Устройство для автоматического управления комплексной нагрузкой синхронного генератора при параллельной работе с сетью

, 7/Ъ редвижагрузки ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и пе ных электростанций(72) М.Я.Каплан и В.П.Школьник (53) 621.313.025.86 (088.8) (56) Алексеев А.П. и др.дизельные и карбюраторные электроагрегаты и станции. Справочник. - М.: Машиностроение, 1973, с.157-158, рис.33.Авторское свидетельство СССР В 1107216, кл., Н 02,3 3/46, 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ НАГРУЗКОЙ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ С СЕТЬЮ, содержащее контур управления током возбуждения генератора и контур управления вращающим моментом приводного двигателя, содержащий измеритель активной нагрузки, подключенный своими входами к клемме фазного тока и клемме фазного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьшения точности поддержания заданной комплексной нагрузки электроагрегата при параллельной работе с сетью, контур управления током возбуждения выполнен в виде двух формирователей прямоугольных импульсов, первый из которых подключен к клемме фазного тока, а второи - к клемме фазногонапряжения, три синхронных йй -триггера, первый из которых выполненс дополнительным й) -входом, подключенным к выходу второго формирователя и объединенным с С-входом второго и третьего й) -триггеров, и двухэлементов временной задержки, входпервого из которых соединен с выходом первого 1) -триггера, а выход -с входом второго элемента временнойзадержки и В -входом второго Э -триггера, причем выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен к С-входу первого 2 -триггера, выход второго элемента временной задержки соединен с Т) -входомтретьего 1) -триггера, а вход - свыходом первого элемента задержки,й)-вход первого Э -триггера подключенк клемме напряжения, соответствующего уровню логической "1", выходы второго и третьего П -триггеров являются выходами устройствапо каналу регулирования тока возбуждения, а контур управления вращающим моментом приводного двигателя снабжен двумя пороговыми элементами, выходы которых являются выходами устройства по каналу регулирования вращающим моментом, а входыпороговых элементов объединены иподключены к выходу датчика активной12Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике автоматизации режимов работы электроагрегатов переменного тока, и может быть применено для обеспечения заданной комплексной нагрузки при параллельной работе с сетью, а именно таких наиболее важных при работе с сетью параметров, как активная мощность, отдаваемая электроагрегатом, и коэффициент мощности (косинус угла между напряжением и током 1. Цель изобретения - повышение точности регулирования заданной комплексной нагрузки.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг,2 - векторная диаграмма,поясняющая сущность устройства; на фиг.3 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.4 (а и 8 - вариант выполнения элемента задержки и его временные диаграммы; на фиг.5 - временные. диаграммы, поясняющие работу контура управления вращательным моментом.Устройство содержит два контура управления. В контур регулирования тока возбуждения входят два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, 2 -триггеры 3 - 5 и два элемента 6 и 7 временной задержки. В коптур управления вращательным моментом приводнога двигателя входят измеоитель 8 активной мощности и два пороговых элемента 9 и 10. При этом измеритель активной нагрузки мажет быть выполнен в различных вариантах, например, как датчик 11 активного тока, либо в виде датчика 11 активного тока, в выходной сигнал которого вводится коррекция с датчика. 12 напряжения в случае отклонения напряжения от номинального значения, которое задается величиной опорного напряженич на одном из входов суммирующего операционного усилителя 13. Таким образом, удается достаточно просто в небольшом диапазоне изменения напряжения обеспечить, чтобы выходной сигнал измерителя нагрузки соответствовал фактической величине активной мощности, Измеритель активной нагрузки в варианте измерителя активной мощности может быть выполнен и иначе по принципу непосредственного измерения значения активьой мощностидля чегооднако, требуется значительное03633 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 усложнение датчика, так как необходимо применение умножителя аналоговых сигналов., Устройством используется два сигнала - одноименные токи напряжениеПринциг, поддержания заданной комплексной нагрузки, реализуемый устройством, поясняется на фи".2,По каналу регулирования тока возбуждения осуществляется непосредственное измерение угла разности фазЦ и подгонка его к заданному значению, чем и обеспечивается поддержание заданного значения коэффициента мощности сов и в переходных,и в установившихся режимах, какпри изменении активной, так иреактивной нагрузок.По каналу регулирования вращательного момента осуществляетсяизмерение одним из известных способов активной мощности и сравнение ее фактического значения сзаданным значением,В случае отклонения от заданного значения формируется управляющий сигнал на исполнительныйэлектродвигатель, осуществляющийрегулирование вращательного момента в соответствующую сторону.