Устройство для моделирования синхронного генератора

 

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ бжбу иотвка ЫЬ

САНИЕ

<п 48453l

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.03.73 (21) 1898842, 18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.75. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 22.01.76 (51) М. Кл. С Обо 7,62

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий (53) УДК 681.333(088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Давидович, H. Н. Любин, В. K. Сазонов и Б. А. Хейфиц (71) Заявитель Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный государственный проектноизыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Предлагаемое изобретение относится к области моделирования энергосистем и может быть использовано в специализированных аналоговых и гибридных вычислительных машинах для расчета установившихся и переходных режимов электрических систем.

Известно устройство для моделирования синхронного генератора, содержащее блок вычисления скольжения, сумматор частот, запоминающие устройства, блок решения уравнений контуров машины, гармонический преобразователь и катушку индуктивности.

Известные устройства имеют значительныс динамические погрешности при работе в натуральном и ускоренном масштабе времени.

В известном устройстве для получения проекций тока статора на продольную и поперечную оси ротора (4 и i„) использованы запоминающие устройства, по своему принципу действия не позволяющие правильно моделировать переходные процессы и момент скачкообразного изменения величины или фазы гока. В другом известном устройстве для получения проекций напряжения на оси d u использованы ключевые схемы, требующие применения сглаживающих фильтров, что вносит заметные погрешности при исследовании частотных характеристик синхронного генератора.

Предлагаемое устройство позволяет снизить динамические погрешности прн натуральном масштабе времени и отличается тем, что в нем вход первого широтно-импульсного моду5 лятора через последовательно соединенные первый усилитель и первый фильтр подключен к первому выходу сумматора частот. Вход второго широтно-импульсного модулятора через последовательно соединенные второй ycuI0 литель и второй фильтр подключен ко второму выходу сумматора частот. Выход первого широтно-импульсного модулятора соединен с общим входом гармонического преобразователя и первого амплитудного модулятора. Вы15 ход второго широтно-импульсного модулятора соединен с общим входом гармонического преобразователя и второго амплитудного модулятора. Это позволяст повысить оыстродействпс и точность расчетов.

20 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Оно содержит генератор 1 стабильной частоты, сумматор частот 2, фильтры 3 и 4, усилители 5 — 7, широтно-импульсные модулято25 ры 8 и 9, амплитудные модуляторы 10 и 11, фильтры 12 и 13, олок 14 решения уравнений контуров машины, гармонический преобразователь 15, усилитель мощности 16, катушку ппдуктивности 17, измерительный шупт 8 и

3О блок 19 вычисления скольжения.

484531

55 бО

3

Выход генератора 1 стабильной части подключен к первому входу сумматора частот 2, ко второму входу которого подключен блок 19 вычисления сколь>кения, Первый выход сумматора частот 2 через последовательно соединенные фильтр 3 и усилитель 5 соединен со входом широтно-импульсного модулятора 8, второй выход сумматора частот 2 через последовательно соединенные фильтр 4 и усилитель

6 связан со входом широтно-импульсного модулятора 9. Выход широтно-импульсного модулятора 8 соединен с общим входом амплитудного модулятора 11 и гармонического преобразователя 15. Выход широтно-импульсного модулятора 9 соединен с общим входом амплитудного модулятора 10 и гармонического преобразователя 15.

К общему входу амплитудных модуляторов

10 и 11 через усилитель 7 подключено выходное напряжение устройства. Выход амплитудного модулятора 10 через фильтр 12 соединен с первым входом блока 14 решения уравнений контуров машины, второй вход которого через фильтр 13 подключен к выходу амплитудного модулятора 11. На третий вход блока

14 поступает напряжение Uf, пропорциональное напряжению обмотки возбуждения генератора. Первый и второй выходы блока 14 подключены соответственно к первому и второму входам гармонического преобразователя 15, выход которого через последовательно соединенные усилитель мощности 16, катушку индуктивности 17 и измерительный шунт 18 подключен ко входу усилителя 7. Блок 19 вычисления скольжения по входам соединен с выходом усилителя мощности 16, измерительным шунтом 18 и источником напряжения, пропорционального моменту турбины т,, Выход блока 19 подключен ко второму входу сумматора частот 2.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение основной частоты с выхода генератора 1 поступает на вход сумматора частот 2. На выходе сумматора получается напряжение, частота которого равна сумме частот входных напряжений. На выходах фильтров

3 и 4 получаются синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе на 90, которые через усилители 5 и 6 поступают на входы широтноимпульсных модуляторов 8 и 9 (широтно-импульсные модуляторы выполнены в виде управляемых генераторов). На выходах широтно-импульсных модуляторов 8 и 9 получаются прямоугольные напряжения, частота которых на два порядка выше частоты напряжений, а скважность пропорциональна величине входных напряжений. Напряжения с модуляторов

8 и 9 поступают па входы амплитудных модульторов 10 и 11.

