (те кущий ) полный ток

50 статора I разлагают на активную ?а (совпадающую по фазе с текущим напряжением U статора) и реактивную составляющиие, формируют полный допустимый синусоидальный ток статора I и его ортогональные составляю I ъ 1 щие Т и I< так, чтобы величина l активной составляющей I была равна величине активной составляющей Та текущего тока статора. Тогда величина реактивной составляющей I окаГ зывается равной допустимой величидс не I дс

Так как величина I. окончательно

Г1 может быть принята после моделирования тока I в роторе машины, и если сопоставление его при этом с допустимой величиной I дает результат

I I, то полученнЬ(е полный ток а статора I и его реактивную состав а ляющую I следует считать как проа

Р межуточные и обозначать их с дополнительным верхним индексом

Тд, и Тдс, Р»

Полученный вектор полного тока статора I или в общем случае i используют совместно с характеристикой холостого хода (ХХХ) машины, т.e.. зависимость(о напряжения статорной обмотки на холостом ходу от тока ротора I или внутренней ЭДС от тока намагничивания машины Х, при1веденного к цепи ротора. Первое позволяет при измеренном текущем напряжении U статора и заданных параметрах машины с помощь(о активного сопротивления г и индуктивного сопротивления рассеяния х статорной обмотки, сопротивлений взаимоиндук— ции в продольной хо и поперечной хп осях получить внутреннюю ЭДС

1 ° I

Е; =U +(г +j )I промежуточную ЭДС в поперечной оси, т.е. ЭДС за реактансом в поперечной оси

° 1 Г ° 1

Е(= U+ г + j(x< + х )) I а G$

i1

Е + jxà%I У

ЭДС в поперечной оси, т.е ° ЭДС за реактансом в продольной оси 1

Е = U +(гр+ j(xg.+хо )1 I +

+j (х х ) I

gJ Оф р

° °

° 1

= E ° +1х, I + j(x -х )I

ad 1 (= Е + (х х ) Х . l где I — ортогональная составляющая полного тока статора в продольной оси.

Второй позволяет по величине внутрен1 ней ЭДС Е с помощью ХХХ найти ток

f намагничивания машины ?; Приведен о „ ный к цепи ротора, который опреде1534477 ляет намагниченность магнитной системы машины в данном режиме, и тем самым учесть изменение сопротивлений взаимоиндукции х < х g вследствие нелинейности ХХХ, т.е. насыщения магнитной системы, а также благодаря взаимосвязям

1 (=КЕ и F, ( где I — ток ротора, соответствующий току намагничивания

I ! 1о

К вЂ” коэффициент, учитывающий нелинейность ХХХ, 1 определить ток ротора I в после( довательности: по Е. и I вычисля(1 1

l ется К(= Е /I (, а по величине Е и К находится (I (Е /K(.

Полученный ток ротора Tg сравнивают с величиной допустимого тока род, д тора I . Если Е а I a то сформированный ранее допустимый реактивный ток I по условию допустимого тока дс, Г статора принимают за окончательный

Е Р или расдолагаемый реактивный ток i = Е = Ip . Если Q » TL, то уменьшается величина полного тоI ка статора T . Это приводит также ( к изменению фазы тока I по сравненио с фазой T., так как формировад, . I ние I осуществляе-.cR, исходя из I

yczro Direr Io Io . HcrrosrssorIaHHe Ho ( рого полного гока статора Е приводит к получени(о реактивной cocTGB ( ляющей I и моделированию меньшей

I величины тока ротора Iy . Если до1 стигается равенство I = I<, то прекращается уменьшение величины полного тока статора. Реактивная сос I тавляющая Е, соответствующая этим условиям, является допустимой реактивной составляющей тока машины по( условию допустимого тока ротора Е.(, 1 т.е. T., = I, или располагаемым ре— ( активн(м током машины Е = I< = Е(..

Использование описанного способа позволяет при моделировании допустимого реактивного тока по условию допустимого тока ротора- в полном объеме учесть нелинейность ХХХ. Благодаря тому, что для формирования допустимого реактивного тока rro условию допустимого тока статора используется разложение вектора допустимого тока статора на текущую активную и допустимую реактивную составляющие, процесс отработки располагаемого реактивного тока упрощается, Так, если сравнение тока в роторе с допустимой

О а величиной дало р езульт ат I > (Е, то процесс отработкй завершается без каких бы то ни было дозировок. Если ,результат сравнения противоположный, То процесс отрабс>тки выла.1няется B одном направлении, а именно в направ ленни уменьшения величины, вектора пол.ного тока статора I и ыоделируе((ого

1 тока ротора Е .

