Автономная электроэнергетическая установка с синхронными дизель-генераторами

,6 ай ьГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Николаевский ордена Трудового Красного Знамени кораблестроительный институт им.адм. С,О.Макарова (53).621.316.729:621.313.322.843 (088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 760297, кл. Н 02 Р 9/04, 1977.2. Власенко А.А. Разработка и исследование фазовой системы автоматического регулирования частоты вращения вала синхронного дизель-генератора. - Труды. ЦНИИПфа "Научная ор- ганизация труда плавсостава", вып.206, 1976, с. 55-63.3. Власенко А.А. и др. Результаты экспериментального исследования системы автоматического управления сннхроннЫми дизель-генераторами, ЦБНТИ ММф, сер. "Техническая эксплуа тация флота". 1976, У 2 (390), с.7-13.(54) (57) . АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРОЗНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С СИНХРОННЫМИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРАМИ, содержащая два дйзель-генератора, приводные двигатели каждого из которых связаны по управляющему входу с выходом электро- гидравлического исполнительного механизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого из которых соединен с вы.;одом своего суммирующего усилителя фазового ре-гулятора частоты вращения, состояще- . го из последовательно соединенных между собой датчика частоты вращения, функционального преобразователя частота - напряжение и задатчика час- тоты вращения, выход которого подключен к первому входу управления суммирующего усилителя, второй вход управления которого подключен к .выходу задатчика частоты через дифференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора частоты, один из входов которого сое. динен с выходом датчика частоты вращенияа второй вход фазового детектора частоты соединен с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход. управления суммирующего усилителя через датчик активного тока связан с якорными цепями синхронного генера,тора,о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения надежности обеспечения электроэнергией в переходных режимах, в нее дополнительно в каждый фазовый регулятор частоты вращения введены второй суммирующий усилитель с тремя входамй,первый суммирующий усилитель снабжен пятым входом,в один из фазовых регуляторов частоты введен инвертор,причем. выходы вторых суммирующих усилителей подключены к вход общего для обоих каналов дополнител ного узла выявления .рассогласованиявыход которого соединен с пятым вхо 1дом управления первого суммирующего усилителя одного из каналов непосредственно, а второго канала - через инвертор, при этом первый вход второго суммирующего усилителя каждого канала соединен с выходом дифференциатора, второй вход в . с выходом.за датчика частоты, а третий вход - с выходом фазового детектора.,технике и может быть использованс,для автоматического управления режимами работы автономной электроэнергетической установки преимущественно 5для судовых энергосистем,Известно устройство для автоматического управления синхронными дизель-генераторами автономных электро.энергетических установок в режиме син.40хронизации, содержащее наряду с фаэовым регулятором частоты вращениядополнительную цепь воздействия отизмерителя нагрузки работающего генератора. 15Введение дополнительной разомкну.той связи позволяет влиять на динамические свойства объекта в виде оптимизируемой следящей системы. Выбирая дополнительную связь соответствующим образом, можно получить болеевысокое качество переходного процес са Ц,Недостатком этого устройства является, трудность осуществления парал дельной работы синхронных генераторов,;особенно если на приводах установлейы генераторы разной мощности, обладающие разными моментами инерции.Известно также устройство для управления синхронными дизель-генераторами автономных электроэнергетических установок, содержащее регуля-,тор, чувствительный к изменению угла между вектором напряжения генератора эталонной частоты и векторомЭДС управляемого дизель-генератора,который выполнен в виде трех каналовдля каждого генераторного, агрегата:грубого внутреннего канала, точного 40внешнего. канала регулирования и компенсирующего канала 2 .Недостатком данного устройстваявляется низкое качество регулирова-,ния., приводящее к возможной перегруз"ке одного из генераторов активноймощностью в динамических режимах,что может привести к переходу генератора в двигательный режим и отключению от энергосистемй.50Наиболее близким техническим реше-,,нием к изобретению является автономная электроэнергетическая установкас синхронными дизель-генераторами,содержащая два синхронных дизельгенератора, приводные двигатели каждого из .