Устройство работает следующимобразом,По синусоидальным напряжениям, пропорциональным одноименному фазному току и напряжению например, Ояи 1 я па переходам синусоид через ноль формирователи 1 и 2 формируют прямоугольные импульсы. В случае отстающего тока по переднему фронту импульса с формирователя 1 2 -триггер 3 устанавливается в состояние логической "1", так как на его Н-вход подается сигнал логической 11По переднему фронту импульсов с формирователя 2 2 - триггер 3 устанавливается в нулевое состояние и удерживается в нем до окончания положительной полуволны 1 я . Таким образом, в случае отстающего тока, на выходе триггера 3 отформировывается импульс, длительность которого соответствует углу разности фаз междуя и 1 яОтформованный импульс поступает на элемент б заданной временной задержки, длительностью задержки которого ь и определяется заданнаявеличина угла Ц и соответственно заданное значение сос . Задержка осуществляется при подаче нулевого сигнала,по которому конденсатор начинает разряжаться через резистор (фиг.41. При изменении входного сигнала на уровень логического "0" конденсатор мгновенно заряжается через диод.Для согласования выхода элемента задержки с другими логическими элементами может использоваться какой-либо логический элемент, который одновременно выполняет функцию порогового элемента с порогом О, соответствующим порогу срабатывания самого логического элемента. В качестве такого порогового элемента может, например, использоваться и непосредственно вход последующих элементов, в частности вход 2 -триггера 5. При таком варианте осуществляетсязадержка только одного заднего фронта (фиг.3 и 4), т.е. в случае ьс сь 1 импульс вообще не проходитчерез элемент задержки. В случаеЙС, после элемента задержки остается импульс Ь 1 = 61 -В случае если О С, т.е.у срна выходе элемента 6 постоянно сохраняется уровень логической "1".Соответственно по переднему фронтуимпульса с выхода формирователя 2 втриггер 4 записывается уровень логической "1", который поступаеттаким образом и на выход (Бых.1)канала регулирования тока возбуждения. С Вых.1 управляющий сигналпоступает на исполнительный электродвигатель, с помощью которого осуществляется изменение тока возбуждения в соответствующую сторону (всторону увеличения, до тех пор, показначение сР не достигает заданногозначения ц, . С помощью элемента 7задержки реализуется заданная зонанечувствительности ьд , необходимаядля исключения постоянной реверсирования электродвигателя при незначительных отклонениях с от(что может снизить надежность системырегулирования.Для получения зоны нечувствительности Иосуществляется выявлениедвух зон ср с, и сРср + ьср 1 чтореализуется в устройстве при определении вхождения ьс в зоны Ьсс,и ЬЙ, + с, элементами 7 и 5.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Как видно из диаграмм на фиг.3, в случае Ь 1 С, +к моменту прихода записывающего переднего фронта на С-входы на Р -входах триггеров 4 и 5 уровень логического "0", Соответственно в оба триггера записывается уровень логического "0", и на Вых.2 устанав" ливается уровень логической "1", по которому исполнительное устрой-, ство осуществляет изменение тока возбуждения в соответствующую сторону ( уменьшение тока до тех пор, пока не уменьшится с до значения 4+ + с 9 н)В диапазоне ц,ц с 1 А ьц, т, е. в диапазонесс Ь 1 ст + ь. , к моменту прихода переднего фронта на С -входы триггеров 4 и 5 на их 17-входах соответственно уровень логического "О" и логической "1", при которых на Вых.1 и Вых.2 уровень логического "О" и регулирования тока возбуж-. дения не происходит. При опережающем токе регулирование осуществляется также, как и приссс д так какП-триггер постоянно находится в состоянии логического "О"( Ц -вход триггера является приоритетным, а так как записывающий передний фронт импульса по С-входу попадает на момент, когда на М -вход приходит устанавливающий уровень логической "1", триггер остается в неизменном нулевом состоя-. нии). Соответственно формируется так же, как и прия Ср,ц, управляющий сигнал только на Вых.1.Таким образом, осуществляется поддержание заданного постоянного угла сИзмерительный преобразователь 8одним иэ известных способов формирует на своем выходе уровень напряжения 0 Р . На фиг.1 приведен одиниз вариантов получения напряжения О, пропорционального активной мощности в диапазоне небольших изменений напряжения (-107) и постоянногоактивного тока 3 . Датчик 11 активного тока формирует на своем выходе напряжения, соответствующее 3 Ьа датчик напряжения - напряжению ц .На операционном усилителе 13 определяется сумма0=1-О, 1 с=ьц И, 3 1 где Ц- опорное напряжение, соответствующее номинальному значению напряжения;- коэффициент пропорциональности,Предлагаемый вариант полученияЦ является достаточно простым,но неуниверсальным, так как ориентирован под постоянное заданное значение активной мощности Р. Поэтомупри необходимости частой перестройки Рпелесообразно использованиеизме 3рителя основногона перемножении0;Выходное напряжение поступаетна два пороговых элемента 9 и 10 203 б 33 Ьв которых осуществляется сравнение сдвумя пороговыми напряжениями Кци Оп (фиг.5) . В случае И сО, (т.е.РС Р, ) формируется на Вых.Э управляющий сигнал на исполнительныйэлектродвигатель, осуществляющийувеличение подачи топлива и соответственно вращательного момента. Вслучае О М(т.е. Р) Р, )+ ЛР, 10 где д 1 - заданная зона нечувствительности ) формируется на Вых.чуправляющий сигнал, по которомуосуществляется уменьшение подачитоплива и соответственно вращатель ного момента.1203633 Составитель К.ФотинаРедактор О,Головач Техред А,Кикемезей Корректор М.Демчикг 426ВНИИП исно ака ск лиал ППП Патент , г,ужгород, ул. Проектная, 4/57 Тираж 619 И Государственного ко по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Рау