Патент ссср 415777

 

ВСЕ ОЮЗНВЯ

Зависимое 01 явт. св((дет;лье!Ва . е

Заявлено ЗО.Х1.1967 (Ж 1201479/24-7) М. Кл. Н 02р 9/14

Н 02р 7/Зб с присоединением заявки . (е!

Яе)1дарстненнь(й ис)(итет

Сонета Министрсн СССР нн делан иас"Ретений и стар(,(тнй

УДК 621,816.721.078 (088.8)!

О публи:-:алано 15.Н,1974. Вюллетс»ь X} о, .),ата опублI:;":,),)a»iè ош са» и 2-1Х1.1974

Авторы изобретения

Заявители

Я, М. Бер, A. M. Вейнгер, Л. В. Лир и Л. С. Саволайнен

Свердловское отделение института «Тяжпромэлектропроект» и Ленинградское проектно-эксперименталь»ое отделение института «Тяжпромэлектропроект»

УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВОЗБУДИ(ДЕН ИЯ СИ Н ХРО Н НОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение мо)кет быть использована для регулирования возбуждения синхронных двпгaòñëåé с разнопеременной нагрузкой »а валу, например главных приводов прокатных ста(! Оп.

Известны устройства для автоматическогo регулироваш}п! возбуждения (ЛРВ) cI(i(xpo(Iних двигателей, выполненные Ilo систеа(с подчиненного регулирования с регуляторами тока

Возбуждения, реактивного тока и напряже1 ИЯ.

Для повышения использования перегрузочной способности двигателя и уменьшени I колсоанип напря (el!i!)1 в питающей сети в предлагаемом устройстве регулягоры соединены последовательно при выполнении регул)(торя (î (а возбуждения пропорционально-интегрально-дифференциальным, а регуляторов реактивного тока и напряжения пропорциональными. Регулятор напряжения замкнут цепью абраг»ой связи через нелинейный элемент с зоной нечувствительности и заной ограничения снизу.

К регулятору реактивного 10ка и регулятору напряжения присоединены допол»итсль:»(с цепи положительной обратной связ» по току возбуждения и реактивному току, соотВетственно, что повышает быстродействие устройства.

Для повышен» l "-кономичности регулнрова. »я к регулятору напряжения присос,(»непа дополнительная цепь отрицательно:. обратной связи по реактив»ому таку узла нагрузки.

5 K peryлятору реактивного 10)(;l подк,.почс-!! я да»0,",нитслыlяя нспь ГI(oi(ol} »0,10жптсл!-! (Ой О )pa1"lай СВ :;3» 1(0 ЯкТIIВ»ом) 101 у, lro

:oecr)e;»naeт д(м»г)прова»не кслсб lii:(й р гго1)Я (IPII, (ЯР»0:(»ЯВР) 3ке

10 Ка фиг. 1 представлена структурная схема описываемого устройства; на фиг. 2 — гра )ик

Зависимости реак 1 »В»ОГО тока 1» 0Т няп1)яжения U, в узле (Iarpy3(Возбуждение с икра»ного двигателя Осу1 ществляется тиристорпым возбудителем 2.

Непосредстве». о ня вход т»рпсторного возбу,д((телЯ ВОЗдеЙств ет IIPoIIOP»ilollaлы!0 пнт(.граль»о-д»фференнняльный регулятор 3 токи возбуждения, (ьа вход которого воздействусг

20 пропорциональный регулятор 4 реактивного (oKa. Ко Входу регулятора 4 подключен про((Орцпональнь!й регулятор 5 напряжения. Кроме того, на вход регулятора 4 через дифференцирующую;епь 6 воздействует гибкая

25 связь»о актив(;ому току статора от измери(еля 7 активного тока. Ia Вход регулятора 3 нада»"-, д! p})öa10.(i=llя() 06p 1 I(!a)I сВ)(зь по току

no36)}ждсння От».1)!ернтс,!я 8 1 Ока no3()) ждсния. Ня Вход ))сгуля 0" я —, !1})1!соедlн!ен(1