На фиг. 2 даны векторные диаграммы формирования внутренней ЭДС Е промежуточной ЭДС в поперечной оси

Е„ и ЭДС в поперечной оси Е, характеристика холостого хода ХХХ„ ис2п пользование ее для определения тока намагничивания I по внутренней о

ЭДС, построение нагрузочных характеристик (пря((ые, проходящие через .начало координат на графике ХХХ), 25 применение последних для нахождения тока ротора I по ЭДС Е . Диаграммы даны при одном и том же фазном напряжении для те(<ущего режима машины, электрические величины которого др имеют указанные обозначения, а нагрузочная характеристика не обозначена> для условий формиро (ания допустимого реактивного тока Ip по услоС1 в по допустимого тока статора, однако не соответству(ощегo располагаемому реактивному току ло услови(о допустимого тока ротора Ео" и поэтому имеющего в обозначениях электрических величин дополнительньп(верхний ип40 декс, включая нагрузочную характеристику, а графические построения выполнены штриховыми линиями, для условий коррекции допустимого ,реактивного тока i, исхоця из до.— ао д

4я пустимого тока ротора I, который оказался меньше I . Поэтому I " приас, а

1 нят в качестве располагаемого реакп тивного тока I и в обозначениях

P электрических величин, включая нагрузочную характеристику, использованы индексы (др(1 и "п . Линиями со стрелками на фиг. 2 обозначены векторно-синусоидальные величины. T(роме того, стрелки указывают направление и последовательность графических построений для определения тока намагничивания и полного тока ротора.

Согласно построениям на фиг. 2, ток намагничивания находится по ве1534477 личине внутренней ЭДС.Точки(1 F ) д 1о (Т,, Е,), (Т F,,) на ХХХ рактериэуют состояние магнитной системы машины соответственно в текущем режиме в условиях моделирования допустимого реактивного тока по допустимому току статора и в условиях коррекции допустимого реактивного тока по допустимому току ротора. Через эти точки проходят соответствуюпще нагруэочные характеристики: без обозначения 3,и др. Их наклон определяет степень насьпцения магнитопровода и, следовательно, изменение иНдуктивных сопротивлений вэаимоиндукции в продольной х ° = х — х!-, ас! и поперечной ха„= x> — х „- осях, где х! и х — синхронные реактанcb> в продольной и поперечной осях машины.

Чем меньше наклон, тем меньше эти сопротивления. Величины их с учетом насыщения целесообразно определять через сопротивления взаимоиндукции с с х и х а!, соответствующие некоторому базовому режиму, характеризуемому нагрузочной характеристикой, проходящей через точку ХХХ (I !!

Е; = U,,, ), определяемую токой наМагничивания на холостом ходу машинь! Т и внутренней ЗДС, равной но " минальному напряжению Т!" . Согласно фиг . 2 9 To мож!!о Bbfi1G J? HHTb 11o фор!! улам: хх с Ig х

&з хх с Т о х а<

По величине сопротивления взаимоиндукции в поперечной оси х и току ,Я I а!!, статора I определяют падение напряжения на этом сопротивлении 1х „Т

sîòîðîå суммируют с внутренней ЭДС

Е, В результате получают промежу-! точную ЭДС в поперечной оси Е .

° ° !

Е = jx!! I + Е., I !!старую используют как опорный сигнал для разложения полного тока стаt тора I на ортогональные синусоидальные составляющие, совпадающие соответственно с направлением промежутку точной ЭДС Е!i в поперечной оси I (составляющая в поперечной оси) и направлением, перпендикулярным к ней ,1 .А (составляющая в продольной оси).

