Устройство для моделированиясинхронного генератора

40 ний переходных и установившихсярежимов электрических машин.Поставленная. цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеегенератор .импульсов, выход которогоподключен к первому входу сумматора,второй вход которого соединен с первым выходом блока вычисления скольжения, второй выход которого является выходом устройства и через усилитель подкгючен к первым входам амплитудных модуляторов, выходы которыхчерез фильтры соединены со входамиблока вычисления потокосцеплений,широтно-импульсные модуляторы, выходы которых подключены ко вторымвходам амплитудных модуляторов, введены суммирующий усилитель мощности,формирователи импульсов, цифроаналоговые преобразователи и делительчастоты, вход которого соединен свыходом сумматора, прямой и инверсный 20выходы первой группы выходов делителя частоты через формирователи импульсов подключены ко входам широтно-импульсных модуляторов, прямойи инверсный выходы второй группы 25выходов делителя частоты соединеныс первыми входами цифроаналоговыхпреобразователей, вторые входы которых подключены к выходам блока вычисления потокосцеплений, выходыцифроаналоговых преобразователейсоединены со входами думмирующегоусилителя мощности, выход которогоподключен ко входу блока вычисленияскольжения,На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Оно содержит. генератор 1 импульсов стабильной частоты, сумматор 2частот, делитель 3 частоты, формирователи 4 и 5 импульсов, широтноимпульсные модуляторы б и 7, амплитудные модуляторы 8 и.9, фильтры10 и 11., блок 12 вычисления потокосцеплений, цифроаналоговые преобразователи 13 и 14, суммирующий усилитель 15 мощности, блок 16 вы"числения скольжения и напряженияэлектрической машины, усилители 1722, преобразователь 23 мощности,трансформатор 24, резисторы 25-39,конденсаторы 40-43, катушку 44 индуктивности, ключ 45 и блок 46управления,Выход генератора 1 стабильнойчастоты подключен к первому входусумматора 2 частот,.ко второму входу 55которого подключен первый выход блока 16 вычисления скольжения и напряжения электрической машины. Второйвыход блока 16 подключен через усилитель 17 к первым основным входам 0амплитудных модуляторов .8 и 9, Выход амплитудного модулятора 8 черезфильтр 10 подключен к первому входу. блока 12 вычисления потокосцеплений,а выход амплитудного модулятора 9 через фильтр 11 соединен со вторым входом блока 12, Вторые управляющие входы амплитудных модуляторов 8 и 9 подключены соответственно к выходам широтно-импульсных модуляторов б и 7. Цифроаналоговые. преобразователи 13 и 14 своими выходами подключены ко входам суммирующего усилителя 15 мощности, выход которого соединен со входом блока 16 вычисления скольжения и напряжения генератора. Аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 13 и 14 подключены к выходам блока 12 вычисления потокосцеплений, а цифровые их входы соединены с первым и вторым выходами делителя 3 частоты. Третий и четвертый выходы делителя 3 частоты соответственно через первый и второй формирователи 4 и 5 подключены .ко входам широтно-импульсных модуляторов б и 7. Вход делителя 3 частоты соединен с выходом сумматора 2 частот. Сумматор 2 частот содержит двоичный счетчик с переменным коэффициентом деления, который задается логическими элементами. Делитель 3 частоты состоит из двух счетчиков, первый из которых является шестиразрядным реверсивным двоичным счетчиком и управляет работой цифроаналоговых преобразователей 13 и 14, а второй счетчик имеет 8 двоичных разрядов и работает без реверса. Первые два выхода делителя 3 частоты являются выходами реверсивного Счетчика, а два других его выхода - выходами нереверсивного счетчика, которые .через формирователи 4 и 5 подключены к широтно-импульсным модуляторам 6 и 7. Формирователи 4 и 5 служат для преобразования одно- полярных прямоугольных импульсов, поступающих с делителя 3 частоты, в двухполярные, причем амплитуда положительных и отрицательных импульсов задается равной и неизменной.В широтно-импульсных модуляторах б и 7 используется принцип модуляции входным напряжением ширины высокочастотных пилообразных импульсов.Амплитудные модуляторы 8 и 9 представляют собой электронные ключи коммутации аналоговых. сигналов,фильтры 10 и 11 служат для выделения постоянной составляющей сигнала и.построены с использованием активных элементов (операционных усилителей 1.Блок 12 вычисления потокосцеплений 12 выполнен в виде схемы замещения контуров моделируемой электрической машины на резисторах и конденсаторах. Блок 12 содержит операционные усилители 20-22, резисторы 26-27, конденсаторы 41-43. При моделировании синхронной электрической машины через резистор 36 на вход усилителя 20 подключается источник напряжения, величина которогопропорциональная напряжению Оуобмотки ротора. С помощью одинаковых,резисторов 35 и 36 устанавливаетсявеличина, пропорциональная активному сопротивлению обмотки ротора.