30 также дополнительная цепь отрицательной

415777 обратной связи по реактивному току от измеритсля 9 реактивного тока. На вход регулятора 5 воздействуют отрицательная обратная связь по напряжению в узле нагрузки от измерителя 10 напряжения и положительная обратная связь по реактивному току. Регулятор 5 охвачен также отрицательной обратной связью через два нелинейных элемента (диода) 11 и 12. На вход регулятора 5 через нелинейный элемент 12 в цепи обратной связи может быть подана отрицательная обратная связь по реактивному току электроприемников узла нагрузки за исключением самого синхронного двигателя. Кроме того, устройство содержит измеритель 13 реактивного тока узла нагрузки, трансформаторы 14 и 15 тока и трансформатор 16 напряжения.

Участок а — б (см. фиг. 2) соответствует ограничению выхода регулятора 5 снизу, а участок б — в — зоне нечувствительности отрицательной обратной связи, охватывающей этот регулятор. На участке в — г действует отрицательная обратная связь, охватывающая регулятор 5. Участок г — д соответствует ограничению отрицательной обратной связи регулятора 4 сверху (потолочный ток возбуждения), а участок д — е — ограничению выхода этого регулятора сверху.

При неизменном напряжении регулятора 4 под действием отрицательной обратной связи ток возбуждения поддерживается на заданном постоянном уровне в тех режимах, когда регулятор 4 либо отключен, либо работает в зоне ограничения. При неизменном выходе регулятора 5 регулятор 4 поддерживает пеизме шым реактивный ток двигателя.

На вход регулятора 4 подана также положительная обратная связь по току возбуждения так, чтобы при работе регулятора 4 в линейной зоне результирующая обратная связь по току возбуждения была равна нулю. Поскольку постоянные времени двигателя компенсируются передаточной функцией регулятора 3, отсутствие обратной связи по току возбуждения при раооте регулятора 4 позволяет обеспечить в контуре регулирования реактивного тока такое же высокое быстродействие (частоту среза), как и в контуре регулирования тока возбуждения. Для астатического регулирования реактивного тока не требуется второго астатического регулятора.

Астатическое регулирование обеспечивается регулятором 3.

Напряжение регулятора 5 ограничивается снизу, благодаря чему ограничивается снизу и реактивный ток, Этим обеспечивается статическая перегрузочная способность двигателя па уровне, определяемом потолочным током возбуждения. Заданное значение реактивного тока может быть и отрицательным, т. е. двигатель может работать и с отстающим реактивным током. Для подцержания даже отстающего реактивного тока на неизменном уровне при увеличении нагрузки устройство увеличивает ток возбуждения до потолочного

1э

4 значения (напряжение регулятора 4 достигает верхнего уровня ограпичения1. Однако для того, чтобы динамическая перегрузочная способность была, по крайней мере, не ниже статической, не следует работать с большим отстающим реактивным током.

При работе регулятора 5 устройство стремится поддерживать неизменным напряжение в узле нагрузки. При этом в линейной зоне результирующая обратная связь по реактивному току равна нулю (подобно тому, как при работе регулятора 4 равна нулю обратная связь по току возбуждения). В контуре напряжения обеспечивается такое же быстродействие (частота среза), что и в контурах тока возбуждения и реактивного тока двигателя.

Результирующее действие диодов 11 и 12 обеспечивает в цепи обратной связи регулятора 5 зоны нечувствительности и ограничения. Регулятор напряжения открыт полностью только в пределах зоны нечувствительности или ограничения охватывающей связи, т. е. тогда, когда сигнал охватывающей связи не изменяется. При действии же охватывающей отрицательной связи результирующий передаточный коэффициент регулятора 5 снижается, положительная обратная связь по реактивному току становится слабее отрицательной н система АРВ поддерживает

К Ы +Кую,=O, где Л1р — приращение реактивного тока;

AU; приращение напряжения в узле нагрузки;

К р и К вЂ” коэффициенты.