Для трех случаев, представлен:.ых на фиг.2, указанные составляющие обозI начены соответственно: Т, Id — теку д д

5 щий режим, I Т„- условия форЭ < Э мирования допустймого реактивного тока по допустимому току статора о n

У

Та, Т - условия коррекции допустимого реактивного тока по допустимому току ротора. Далее находят паде° ( ние напряжения от протекания тока Т по индуктивному сопротивлению, являющемуся разностью реактансов в продольной и поперечной осях: х — х = с с хх - " с!! ! 5 = х!х! хас!,=(Хаg хяс ) Т а /Т о т, е ° ! хх {х g - хо )Ig I 0 Т о и суммирую с вектором промежуточной "ЦС в попереч-! ной оси Е!! . В результате получают

„!

ЭДС в поперечной оси Е!!

Ey = pg + (хс!Д - ха ) Т, Т /ТТ„

Между величиной ЭДС;з поперечной оси

Е и полным током,>отора I(имеет место нелинейная зависимость ! !

Е„= К Т Е(х )Х которую целесообразно испогьзовать ! для определения ... через нагрузочные

1 характеристики (!!Нг.2) „Эта возможность обусловлена очевидным соотношением, следующхк! иэ построений фиг.2:

Т! = Т! Е!,= 4,Е!

Данное соотношение, также как и ос"„ \ $ тальные, отражены в операциях описанного способа, который осуществляется в последовательности.

Формируют исходный синусоидальный

40 сигнал, равный по.величине допустимому току обмотки статора Т и имеющий определенную начальну фазу. Фазу это" го тока изменяют, исходя из сравнения величины его активной составляющей с активной составляющей текущего. фактического тока статора. Это обеспечивает моделирование полного тока ста ! тора I,,который имеет величину I и фазу, обусловленную равенством его активной составляющей и активной сос50 тавляющей фактического тока статора

I !! ! машины, т.е. Т сов< = I cosg —=

= I созц, причем (!х - фаза моделируемого тока статора относительно фаэного напряжения U, а (— фаза фактического тока Т рабочего режима относительно того же наппяжения.

-Ф

Синусоидальный ток I используют для получения внутренней ЭДС Г;., ЭДС. !

1534477

° ° поперечной оси Е„, тока намагничиваl I ния I и полного тока ротора 0

Последний сравнивают с допустимым тоI ком ротора If и. если 11 Х то д, 5 реактивная составляющая тока I Е является искомым располагаемым реактивным током, который определен по условию допустимого тока статора,т.е. а., а,з. з

= Ising

Р Р Р

1О

Если при сравнении окажется I + I т.е. моделируемый полный ток ротора превыщает допустимую величину, то про- 15 изводят снижение величины полноу.о тоI ка статора I против величины Т . Это приводит к необходимости изменить фа° 3c>

sy I = I так, чтобы равенство

i г

I cosg = Icos qr вновь имело место.

Снижение величины тока I а следовательно, и подстройку фазы Ц ведут до тех пор, пока не будет достигнуто выравнивание полного тока ротора г

I> и допустимого тока Е . Реактив- 25 ная составляющая полного тока статора

° а

Т Р при этом является располагаемым реактивным током I = IgI который определен по условию допустимого тока ротора, т.е. 30

Iп = I I = IРЫ Р где 1 Р— фаза, к которой стремится регулируемая фаза (Р в. процессе ее многократной подстройки при снижении вели чины I

На фиг. 1 показаны структурные и функциональные связи устройства, реализующего описанный способ. 40

Определяющими в схеме (фиг.1) являются узлы для получения полного

li синусоидального тока статора I, который формируется регулировкой фазы и величины синусоидального сигнала,. имеющего некоторую начальную фазу, и начальную величину, равную допустимому току статора I, исходя из условия того, чтобы при разложении отрегулированного синусоидального сигнала 0 П величина его активной состава Эс 3 Э ляющей Т = I cosв = I = I cosy

= I Р = I cosy Р была равна величине активной составляющей фактического тока статора, т.е. I = Icos@ a

55 величина реактивной составляющей величине располагаемого реактивного теее II = 1 егпГГе = II = г егпГГ

=I ninigг, где 1 = I u если условием окончания регулирования является допустимый ток статора, 1 или непревьппение током ротора Т а допустимой величины Ig, когда I

I Р и q -= q аР, если условием окончания регулирования является доI пустимьпЪ ток ротора, т. е. I< = I<., Для получения синусоидального сигнала, величина которого равна допустимому току статора I предусмотрен контур регулирования, состоящий .из управляемого усилителя 12, блока 19 сравнения, выпрямителя ЗО и фильтра

