Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик юз 1.О 01 304(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено ОЫ 079 (21) 2825079/24-07с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 2802,83. Бюллетень Мо 8 151 М. Кп.зН 02 Д 3/24 Н 02 Р 9/14 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(3 УДК 621.313. .334.072.8 (088.8) Дата опубликования описания 280283 А.С.,арнильсов,/го намеки, наунй-, итут на кОМйекрнойа ов "ТяжпроЪъдакЙйсоюзный научно- энергетики А.К. Красовский, Т.В. Плотникова, Я.Ю. Солодухо и Ю.Г. Шакарян(72) Авторыизобретения рудового проектнмышленных убовског нститут Красно й инст Всесоюзный исследовате электрифика проект" им, исследовате рдена ьский ии про Ф.Б. Я ьский ъек Вс ктр1) Заяв 4) УСТРОИС ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫМИНХРОННЫМ КОМПЕНСАТОРОМ иты ме- агИзобретение предназначено дляуправления асинхронизированным синх"ронным компенсатором (АСК), применяемым для компенсации колебанийчастоты и модуля напряжения местнойэлектрической системы ограниченноймощности, осуществляющей электроснабжение предприятий, содержащихэлектроприемники с резкопеременнойактивной и реактивной нагрузками.АСК может применяться в системеэлектроснабжения металлургическихпредприятий, в частности прокатныхстанов 1, 12 1, 31 и 41.Известные устройства настраиваются на определенный, заранее установленный уровень потребления какреактивной, так и активной мощности, т.е. на точную компенсацию колебаний как модуля, так и частотынапряжения в узле нагрузки.При этом, в отличие от колебаниймодуля напряжения, зависящих от величины колебаний реактивной мощности, колебания частоты могут зависеть не столько от величины, сколько от скорости изменения активной мощности 4,В связи с этим устройства длякомпенсации колебаний частоты могут быть разделены на два типа. Устройства первого типа рассчитываются на точную компенсацию изменений активной мощности в узле нагрузки с применением регулятора тока, настроенного на постоянный (средний ) уровень активного тока в узле нагрузки С 11, 121 и 31.Недостатком устройств 11, 1 21 и ( 3) является завышение установленной мощности АСК в условиях нерегулярных изменений активной мощности, что характерно, например, для прокатных станов непрерывной прокатки,Устройство второго типа рассч ваются на уменьшение скорости иэ нения активной мощности в узле н рузки43.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления АСК, содержащее регулируемый источник питания ротора, датчик углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчик частоты вращения, связанный с входом обратной связи регулятора частоты вращения, блок прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиками фаэзных токов и напряжений статораАСК,а выходы соэдинены с входами обратной связи соответствено регуляторов активного и реактивного тока, блок обратного преобразования координат", входы которого соединены с выходами регуляторов активного и реактивного тока и блока перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиком токов фаз ротора, датчиком частоты вращения и выходами блока прямого преобразования координат41.Недостатком этоо устройства является статическая зависимость частоты вращения от нагрузки, вследст вие чего устройство может работать без ограничений только при одинаковых значениях времени наброса нагрузки и времени паузы. При уменьшении паузы АСК не будет успевать разго О няться до максимальной частоты вращения, следовательно, не будет запасать достаточно активной мощности для компенсации последующих набросав активной мощности. Положение 25 усугубляется при ступенчато нарастающем графике нагрузки.Накопление статической ошибки приводит к ограничению компенсирующей способности АСК, либо к завышению 30 установленной мощности оборудования.Цель изобретения - повышение эффективности стабилизации частоты питающей сети при нерегулярных из менениях нагрузки.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления асинхронизированным синхронным компенсатором, содержащем регулируе 40 мый источник питания ротора, датчик углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчик частоты вращения, связанный с входом обратной связи регулятора частоты вращения, блок прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиками Фазных токов и напряжений етатора асинхронизированного синхронного компенсатора, а выходы соединены с входами обратной связи соответственно регуляторов активного и реактивного токов, блок обратного преобразования координат, входы которого соединены с выходами регуляторов активного и реактивного токов и блока перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиком токов фаз ротора, 60 датчиком частоты вращения и выходами блока прямого преобразования координат, регулятор частоты вращения выполнен астатическим и в устройство введены датчик и регуля. тор отклонения частоты питающей сети, причем выход регулятора отклонения частоты соединен с задающим входом регулятора активного тока, задающий вход регулятора отклонения частоты соединен с выходом регулятора частоты вращения, вход обратной связи регулятора отклонения частоты соединен с выходом датчика отклонения частоты.При этом в качестве датчика откло. нения частоты питающей сети использован датчик производной суммарного активного тока питающей сети.На Фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 графики переходных процессов активных токов АСК, нагрузки, системы, а также частоты вращения АСК при циклических набросах-сбросах нагрузки на фиг, 3 - графики переходных процессов активных токов АСК, нагрузки, системы, а также частоты вращения АСК при ступенчатых набросах нагрузки.Устройство фиг, 1) содержит асинхронизированную синхронную машину 1, маховик 2 на ее валу, регулируемый источник 3 питания ротора машины, статор машины и регулируемый источник 3 подключены к шинам местной электрической системы 4.