которых связаньгпо управляю"щему входу с. выходом электрогидравлического исполнительного механизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом своего суммирующего усилителя фазового регулятора частоты вращения, состоящего иэ последовательно соединенных датчика частоты вращения, функционального преобразователя частота - напряжение и задатчнка частоты вращения, выход которого подключен к первому входу управления суммирующего усилителя, второй вход управления соединен с выходом задатчика частоты через диференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора, один иэ входов которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход фазового детектора - с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход управления суммирующего усилителя, через датчик активного тока связан с якорными цепями синхронного генератора.Такое выполнение энергосистемы эа счет фазового управления позволяет обеспечить высокую точность стабилизации частоты, автоматическое введение синхронных дизель-генераторов на параллельную работу, хорошее распределение активных нагрузок между генераторами в стационарных режимахработы 131 .Недостатком известной энергосистемы является недостаточно высокое качество электроэнергии н недостаточная надежность обеспечения электро- . энергией в переходных режимах.мЦель изобретения - повышение .надежности обеспечения электроэнергией в переходных режимах.ЬПоставленная цель достигается тем, что в автономную электроэнергетическую установку с синхронными дизельгенераторами, содержащую два сйнхроных дизель-генератора, приводные двигатели каждого из которых связаны по управляющему входу с выходом электрогидравлического исполнительного механизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого иэ 1 которых соединен с выходом .своего сум.мирующего усилителя фазового регулято-. ра частоты вращения, состоящего из последовательно соединенных между собой датчика частоты вращения,функционального преобразователя частота - напряже%выход которого подключен к первомувходу управления суммирующего усили теля, второй вход управления соединен с выходом задатчика частоты через дифференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора частоты, один из входов которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход Офазового детектора частоты -. с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертыйвход управления суммирующего усилителя через датчик активного тока связан с якорными цепями синхронногогенератора, дополнительно в каждыйфазовый регулятор частоты вращениявведены второй суммирующий усилительс тремы входами, первый суммирующийусилитель снабжен пятым управляющимвходом, в один иэ фазовых регуляторовчастоты введен инвертор, причем выходы вторых суммирующих усилителейподключены к входам общего для обоихканалов дополнительного узла выявления рассогласования, выход которогосоединен с пятым входом управленияпервого суммирующего усилителя одного иэ каналов непосредственно, авторого канала - через инвертор,при этом первый вход второго суммирующего усилителя каждого каналасоединен с выходом дифференциатора,второй вход -с выходом задатчикачастоты, а третий вход " с выходом", фазового детектора.На чертеже приведена функциональ-. ная блок-схема автономной электро-, энергетической установки. ЮАвтономная алектроэнергетическая установка с синхронными дизель-генераторами состоит из. двух синхронных дизель-генераторных приводов, каждый из которых имеет синхронный генера тор 1 (2) и приводной дизельный .дви" гатель 3(41 . Управление дизельным двигателем производится фазовым ре-. гулятором частоты вращения. -Каждый регулятор состоит из датчика 5(6) 50 частоты вращения,установленного навалу приводного двигателя, Выход дат" чика 5(6) соединен с последователь-:- но соединеннюйи функционапьным преобразователем 7(8) частота - напряже ние и задатчиком 9 (10) частоты. Выход эадатчика 9(1 О) частоты соединен с входом дифференциатора 11(12) 364 4и первым управляющим входом первого,суммирующего усилителя 13(14),второй вход управления которого подключен к выходу дифференциатора 11(12Общий генератор 15 эталонной частоты подключается к входу фазовогодетектора 16 (17), второй вход которого соединен с выходом датчика 5(61частоты, а выход фазового детектора16 (17) соединен с третьим входом управления первого суммирующего усилителя 13(14). Четвертый вход управления усилителя 13(14) через датчик18 (19) активного тока и формирователь 20(21) коипфундирующего сигнала соединяется с выводами якорныхцепей синхронного генератора 1(2).