Зб. На информационный вход усилителя

12 подано фазнае напряжение U c выхода датчика 1 текущего напряжения. 1

Выходной сигнал усилителя 12 U проходит выпрямитель ЗО и фильтр Зб н преобразуется в сигнал постоянного тока U. Последний поступает на один из входов блока 19 сравнения, на другой вход которого падан с задатчика 42 допустимого тока статора неизменный сигнал постоянного тока

I . На выходе блока 19 образуется

I Д рассогласование U - -I,,которое подается на вход задания коэффициента усиления управляемого усилителя 32, изменяя его коэффициент усиления., f

Благодаря этому рассогласование U

-Р снижается и в пределе стремится к нулю. При этом U = I, СледоЭ вательно, независимо от величины фазного напряжения U на выхрде уцравля емого усилителя 12 будет синусоидаль ный сигнал U величина которого

3 т e. U = Iä

Сигнал I подается на информационный вход фазового модулятора 8. На вход задания сдвига фаз этого модулятора поступает сигнал с выхода блока 18 сравнения фаз. Благодаря этому фаза сигнала на выходе фазового модулятора 8 меняется. Этот сигнал поступает на информационный вход управляемого усилителя 15, на выходе которого имеет место синусоидальньИ сигнал с той же фазой, но может быть изменен по величине за ечет рассогласования I — I поданного на вход а задания коэффициента усиления этого усилителя и изменяющего его коэффициент передачи. Выходной синусоидальный сигнал управляемого усипителя 15 является полным током статора

nI t г 1

I, соответствующим величине Т sz.nag моделируемого реактивного тока.Что-. бы этот ток достиг величины и фазы, 1534477

12 соответствующих величине располагас емого реактивного тока I P Т

I sing по условию дойустимого тока статора, действует контур ре-! гулирования его фазы Щ, исходя из условия ц" = P, Этот контур выполнен на основе блока 18 сравнения фаэ и фазового модулятора 8. Чтобы ток

°

I достиг величины и фазы, соответствующих величине располагаемого

fl Э д ° реактивного тока I I Т юng P Р Р по условик допустимого тока ротора, совместно работают два контура регулирования. указанный..контур, который отрабатывает фазу тока Т, исходя из условия (=(1, и другой контур на основе обобщенноГО формирователя рассогласования Т! — I

1 полного тока ротора относительно допустимой величины (обведен на фиг.1 штрихпунктирной линией) и управляемого усилителя 15, отслеживающего

1 величину I, исходя из условия

I = j, где I - величина тока ста- 25 ! тора I, соответствующая допустимому току ротора I

Режим работы контуров.регулирования обеспечен за счет вентиля 45.Вентиль 45 закрыт при рассогласовании

I — I1 < О, благодаря чему работает только контур на основе блоков 18 и фазового модулятора 8. Наоборот, а при II — I< ) О, вентиль 45 открыт и наряду с упомянутым контуром действует контур на основе обобщенного формирователя, вырабатывающего раса согласование I — I, н управляемого усилителя 15. Другимй словами, открытый вентиль 45 в этом случае про- 4О пускает положительное рассогласоваа ние I — I на вход задания коэффи1 циента усиления усилителя 15. Контур на основе блока 1 8 сравнения и фазового модулятора 8 включает так- 45 же фаэочувствительный выпрямитель

27, фильтр 35 нижних частот, управляемый усилитель 15. Работа его происходит следующим образом.

Синусоидальный сиГнал пОлноГО ТО 5О а ка статора I с выхода управляемого усилителя 15 поступает на вход задания фазы фаэочувствительного выпрямителя 27, на вход задания опорного сиГнала кОтОрогО пОданО поляриэующее напряжение U . На выходе выпрямителя вырабатывается сигнал, среднее зна-! (! чение которого равно I cosP, где(( угол между векторами U u I . Среднее значение Т cosg формируется с помощью фильтра 35. Сигнал постоян-! ( ного тока I cosg подан на второй вход блока 18 сравнения, на первом входе которого, как указывалось, имеет место аналогичный сигнал постоянного тока, представляющий величину Icos tf активной составляющей фактического полного тока статора I. В результате на выходе блока 18 сравнения образуется рассогласование I cos(f- Icoscf которое воздействует на вход задания сдвига фаз фазового модулятора 8, на информационный вход которого подан синусоидальный сигнал I . На выходе фазового модулятора 8 имеет место так3 I же синусоидальный сигнал I кото-.. е ! рый, однако, имеет другую фазу cg.