С помощью усилителя 20 его входныхрезисторов и элементов обратнойсвязи, вычисляется величина потокосцепления ротора Чф . Резисторы 2629 и конденсатор 42 образуют схемузамещения электрической машины .попродольной (й) оси ротора, а резисторы 31-33 и конденсатора 43 образуютсхему замещения по поперечной (д)оси ротора, причем величина индуктивного сопротивления рассеяния статора х устанавливается резисторами27 и 31, величина индуктивного сопротивления рассеяния ротора - резисторами 28 и 33, величина индуктивного сопротивления рассеяния успо-.коительных контуров по продольнойоси - резистором 26, по поперечнойоси - резистором 32. Активное сопротивление успокоительных контуровучитывается с помощью конденсаторов42 и 43. Равенство по величине резисторов 29 и 30, а также .33 и 34обеспечивает работу усилителей 21и 22 в режиме инверторов, на выходах которых напряжения соответствуют потенциалам в средней точкесхем замещения по продольной и поперечной осям ротора. Величины резисторов 29 и 33 соответственно пропорциональны сопротивлению взаимоиидукции обмоток статора и роторапо продольной и поперечной осям.Если на резисторы 27 и 31 поступаютнапряжения, пропорциональные соответственно проекциям напряжениястатора электрической машины напоперечную и продольную оси ротора,то на выходах усилителей 21 и 22вычисляются напряжения, пропорциональные потокосцеплению в воздушномзазоре между статором и роторомвдоль продольной и поперечной осиротора. Поэтому блок 12 являетсяблоком вычисления потокосцепленийэлектрической машины.Блок 16 вычисления скольженияи напряжения электрической машинысодержит операционные усилители18 и 19, преобразователь 23 мощности, трансформатор 24, резисторы25, 38 и 39, конденсатор 46, катушйу индуктивности 44 или ее эквивалентную схему моделирования,ключ 45 и блок управления 46.. Величина индуктивного сопротивления катушки 44 выбирается пропорциона, ьной величине сопротивления рассеяния обмотки статора. Усилитель18, трансформатор 24 и резистор 26служат для измерения выходного токаустройства, пропорционального токустатора электрической машины. Вйреобразователе 23 мощности полу" чается :напряжение пропорциональ-ное электромагнитному моменту навалу машины, причем через резистор39 на вход усилителя 19 подаетсянапряжение, пропорциональное механическому моменту на валу В зависимости от знака последнего напряжения электрическая машина работаетв режиме генератора или двигателя. На выходе усилителя 19 вычисляется величина, пропорциональная скольжению электрическоймашины. С помощью ключа 45 и блока46 управления с опорным напряжениемОоп по одному из его входов на выходе усилителя 19 получаются импульсы,(5 частота следования которых пропорциональна величине скольжения. Навтором выходе блока 16, подключенномко входу усилителя 17, вычисляетсянапряжение Ог, пропорциональное на 20 пряжение статора электрической машины,Устройство работает следующимобразом.Прямоугольные импульсы со стабильной частотой Г 0 (например,4,096 МГц) от генератора 1 стабильной частоты поступают на вход сумматора 2 частот, на другой вход которого поступают импульсы от блока 16вычисления скольжения и напряжениягенератора, которые управляют коэффициентом пересчета двоичного счетчика, входящего в состав сумматора2 частот, При отсутствии импульсовот блока 16 коэффициент пересчетаэтого счетчика постоянен. Например,если его величина равна 32, то навыходе сумматора частот частотаимпульсов равна 128 кГц. Эти импульсыпоступают на вход шестиразрядногореверсивного счетчика делителя 340 частоты, с выходов которого произво- дится управление электронными ключамив цифроаналоговых преобразователях13 и 14, а также на вход восьмиразрядного счетчика, выходы которого через формирователи 4 и 5 подключенык широтно-импульсным модуляторам би 7. На входах широтно-импульсныхмодуляторов действуют прямоугольныедвухполярные импульсы с основнойчастотой модели (например, 50 Гц).Эти импульсы, стабилизированные поамплитуде и взаимно сдвинутые на90 ф, управляют скважностью. выходныхимпульсов широтно-импульсных модуляторов 6 и 7 поступающих на амплитудные модуляторы 8 и 9. С помощьюамплитудных модуляторов 9 и 8 про"изводится проектирование выходногонапряжения устройства на условныепродольную (Й) .и поперечную (д) оси60 ротора. На выходах фильтров 10 и 11выделяются постоянные напряжения,соответствующие проекциям напряжениястатора на продольную.