Выход первого суммирующего усилите-,ля 13(141 соединен с управляющимвходом электрогидравлического исполнительного механизма 22(231 с электромагнитным управлением. Дополнительный контур воздействия составлен из второго суммирующего усилителя 24(25) с тремя входами, одиниз которых подключен к выходу дифференциатора 11 (12), второй входк выходу задатчика 9(10) частоты,а третий вход - к выходу фазовогодетектора 16(171 . Выходы суммируюЩихусилителей 24 и 25 подключены к входам общего для обоих каналов узла 26выявления рассогласования, выходкоторого подключен к пятому входууправления суммирующего усилителя 14непосредственно, а к пятому входууправления суммирующего усилителя 13через инвертор 27.Устройство дпя автоматическогоуправления синхронными дизель-генераторами электрознергетической установки работает следующим образом.В статических режимах работы приплавных изменениях величины нагрузкц на шинах энергосистемы регулированив подачи топлива для приводных двигателей 3(4) обеспечивается электро- гидравлическим исполнительным механизмом 23(22), это приводит к изменению частоты вращенияи электромаг нитного момента на валах синхронных генераторов 1(2) и равномерному рас пределению нагрузки между ними, Уьравление электроэнергетическими исполнительными механизмами 22(23) производится от первого суммирующего усилителя 13 04), на вход которо го поступают сигналы по скорости30 где ц и д - угловые скорости дизельфгенераторов,ц,и Щ - моменты инерции агрегатов 3,с Зг,Очевидно, что в этом случае изменение скоростей происходит с разной интенсивностью. Но это означает,что одна электрическая машина будет 40забегать вперед по отношению к другой, и, следовательно, начнет растиугол между осями роторов электрических машин, В таком случае напряжениена выходе суммирующего усилителя 24 вращенияпроизводной скорости вращения и раэностной частоты между фактической частотой и эталонным сию налом. Такое управление обеспечивает достаточную точность во всех ста- . 5 ционарных режимах. Однако наличие динамических режимов, например резкого сброса или наброся значительной части нагрузки, из;за инерционности реакции привода на подачу топлива и 1 О инерционности основного контура регулирования приводит к необходимости введения дополнительного контура регулирования по,старшим производным.Предположим, что на параллельно работающие дизель-генераторы с разными величинами постоянных, инерции осущест-/ влен наброс нагрузки. При включении, нагрузки на шины параллельно рабо,тающих генераторов на их валах возЪникают электромагнитные моменты, под действием которых они начинают тормозиться, На первой стадии процесса вращающие моменты первичных двигателей остаются неизменными, В таком 25 случае уменьшение скоростей агрегатов происходит по законам больше, чем на выходе усилителя 25.В результате на входах усилителей13 и 14 появятся напряжения определенного знака. Действие контура сводится к созданию на электромагнитахэлектрогидравлических исполнительныхмеханизмов дополнительных усилий,значения, которых зависят от разностистарших (третьих) производных регулируемых величин,При этом один из электромагнитовдействует на увеличение вращающегося момента первичного двигателя,другой - на, его уменьшение. Это приводит к все большему сближению угло-.вых скоростей и к их уравниванию,Следовательно, введение сигналовпо разности старших производных регулируемых величин приводит к созданию на валах первичных двигателейдополнительных составляющих демпферных и синхронизирующих моментов, способных существенно влиять на результирующие значения последних.Использование новых элементови связей между ними обеспечивает инвариантность регулируемой координаты (фазового угла) к параметрическими внешним возмущениям, что позволяетв режиме синхронизации при включенииили отключении потребителей электро"энергиии значительно повысить точность воспроизведения регулируемойкоординатой изменяющегося задающеговоздействия, а при параллельной работе обеспечивает сильное положительйое демпфированиеотносительныхколебаний роторов, возникающих по любым причинам, в результате чего улучшается качество электроэнергии, вырабатываемой автономной электроэнергетической устанрвкой, повышается экономичность работы автономной энергосистемы и бесперебойность электроснабжения потребителей.