Сигнал I подаН на информационный! вход управляемого усилителя 15. Если вентиль 45 в цепи управления этого усилителя закрыт, т,е. II -I (О, ! то на выходе усилителя 15 будет этот же сигнал I . с фазой Ч . Если вентиль 45 открыт (I — Т ) О), то

3 коэффициент передачи усилителя 15 снижается эа счет воздействия рассогласования Т - I на вход задаа ния коэффициента усиления усилителя

15 и на его выходе имеет место сигнал I с фазой g, т.е. с фазой

Т на информационном входе усилите3( ля 15. Таким образом, на выходе блока )8 сравнения имеет место рассогласование I cosg — IcoвЧ пвн заЭ(! крытом вентиле 45, или Т - I (О, ! и I совЦ -Icos(p при открытом вентиле 45, или I< — Т > О. Указанное д рассогласование благодаря функционированию контура снижаемся, стремясь к нулю.

В результате на выходе управляемого усилителя .15 образуется. либо сиг" и а "ае нал I" IS I, соответствующий величине располагаемого реактивного а тока I" I Тэссоасу * Т coslp при отслеживании последнего по усло1 вию допустимого тока статора (I

Э 1

-I < (О, вентиль 45 закрыт), либо сигнал I I I, соответствующий величине располаг емого и реактивного тока I I Pcosg

Р Р при отслеживании его по условию допустимого тока ротора (I I

l4

13

l 534477

Контур на основе обобщенного фора мирователя рассогласования ТŠ— Т (обведен штрихпунктиром на .фиг.1) и управляемого усилителя 15 содержит также вентиль 45, назначение которого подключить выработанное рассоглаа сование I — I на вход задания коЕ эффициента усиления усилителя 15, если Т, - If ) О, и разорвать эту цепь 10 при Т вЂ” ТЕ О. ПРи откРытом вентиле а

45 (Т "Т+ q О) контур действует, обеспечивая снижение рассогласования

Ig, устремляя его к нулю, При с s закрытом вентиле 45 (Т вЂ” If О) контур не действует.

Полученный на выходе управляемого усилителя 15 синусоидальный сигнал а. э

I = I I,,являющийся полным

20 током статорной обмотки по условию допустимого тока статора (ТŠ— Т -О)

Э

° а 1 или I = I = I, являющийся-полным током статорной обмотки по усI, повию допустимого тока ротора (I),—

-I 7 0), подается на вход задания фазы фазочувствительного выпрямителя

29, на вход задания опорного сигнала которого подано поляризующее напряг жение -jU с выхода блока 4 сдвига фаз, т.е. фазное напряжение, сдви— нутое на 90 в сторону отставания.

В результате на выходе выпрямителя

29 образуется сигнал, среднее значение которого после фильтра 38 будет .

I> = = 1 cosg I cosy

Р Эс с а Э вЂ” Т (0 и Т = I" - I ) cos(p

1 а

Е а при Т вЂ” ТЕ > О. этот сигнал, пройдя фильтр 38, преобразуется в сигнал постоянного тока и подается на один иэ входов умножителя 16. На другой вход этого умножителя 16 подан сигнал постоянного тока, равный величине текущего напряжения U, который формируется из текущего статора 6 с помощью выпрямителя 3) и фильтра 37 нижних частот. В результате на выходе умножителя )6 образуется .сигнал располагаемой реактивной мощностиО"= П Т,".

Рассмотрим работу обобщенного формирователя рассогласования ! g} который вместе с управляемым ycmmтелем 15 и вентилем 45 образует обобщенный, контур коррекции располагае55 мого реактивного тока по условию

Р допустимого тока ротора, т.е. I p

Р

g в

Обобщенный формирователь можно подразделить на ряд контуров, работающих в разделенном времени двух режимов, которые можно назвать соответственно режимом подготовки и.режимом регулирования. Время существования и структуру блоков режимов определяет сигнал по входу 46, который управляет ключами 47-52. В положении ключей, показанном на схеме (фиг.1), имеет место режим подготовки, в противоположном положении — режим ре" гулирования.