В цепях ротора и статора машины установлены датчик 5 фазных токов ротора и датчик 6 фаэных токов статора, а в питающей линии - датчик 7. фазных суммарных токов, Напряжение статора машины измеряется датчиком 8 Фаэных напряжений статора. На валу машины имеются датчик 9 положения ротора и датчик 10 частоты вращения. Блок 11 обратного преобразования координат соединен с управляющим входом регулируемого источника 3 питания ротора, входы блока 11 обратного преобразования координат соединены с выходами блока 12 перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, выходом регулятора 13 активного тока и выходом регулятора 14 реактивного тока, а также с датчиком 9 положения ротора. Регулятор 15 отклонения частоты питающей сети выходом соединен с задающим входом регулятора 13 активного тока, вход регулятора 15 отклонения частоты питающей сети соединен с выходом регулятора 16 частоты вращения, задающий вход регулятора 16 частоты вращения соединен с задатчиком частоты вращения Ц(, а вход обратной связи соединен с датчиком 10 частоты вращения. Регулятор 17 напряжения выходом соединен с регулятором 14 реактивного тока. Вход обратной связи регулятора 17 напряжения соединен с выходом блока 18 прямого преобразованиякоординат, выходы которого соединеныс входами блока 12 перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, входами регуляторов 13 активного тока и 14 реактивного тока, Входы блока 12 перекрест"ных обратных связей и прямого преобразования координат соединены сдатчиками 5 фазных токов ротора идатчик 10 частоты вращения. Входыблока 18 прямого преобразованиякоординат соединены с датчиками 6фазных токов статора и датчика 8фаэных напряжений статора. Датчик19 отклонения частоты питающей сети 15соединен выходом с входом обратнойсвязи регулятора 15 отклонения частоты питающей сети, а вход датчика19 соединен с выходом блока 20 измерения, входы которого соединены 20с датчиками 7 фазных суммарных токов, с датчиком 8 фаэных напряженийстатора и датчика 21 напряжения.Потребитель 22 активной и реактивной мощности соединен линией 23 25электропередачи, включаюшей трансфор.маторы и т.п. реактивные элементы сшинами 24 мощной электрической системы,Устройство работает следующимобразом.При резком изменении активноготока потребителя на выходе датчика19 отклонения частоты появляетсясигнал, пропорциональный отклонениючастоты или производной суммарногоактивного тока, усиливаемый регулятором 15 отклонения частоты питающей сети. При подаче этого сигналана регулируемый источник 3 питанияротора, АСК генерирует импульс ак 40тивной составляющей тока, частичнокомпенсирующий ток потребителя. Врезультате компенсации суммарныйактивный ток нарастает менее интенсивно, чем ток потребителя, следовательно, отклонение частоты питающейсети уменьшается,Генерирование активного тока происходит за счет активной мощности,накопленной в маховых массах АСК 50при этом ротор АСК замедляется.Астатический регулятор частотывращения, например, ПИД-типа формирует сигнал, пропорциональный производной скольжения, скольжению и 55интегралу скольжения. Совместноедействие регуляторов отклонениячастоты питающей сети и частоты вращения приводит к восстановлению частоты вращения до синхронной за счет 60потребления компенсатором активноготока иэ сети. Расчеты и результатымоделирования показывают, что амплитуда генерируемого импульса тока существенно больше амплитуды потребляемого тока АСК, а интенсивность изменения потребляемого тока существен но меньше, чем генерируемого. Вследствие этого наибольшее влияние на снижение колебаниЯ частоты оказывает передний фронт импульса активного тока АСК. При сбросе нагрузки процессы аналогичны. При чередовании сбросов-набросов нагрузки АСК реагирует на каждое изменение нагрузки (фиг. 2).При ступенчатом характере нагруэ ки АСК также реагирует на каждое изменение активной нагрузки, а в установившемся режиме нагрузки частота вращения АСК восстанавливается до синхронной (фиг. 3).Формула изобретения1. Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором, содержащее регулируемый источник питания ротора, датчик углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчик частоты вращения, связанный с входом обратной связи регулятора частоты вращения, блок прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиками фазных токов и напряжений статсра асинхронизированного синхронного компенсатора, а выходы соедине:ы с входами обратной связи соответственно регуляторов активного и реактивного токов, блок обратного преобразования координат, входы которого соединены с выходами регуляторов активного и реактивного токов и блока перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиком токов фаз ротора, датчиком частоты вращения и вь 1 ходами блока прямого преобразования координат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации частоты питающей сети при нерегулярных изменениях нагрузки, регулятор частоты вращения выполнен астатическим, и в устройство введены датчик и регулятор отклонения частоты питающей сети, причем выход регулятора отклонения частоты соединен с задающим входом регулятора активного тока, задающий вход регулятора отклонения частоты соединен с выходом регулятора частоты вращения, вход обратной связи регулятора отклонения частоты соединен с выходом датчика отклонения частоты.2. Устройство по п. 1, о т л и" ч а ю ш, е е с я тем, что в качест-ве датчика отклонения частоты исполь 1001304эован датчик пРоизводной суммарногоактивного тока питающей сети.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1- Патент США Р 3667012,кл. Н 02 К 318/161, 7/02, 1972,2, Патент фРГ М 1563740,кл, Н 02 К 29/04, 1976.3. Авторское свидетельство СССР Р 517128, кл. Н 02 Р 7/62, 1977.4. "Электричество", 1976, Р 11, с. 5-9.1001304 ак ах Составитель К. ФотинаРедактор Ю. Середа Техред М,Тепер Коррект Бутяга илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,аказ 1431/бб Тираж 615 Подписное ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5