Устройство для автоматического управления автономной электроэнергетической установкой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Н 02 Р 9/04 Н В ных жет нап качеству его выходног мер злектроагрегатов живания летательныхЦель изобретения ности электроэнергет тем улучшения динам токоограничения при тического характера.На фиг.1 привед схема предлагаемого о напряжения, напридля наземного обслуап паратов.- повышение надежической установки пуических показателей сохранении его астася к электротехтвам для автомаиянапряжения х от двигателей составе автономх установок, и модля регулированияавтономных исвышенных требоктроагрегата и .к на функциональная тройства; на фиг.2 -ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Авторское свидетельство СССР М 1150727, кл. Н 02 Р 9/18, 1985,Авторское свидетельство СССР М 1661963, кл. Н 02 Р 9/04, 1988.Авторское свидетельство СССР М 1568199, кл, Н 02 Р 9/04, 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРОЭ Н Е РГЕТИЧ Е СКОЙ УСТАНОВКОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для автоматического регулирования напряжения генераторов, приводимых от двигателей внутреннего сгорания в составе автономэлектроэнергетических установок, мобыть использовано для регулирования ряжения генераторов автономных исИзобретение относитнике, а именно к устройстического регулировангенераторов, приводимывнутреннего сгорания внцх электроэнергетическижет быть использованонапряжения генераторовточников энергии при пованиях к надежности эле точников энергии при повышенных требованиях к их надежности и к качеству регулирования выходного напряжения, например в электроагрегатах для наземного обслуживания летательных аппаратов Целью изобретения является повышение надежности автономной электроэнергетической установки путем улучшения статических и динамических показателей при астатическом токоограничении. Устройство содержит двигатель внутреннего сгорания, генератор, приводимый во:вращение двигателем, датчик тока, регулятор тока с ограничением, регулятор напряжения с ограничением, регулируемый усилитель-ограничитель, ре. лейный регулятор тока возбуждениявозбудителя, шунт и выпрямитель, причем обмотка возбуждения возбудителя двухкаскадного вентильного генератора через шунт подключена к выходу релейного регулятора тока возбуждения. возбудителя. За . счет применения регулируемого усилителя- ограничителя полученная структура обладает адаптивностью в зависимости от режима работы устройства при сохранении астатического принципа регулирования, 3 ил.и рин ци пйиал ьная схема устройства; на фиг.З - внешняя характеристика электро- энергетической установки,Устройство содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, который приводит во вращение вал двухкаскадного синхронного генератора 2, выходы якорных обмоток которого через датчик 3 тока якорных обмоток генератора поступают на выпрямитель 4. Обмотка 5 возбуждения возбудителя генератора 2 подключена к выходу релейного регулятора 6 тока возбуждения возбудителя через датчик тока возбуждения возбудителя 7. Яычитающий вход релейного регулятора 6 тока возбуждения возбудителя подсоединен к датчику тока возбуждения. возбудителя (шунту) 7, а его суммирующий вход - к выходу регулируемого усилителя- ограничителя 8. Усилитель-ограничитель 8первым суммирующим входом подключенк выходу пропорционально-интегрального регулятора 9 напряжения с ограничением, а вторым - к выходу пропорционально-интегрального регулятора 10 тока с ограничением. Регулятор 9 напряжения с ограничением своим суммирующим входом подключен к источнику задающего сигнала по напряжению, а вычитающий - к выходным зажимам датчика 11 напряжения якорвых обмоток генератора через выпрямитель 4. Регулятор 10 тока с ограничением своим суммирующим входом подключен к источнику задающего сигнала по току, а вычитающим - к выходу датчика 3 тока, которыйвключен между выходными зажимами генератора 2 и входными зажимами выпрямителя 4,Устройство работает следующим образом. ЗО При подаче задающих сигналов по току 40 и по напряжению регулятор 10 тока и регулятор 9 напряжения переходят в режим на. сыщения. При этом параметры регуляторов 9 и 10 выбраны таким образом, что уровень.ограничения регулятора 9 напряжения ни . же, чем уровень ограничения регулятора ,10 тока, Выходной сигнал регулятора 9 О 1 через регулируемый усилитель-ограничитель 8 поступает на вход контура регулирования тока возбуждения возбудителя, 50 являясь для него сигналом задания, Контур регулирования тока возбуждения возбудителя представляет собой систему стабилизации с релейным регулятором 6,который работает в автоколебательномрежиме и. обеспечивает стабилизацию тока возбуждения возбудителя на уровне, определяемом выходным напряжением Ов усилителя-ограничителя 8. Благодаря применению регулятора 6 тока возбуждения возбудителя формируются такие динамические свойства возбудителя, что эквивалентная постоянная времени замкнутого контура регулирования тока возбуждения возбудителя уменьшается в десятки раз по сравнению с собственной постоянной.