Назначением режима подготовки является отработка двух отношений: тока намагничивания холостого хода к току намагничивания моделируемого pel жима I /If и последнего тока к внутЕо ( ренней ЭДС If /Е, или величины,. обратной коэффициенту взаимосвязи К между ЭДС в поперечной оси и полным током ротора. Этой цели служат соответственно два контура регулирования: сх с контур отработки Т, /If на основе управляемого усилителя .13 и блока 2) сравнения и контур отработки отношения ТЕ /F.; на основе управляемого ( усилителя 14 и блока 20 сравнения.

Для функционирования контура отработки отношения Т /If формируетjx ся внутренняя ЭДС: на вход усилителя

5 поступает моделируемый синусоидаль f ный полный ток статорной обмотки I на выходе этого усилителя образуется I сигнал (Го +Jxs ) I p который ° сумми руясь с фаэным напряжением U на сумматоре 9, на его выходе дает внутреннюю ЭДС

E = U +(ra + )уб)Т.

Синусоидальный сигнал внутренней

ЭДС, пройдя через выпрямитель 32 и фильтр 39 нижних частот, преобразуется в сигнал постоянного тока Е;, подаваемый на вход блока )7 нелинейности. На выходе блока )7 нелинейности типа экспоненты, аппроксимирующего ХХХ машины, образуется сигнал тока намагничивания Т . Последний через канал второго информационного входа ключа 47 поступает на информационный вход управляемого усни лителя 13, а сигнал с его выхода I. уо подан на один из входов блока 2) сравнения. На другой вход блока 2) сравнения поступает сигнал. с задат1534477

16 чика 43 тока холостого хода ротора, равный по величине току намагничивания холостого хода I . На выходе хх хо блока 21 образуется рассогласование н «õ

1 — Тх,, которое через канал информационного входа ключа 48 и элемент

23 выборки и хранения сигнала воздействует на вход задания коэффициента усиления усилителя 13. В результате 10 функционирует контур регулированияИз блока 13 усиления, блока 21, задатчика 43, ключа 48 и элемента 23, который отрабатывает рассогласоваtI ние устремляя его к нулю, т.е. Iy

«1 хх и

-I< - О.или Т = I< . Это обусловливает коэффициент усиления управлял i емого усилителя 13 равным (I< /I< ) = ((I 0 О

=(I /I ) . Благодаря элементу 23 выборки и хранения сигнала отрабо- 20 хх танный коэффициент пе.редачи I /Iy сохраняется также у усилителя 13 в течение режима регулирования ..Контур ( отработки отношения I < о зует сигналы внутренней ЭДС Е; и соответствующего ей тока намагничиваI ния Ir, имеющих место на входе и хo выходе блока 1? нелинейности. Этот контур образован следующими блоками и элементами." управляемым усилителем 30

14, блоком 20 сравнения„ ключом 51 и элементом 24 выборки и хранения сигнала. На информационный вход усилителя 14 через канал второго инфор" мационного входа ключа 50 подается

I сигнал Е, с входа блока 1? нелинейно1 сти, На выходе этого усилителя обрао зуется сигнал E., который посту.-. пает на один из входов блока 20 сравнения. На другом входе этого 40 блока дежурит сигнал тока намагничиI вания I . На выходе блока 20 обрахo Я зуется рассогласование Е. — I коi.о) торсе через канал информационного входа ключа 51 и элемент 24 выборки 45 и хранения сигнала поступает на вход задания коэффициента усиления усилителя 14. В результате имеет место контур регулирования, отрабатывающий указанное рассогласование, устремляя

It его к нулю т.е. Е -I — ) О. Благоfo даря этому коэффициент усиления усилителя 14 становится равным (Е;/";)= (I1 /E;). Согласно фиг,2 (II. /Е, ) (I /Е,) = 1/КЕ. Элемент 24 выборки и хранения сигнала обеспечивает сохранение усиления 1/Kf у усилителя 14 в течение режима регулирования.