и поперечнуюоси ротора, Эти напряжения поступают61 в блок 12 вычисления потокосцеплеиия,25 40 45 55 бО где с учетом напряжения обмотки возбуждения синхронного генератора производится вычисление напряжений, соответствующих проекциям потокосцеплений воздущного зазора на продольную и поперечную оси ротора, В цифроаналоговых преобразователях13 и 14 производится преобразование этих напряжений в ступенчатые. двух- полярные напряжения, форма которых близка к синусоидальной. Синусоида формируется иэ элементарных участков,Длительность каждого иэ участков задается частотой й, поступающей на вход шестиразрядного двоичного реверсивного счетчика, входящего в состав делителя 3 частоты. Например, при 1 = .128 крц число участков равно 256, причем на участке от 0П счетчик работает на суммирование импульсов до заполнения, а затем)( происходит реверс. На участке от до )( он работает на вычитание, и в момент достижения им нулевого состояния производится переключение знака напряжения на аналоговом входе цифроаналоговых преобразователей 13 или 14 на обратный, Осуществляется реверс счетчика на суммирование импульсов, причем процесс формирования синусоиды повторяетсяуже для.отрицательной ее полуволны. С выходов цифроаналоговых преобра- . зователей взаимно сдвинутые по Фазебна 90 (синусоидальные) напряжения поступают на суммирующий усилитель15 мощности, где производится их сложениеи усиление по мощности..3 На выходе суммирующего усилителя 15 мощности получается синусоидальное напряжение, соответствующее ЭДС Е.электрической машины за сопротивлением рассеяния статорных обмоток.При воспроизведении возмущений во внешней сети (включение и отключение нагрузок, короткие замыкания и т.д,) величина напряжения 1) и его фаза на выходе устройства изменяются, Вследствие этого, происходит изменение величины скольжения, получаемые в блоке 16 вычисления скольжения и напряжения электрической машины и изменение частоты импульсов на выходе этого блока,На выходе сумматора 2 частот и делителя 3частоты импульсов также изменяется. Напряжения, соответствующие проекциям потокосцеплений воздушногозазора на продольную и поперечнуюоси ротора, получаемые в блоке 12вычисления потокосцеплений, изменяются, Амплитуда и фаза синусоидальных напряжений на выходах цифроаналоговых преобразователей 13 и 14 также меняются, что приводит к изменению амплитуды и фазы напряжения Е, на выходе суммирующего усилителя 15 мощности, соответствуюшего ЭДС машины за сопротивлением рассеяния обмотки статора. Величина тока, выдаваемого устройством во внешнюю сеть, изменяется, что опять приводит к изменению скольжения.Величина скольжения, пропорциональная абсолютной скорости ротора машины, после ряда качаний возвращается к нулевому значению, что соответствует. сохранению устойчивости, либо увеличивается до ограничения, что свидетельствует о неустойчивости переходного режима и воэможности возникновения аварии после данного возмущения.Применение цифроаналоговых преобразователей 13 и 14 совместно с делителем 3 частоты и формирователями 4 и 5 позволяет уменьшить погрешности при вычислении переходных режимов электрических машин, а также установившихся режимов с частотой, отличной от номинальной и повысить быстродействие устройства.Формула изобретенияУстройство для моделирования синхронного генератора, содержащее генератор импульсов, выход которогоподключен к первому входу сумматора,второй вход которого соединен с первым выходом блока вычисления скольжения, второй выход которого является выходом устройства и через усилитель подключен к первым входам амплитудных модуляторов, выходы которыхчерез Фильтры соединены со входамиблока вычисления потокосцеплений,широтно-импульсные модуляторы,выходы которых подключены ко вторымвходам амплитудных модуляторов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности, в устройство введены суммирующий усилительмощности, формирователи импульсов,цифроаналоговые преобразователи иделитель частоты, вход которого соединен с выходом сумматора, прямойи инверсный выходы первой группывыходов делителя частоты через формирователи импульсов подключены ковходам широтно-импульсных модуляторов, прямой и инверсный выходы второйгруппы входов делителя частоты соединены с первыми входами цифроаналоговых преобразователей, вторыевходы которых подключены к выходамблока вычисления потокосцеплений,выходы цифроаналоговых преобразователей соединены со входами суммирующего усилителя мощности, выход которого подключен ко входу блока вычисления скольжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 602965, кл. С 06 С 7/62, 1974,2 . Авторское свидетельство СССРУ 484531, кл. 6 06 С 7/62,1973 (прототип) .805360 И. Эагорбингунова ставит хред С Корректор Н. Бабинец едактор Л. Копецка каэ 10906/7 исное лиал ППППатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тираж 756 НИИПИ Государс по делам иэоб 35, Москва, Ж венногоетений5, Рауш Поомитета СССоткрытийая наб.