времени обмотки возбуждения возбудителя, в зависимости от величины коэффициентаОгофорсировки Кф =, где Ого - напряжевв вние холостого хода генератора 2:аа - ток возбуждения возбудителя; йаа - сопротивление цепи возбуждения возбудителя. Для существующих двухкаскадных генераторов коэффициент форсировки йаа таков, что эквивалентная постоянная времени контура регулирования тока возбуждения возбудителя составляет (0,05",0,1)Таа, где Таа - постоянная времени обмотки возбуждения возбудителя генератора 2.Под действием тока возбуждения возбудителя при работающем двигателе 1 генератор 2 возбуждается до напряжения на выходе выпрямителя 4, соответствующего сигналу задания по напряжению Ои.зад. Регулятор 9 напряжения выходит иэ ограничения, При этом напряжение на выходе выпрямителя 4 точно соответствует напряжению Ои,зад, поскольку регулятор 9 содержит интегральную составляющую пропорционально-интегральный регулятор),Напряжение Оз на выходе усилителя- ограничителя пропорционально требуемому значению тока возбуждения возбудителя, При отсутствии тока нагрузки ток возбуждения возбудителя равенОн.зад вво = К,Ка,где Кг - коэффициент передачи генератора 2 о."антоха возбуждения возбудителя до ЗДС; Ка - коэффициент передачи выпрямителя 4, зависящий от выбранной схемы выпрямления; со - угловая скорость вращения вала генератора 2, которую можно принять равной постоянной.Для поддержания на выходе выпрямителя 4 на требуемом уровне Ои,зад при увеличении тока нагрузки ь потребуется увеличение тока возбуждения возбудителя генератора 2 до значенияОн.зад+ и В КгКвФ где Й - суммарное внутреннее сопротивление цепи генератор 2 - выпрямитель 4. Требуемое увеличение тока возбуждения возбудителя будет обеспечиваться увеличением выходного напряжения регулятора 9 напряжения; а значит, и сигнала задания по току возбуждения возбудителя Ов с выхода уси лителя-ограничителя. Формируется участок А-В внешней характеристики электроэнергетической установки (фиг.З).При токе нагрузки 1, соответСтвующем максимально допустимой мощности элект роэнергетической установки Рмвкс " Он.ввд. 1, регулятор 9 напряжения насыщается и ток возбуждения возбудителя ограничивается на уровне15Он.зад + 1 В Дальнейшее увеличение тока нагрузки н1 при неизменном токе возбуждения 20 ВОЗбуДИтЕЛЯ вв = вв 1 = СОПЯ ПРИВЕДЕТ К снижению выходного напряжения по законуОвых = Он.эад В (н 1),25 причем для системы двухкаскадный генератор - выпрямитель величина Втакова, что закон изменения выходного напряжения близок к гиперболе постоянной мощности, Формируется участок Б - В внешней харак теристики электроэнергетической установки (фиг.З).До тех пор, пока ток нагрузки н меньше величины тока г, задаваемого сигналом задания по току, регулятор 10 тока нахо дится в состоянии ограничения и на работу схемы влияния не оказывает. При этом усилитель-ограничитель 8 работает как повторитель сигнала 01, При Он2 регулятор 10 тока выходит из насыщения и его 40 выходное напряжение Ь, поступающее на управляющий вход усилителя-ограничителя 8, резко уменьшается. При этом сигнал Оз задания по току возбуждения возбудителя опредляется уже не выходным сиг налом 01 регулятора 9 напряжения, а выходным сигналом 02 регулятора 10 тока, т,е, происходит изменение структуры устройства. При этом осуществляется астатическое токоограничение, поскольку 50 регулятор 10 тока содержит интегральную составляющую (так же, как и регулятор 9 напряжения, выполнен пропорционально- интегральным), Высокое быстродействие системы токоограничения обеспечивается исключением в режиме токоограничения контура регулирования напряжения. Формируется участок В-Г внешней характеристики электроагрегатэ, соответствующий постоянству тока.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает быстродействующее астатическое токоограничение в злектроэнергетической установке с двухкаскадным вентильным генератором, что повышает надежность установки,Формул а изобретения Устройство для автоматического управления автономной электроэнергетической установкой с двухкаскадным синхронным генератором, содержащее пропорционально-интегральные с ограничением регуляторы тока и напряжения, релейный регулятор тока возбуждения возбудителя, датчики тока и напряжения якорных обмоток генератора и датчик тока возбуждения возбудителя, причем выход датчика тока возбуждения возбудителя соединен с вычитающим входом релейного регулятора тока возбуждения, выходы датчиков тока и напряжения якорных обмоток генератора соединены соответственно с управляющими входами пропорционально-интегральных с ограничением регуляторов тока и напряжения, а выход релейного регулятора тока возбуждения возбудителя соединен с обмоткой возбуждения возбудителя, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью повышения надежйости путем улучшения динамических показателей при астатическом токоограничении, дополнительно введен регулируемый усилитель-ограничитель с двумя суммирующими входами, первый из которых соединен с выходом, пропорционально-интегрального с ограничением регулятора напряжения, второй - с выходом пропорционально-интег-, рального регулятора тока с ограничением,.а выход усилителя-ограничителя подключен к суммирующему входу релейного. регулятора тока возбуждения возбудителя.1721785Составитель А. Лебедев Редактор Н, Тупица Техред М.МоргенталКорректор О, Кравцо Заказ 962 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент",. г, Ужгород, ул. Гагарина