Режим и структура режима регулирования формируются с помощью сигнала, поступающего на вход 46, который переводит ключи 47-52 в противоположное состояние. В этом режиме сигнал моделируемого полноro синусоидаль° ного тока статора I, проходя через какал первого информационного входа ключа 47 и управляемый усилитель 13, на выходе последнего преобразуется в хх < сигнал (I /I ) Х, который через канал информационного входа ключа

49 подается на входы. усилителей 6 и

7, имеющие коэффициенты передачи соответственно j (х 1 — х ) и jx,>. V

На выходах этих усилителей будут сигналы: хх с с Igo

j(x 1- х ) . Т и хх с Ig

)х,„, Х, fo

Второй из данных сигналов суммируется с внутренней ЭДС на сумматоре 10, на выходе которого формируется проме( жуточная ЭДС Е в поперечной оси

1о которая является опорной (поляризующей) для синусоидального сигнала с с «х < с д (х j хдс ) (Iy /Т,„) Т х сформированного на выходе усилителя 7. Ортогональная составляющая этого сигнала, совпадающая по фазе с промежуточной

ЭДС, в сумме с последней дает ЭДС в ) поперечной оси Е, т.е. е - Eg + ()(х — хц,„)(1",/II.,)1) где нижний индекс < у квадратной скобки означает проекцию вектора в этих скобках на поперечную ось.

° 1 °

Так как фазы ЭДС Е и Eq в попе-, речной оси совпадают, то величина E может быть найдена путем суммирования величин векторов Е и f j (х

Я («со s (— + argl — argF.

2 Q.

В устройстве необходима только величина ЭДС в поперечной оси, по которой определяется полный ток ротора.

Поэтому реализовано формирование ЭДС в поперечной оси путем суммирования

17

18

1434477 не синусоидальных сигналов, а их модулей. С этой целью проиэводится выделение модуля проекции синусоидального сигнала 1 (х „1 — х„ ) (Т /Т )»

» I на поперечную ось машины благодаря использованию синусоидальной промежуточной ЭДС в поперечной оси

Е@ как поляризующего (опорного) напряжения. Реализация осуществлена с помощью фазочувствительного выпрямителя 28, на входы которого поданы синусоидальные сигналы Eg (опорный, сигнал)и j (х 1- х 1) ° (I<" /Т ) ° I, На выходе этого выпрямителя образуется сигнал, который, пройдя фильтр

41 нижних частот, преобразуется в с с сигнал постоянного тока (х„,1- х,,1)»

»(Т„ /Iy, ) Т соя (-.argI — агдЕ, ), 20

-являющийся модулем проекции вектора

j (х»,1 — х ) (I< /I< )Т на поперечную ось. Этот сигнал пгдается на один из входов сумматора )1, на другой вход которого поступает величина промежуточной ЭДС в поперечной оси. Она образуется благодаря прохождению синусоидального сигнала

1 этой ЭДС Е с выхода сумматора 10(С2) через выпрямитель 39 и фильтр 40 нижних частот. На выходе сумматора

11 сфор .ируется ЭДС в поперечной оси Е, которая через канал второго информационного входа ключа 50 поступает на информационный вхсд уп- 35 равляемого усилителя 14. На выходе этого усилителя будет сигнал полного тока ротора, т.е. (Е /Е )Е1 = К Е

Этот сигнал подан на один из входов блока 22 сравнения, а на другой вход — сигнал I с задатчика 44 до»

Е пустимого тока ротора. На выходе бло" ка 22 образуется рассогласование 45

I — I которое через канал инфорЕ мационного входа ключа 52 и элемент . 25 выборки и хранения сигнала поступает на вход вентиля 45. В режиме подготовки элемент .25 выборки и хра- 50 нения сигнала запоминает рассогласование Т - Е . Через вентиль 45 данное рассогласование, если оно положительно, воздействует на коэффициент усиления управляемого усилителя 15.