Неизменный сигнал охватывающей обратной связи имеет место при черезмерно большом, либо черезмерно малом напряжении в узле нагрузки. Устройство при этом стремится поддерживать AU,=Î, причем регулятор

3 обеспечивает астатическое регулирование.

Благодаря нелинейным элементам 11 и 12 в нормальном диапазоне напряжений осуществляется экономичное регулирование, при черезмерном повышении напряжения выдаваемый реактивный ток резко уменьшается, а при черезмерном снижении напряжения— резко увеличивается (форсировка).

Поскольку уровень напряжения в узле нагрузки может изменяться не только за счет электрически близких электроприемников, но и за счет дальних электроприемников или за счет регулирования напряжения в энергосистеме, уровень напряжения в узле нагрузки не полностью характеризует экономически выгодную величину реактивного тока в каждый момент времени. Более качественное регулирование обеспечивается при поддержании р р+ рс рс + а с — 0 где Мр, — приращение реактивного тока узла нагрузки, от которого питается рассматриваемый двигатель.

415777

Д чя 15еа,1Н?Внии этОГО закона 15ВГулирОВанни на Вход 15ег5 лято1эа 5 через нелинейность

В цепи обраТной связи может быть подана отрицательная обратная связь по реактивному току узла нагрузки от измерителя 13. Чтобы запас устойчивости в системе регулирования не изменялся, совместно с указанной связью должна быть подана дополнительная положительная связь по реактивному току так, чтобы результирующий сигнал этих обратных связей был пропорционален реактивному току остальных электроприемников узла нагрузки.

Таким образом, осуществляется закон регулирования р р + рс (рс Л р) + Ил с 0 1 что эквивалентно предыдущему при

К ==К,— К„, Предлагаемое устройство в различных режимах (исключая режим Ограничения тока возбуждения на потолочном уровне) поддержиВает неизменным либО реактиВный тОК, либо напряжение сети, изменения которого примерно пропорциональны изменениям реактивного тока, либо их линейную комбинацию. Благодаря этому реактивный ток поддерживается независимым от нагрузки на валу, что существенно уменьшает колебания напряжения в питающей сети от нагрузки на валу.

Устройство выполнено из элементов универсальной блочной системы регуляторов: операционных усилителей с соответствующими входными цепями и цепями обратной связи, датчика постоянного тока, ключевых фазочувствительных датчиков активного и реактивного тока, выпрямительного датчика пере»e!i!!o!.n тока.

11ре7мет изоо15 тс 5И55

1. УстpOIICTBO /7 3BTOAIBTII It .CIIOI 0 рования возбуждения синхронного двигателя, 5 выполненное по системе подчиненного регулирования с регуляторами тока возбуждения, реактивного тока и напряжения, о т л и ч а ющее с я тем, что, с целью повышения использования перегрузочной способности двигате10 ля и уменьшения колебаний напряжения в питающей сети, регуляторы соединены последовательно при выполнении регулятора тока возбуждения пропорционально-интегральнодифференциальным, а регуляторов реактив15 ного тока и напряжения пропорциональнымп, причем регулятор напряжения замкнут цепью обратной связи через нелинейный элемент с зоной нечувствительности и зоной ограничения снизу .

20 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, к регулятору реактивного тока и регулятору напряжения присоединены дополнительные цепи положительной обратной связи по току

25 возбуждения и реактивному току, соответственно.

3. Устройство по и. 1, отл ич а ющеес я тем, что, с целью повышения экономичности регулирования, к регулятору напряжения при

ЗО соединена дополнительная цепь отрицательной обратной связи по реактивному току узла нагрузки.

4. Устройство по п. 1, отл ич а ющеес я тем, что, с целью демпфирования колебаний

35 ротора при ударной нагрузке, к регулятору реактивного тока подключена дополнительная цепь гибкой положительной обратной связи по активному току.