В амплитудных модуляторах осуществляется амплитудная модуляция проходящего сигнала с помощью напряжения, поступающего с выхода устройства на общий вход модуляторов 10 и 11 через усилитель 7.

1О

4

Фильтры 12 и 13 настроены таким образом, что не пропускают напряжения несущей частоты, источником которых являются генераторы в широтно-импульсных модуляторах 8 и

9, а также напря>кение двойной рабочей частоты устройства, образующейся на выходах амплитудных модуляторов 10 и 11.

Напряжения с выходов фильтров 12 и 13, пропорциональные проекциям напряжения статора на продольную и поперечную оси ротора (U qÄ, UÄ= — ф„), поступают на соответствующие входы блока 14 решения уравнений контуров машины, где по заданным величинам Uf фд и ф,> осуществляется вычисленис напряжений ф,,„и ф, пропорциональных проекциям потокосцепления воздушного зазора на продольную d и поперечную q оси ротора.

Напряжения ф,„и ф,- с выходов блока 14 поступают на первые два входа гармонического преобразователя 15, на третий вход которого поступает напряжение с выхода широтноимпульсного модулятора 8, а на четвертый вход — напряжение с выхода широтно-импульсного модулятора 9. На выходе гармонического преобразователя получается синусоидальное напряжение, пропорциональное э.д.с. генератора за сопротивлением рассения Х, .

Последнее моделируется с помощью катушки ипдуктивности 17, соединенной с выходом гармонического преобразователя 15 через усилитель мощности 16.

Входящие в состав гармонического преобразователя 15 фильтры не вносят заметной погрешности, так как они используются лишь для фильтрации сигналов несущей частоты (порядка 5 кгц), источниками которых являются широтно-импульсные модуляторы 8 и 9.

В блоке 19 вычисления скольжения с помощью интегратора и преобразователя мощности, измеряющего выходную мощность устройства, с учетом заданной величины момента турбины т, получается напряжение, пропорциональное сколь>кению синхронного генератора, которое поступает на вход сумматора частот 2.

При имитации возмущений во внешней сети (короткие замыкания, включение нагрузки и др.) величина и фаза напряжения U, на выходе модели синхронного генератора изменяется, в результате чего изменяется скольжение, вычисляемое в блоке 19, что приводит к изменению фазы напряжений на выходах усилителей 5 и 6. При этом вследствие изменений выходных напряжений широтно-импульсных модуляторов и входного напряжения амплитудных модуляторов 10 и 11 на выходах фильтров 12 и 13 изменяются напряжения, пропорциональные потокосцеплениям и ф>, что приводит к изменению выходных величин ф,-„и ф,. блока 14 решения уравнений контуров машины. Изменение указанных величин на входах гармонического преобразовате

484531

Предмет изобретения

Составитель E. Тимохина

Техред 3. Тараненко

Корректор E. Рожкова

Редактор Е. Семанова

Заказ 3205/18 Изд. Хе 1804 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Госуда,.ствеиного комптеза Совета Министров СССР по делам. изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр, Сапунова, 2 ля 15 приводит к изменению фазы и величины напряжения Е; на выходе усилителя мощности 16, .пропорционального э.д.с. генератора за сопротивлением рассеяния Х.. Поскольку индуктивное сопротивление катушки индуктивности 17 пропорционально индуктивному сопротивлению рассеяния обмотки статора, ток на выходе устройства пропорционален току статора моделируемого синхронного генератора.

После внешнего возмущения напряжение на выходе блока 19 начинает изменяться пропорционально абсолютной скорости ротора синхронного генератора и после ряда качаний либо возвращается к нулевому уровню, что свидетельствует о сохранении устойчивости, либо увеличивается и доходит до ограничения (нарушение устойчивости).

Применение широтно-импульсных модуляторов 8 и 9 в сочетании с амплитудны ми модуляторами 10 и 11 позволяет уменьшить динамические погрешности устройства за счет меньшего запаздьпвания в фильтрах при получении напряжений, пропорциональных потокосцеплениям фд и $q, а также п ри фо рмировании э.д.с. в гармоническом преобразователе.

Устройство для моделирования си нхронного генератора, содержащее блок вычисления

5 скольжения, широтно-импульсные модуляторы, усилители, катушки индуктивности, фильтры, амплитудные модуляторы, сумматор частот и последовательно соединенные блок,решегния уравнений контуров машины и гармо10 нический преобразователь, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности вычислений, в нем вход первого широтно-импульсного модулятора через последовательно соединенные первый усили15 тель и первый фильтр подключен к первому выходу сумматора частот, вход второго широтно-импульсного модулятора через последовательно соединенные второй усилитель и второй фильтр подключен ко второму выходу

20 сумматора частот, выход первого широтно-импульсного модулятора соединен с общим входом гармонического преобразователя и первого амплитудного модулятора, выход второго широтно-импульсного гмодулято ра соединен с

25 общим входогм гармонического преобразователя и второго амплитудного модулятора.