Формула из обре тения

Устройство для вычисления располагаемой реактивной мощности явнополюсных синхронных машин. содержащее датчики текущих значений напряжений и тока статорной обмотки, преобразователь тока в напряжение, блок о. сдвига фазы на 90, первый, второй, и третий усилители, первый, второй и третий сумматоры, первый, второй и третий фазочувств пельные выпрямители, первый, второй и третий управляющие усилители, умножитель, блок нелинейности типа экспоненты, блок сравнения фаз, первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения, первый, второй и третий элементы выборки и хранения сигнала, первый, второй, третий и четвертый выпрямители, с первого по восьмой фильтры нижних частот, задатчик тока холостого хода ротора, задатчик допустимого тока статора, задатчик допустимого тока ротора, управляющие входы ключей объединены и являются входом задания режима устройства, выход датчика текущего. значения тока статорной обмотки через преобразо-ватель тока в напряжение подключен к входу задания фазы первого фаэочувствительного выпрямителя, вход задания опорного сигнала которого соединен с выходом датчика текущего значения напряжения статорной обмотки, а выход через первый фильтр нижних частот — с первым входом блока сравнения фаз, к второму входу которого через второй фильтр нижних частот подключен выход второго фазочувствительного выпрямителя, выход первого управляемого усилителя соединен с входом первого выпрямителя, выход которого через третий фильтр нижних частот подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика допустимого тока статора, выход датчика текущего значения напряжения статорной обмотки подключен к первому входу первого сумматора, входу задания опорного сигнала. второго фазочувствительного выпрямителя, входу блока сдвига фао зы на 90 и входу второго выпрямителя, выход которого через четвертый фильтр нижних частот соединен с первым входом умножителя, второй вход которого подключен к;выходу пятого фильтра нижних частот, а выход является выходом устройства, выход первого усилителя соединен с вторым

1534477

20 входом первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и входу третьего выпрямителя, выход которого через шестой фильтр нижних частот подключен к входу блока нелинейного типа экспонЕнты выход которого соединен с перР вым входом второго блока сравнения и первым информационным входом пер- 10 ваго ключа, выход которого подключен к информационному входу второго управляемого усилителя, вход задания каэффициента усиления которого через первый элемент выборки и хранения сиг-jg нала соединен с выходом второго ключа, а выход — с информационным входом третьего ключа и первым входом третьего блока сравнения,. второй вход которого подключен к выходу задатчика тока холостого хода ротора, а выход— к информационному входу второго ключа, . выход третьего ключа подключен к входам второго и третьего усипителей, выход второго усилителя- соединен са 25 вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к входу задания опорного сигнала третьего фазочувствительного выпрямителя и входу четвертого выпрямителя, выход кото- З0 рого через седьмой фильтр нижних частот соединен с первым входам третьего сумматора, выход котовэга подклю"".: первому информационному входу чет-.птаго ключа, а второй вход чер з ьос.мой фильтр частот — к в-;;:ходу трет.,зга фазочувствительного выпрями" еля, вход задания фазы которого соединен с выходом третьего усилителя, второй информационный вход четвертого ключа д0 подключен к выходу шестого фильтра ннжних частот, а его выход — к входу третьего управляемого усилителя, выход которого подключен к первому входу четвертага блока сравнения и второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с ин. ормационным входом пятого ключа, выход которого через второй элемент выборки и хранения сигнала подключен к входу задания коэффициента усиления третьего управляемого. усилителя, выход задатчика допустимого тока ротора соединен с вторым входом четвертого блока сравнения, выход которого подключен к информационному входу шестого кл;оча, выход которого соединен с входом третьего элемента выборки и хранения сигнала, отлич ающе е ся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит фазовый модулятор, четвертый фазочувствительный выпрямитель, вентиль и четвертый управляемый усилитель, причем информационный вход первого упрагляемог . ус,лителя са..-динен с выходом датчика текущего -..íàчения напряжения статарнаи обмотки, вход задания коэфф .-":,кента усиления с ВыхОдОм первого бпока сравнения> а выход первого управляемога усилителя соединен с входом задания сдвига фазы фазового модулятора, информационный вход которого подкл1очен к выходу . блока сравнения ф:.з, а выход к информационному входу ;етвертога управляемого усилителя, выход которого под— ключен к второму информационному входу первого ключа, входу первого усили-. теля,, входу задания фазы второго фазачувствительного выпрямителя и входу задания фазы четвертого фазочувствчтельного выпрямителя, вход задания опорного сигнала которого соединен с

01 выходам блока сдвига фаз на 90, а выход -- с входам пятого фильтра нижних частот, выход третьего элемента выборки и хранения сигнала соединен с входом вентиля, выход которого под". ключен к входу задания коэффициента усиления четвертого управляемого усилителя.

1534477

1534477

) Е с ю

Составитель А. Маслов

Редактор Н. Тупица Техред М. Ходанич

Корректор В. Гирняк

Заказ 43 Тираж 546 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 11 1Ф

У Г на 101