СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Российский патент 1994 года по МПК H02J3/24 H02P9/14 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматизации настроек регуляторов возбуждения мощных синхронных генераторов.

Известен способ (1), основанный на измерении средних квадратов амплитуды колебаний параметра стабилизации в области низких и высоких частот электромеханической природы и формировании коэффициентов усиления по отклонению и производной частоты напряжения генератора, как интегралов от разности средних квадратов в области низких и высоких частот.

Известный способ позволяет достаточно быстро настраивать коэффициенты регулятора в установившемся режиме, однако не позволяет обеспечить изменение соотношения коэффициентов при изменении режимов генератора и оптимальное демпфирование больших качаний.

Наиболее близким к сущности предлагаемого изобретения является способ (2), основанный на измерении величины первой производной частоты напряжения генератора, установлении коэффициентов усиления по отклонению и первой производной напряжения и частоты при малых качаниях, ограничения величины первой производной напряжения и увеличения до предельно-реализуемого коэффициента регулирования по первой производной частоты при достижении первой производной частоты заданной величины. Недостаток этого способа в неоптимальности выбора величины коэффициента регулирования по первой производной частоты как при больших, так и при малых качаниях, обусловленной отсутствием критерия оптимальности соотношения коэффициентов регулирования по отклонению и первой производной частоты.

Целью изобретения является повышение качества регулирования путем обеспечения оптимального демпфирования как малых, так и больших качаний генератора. Цель изобретения достигается измерением величины пульсаций напряжения и тока ротора генератора на частоте коммутационных циклов вентильного преобразователя, питающего ротор, определения их соотношения, пропорционального инерционности обмотки ротора, и изменения коэффициента усиления по первой производной частоты напряжения генератора прямо пропорционально изменению инерционности обмотки ротора.

Математически способ может быть описан следующим образом:
ΔU_f= -K_0uΔU_г-K_1uU1г

Δf, f¹ - отклонение и первая производная напряжения генератора.

К_ou, К_1u - коэффициенты усиления по соответствующим каналам К_of, σ
σ = , (2)
ΔU_f, Δ I_f - переменные составляющие напряжения и тока возбуждения на частоте ω_k<218>ω₁-ω₂
ω_k(f_k) - полоса пропускания частот, близких к частоте коммутационных циклов (в трехфазном мостовом преобразователе частоты f_k = 300 Гц).

Величина σ определяет инерционность обмотки возбуждения, постоянная времени которой определяется из следующего соотношения:
T= , (3) где I_do - постоянная времени в режиме холостого хода генератора (Х_с = ∞ ),
Х_с, Х_d¹, X_d - индуктивные сопротивления сети переходное и синхронное генератора соответственно.

Из формулы (3) видим, что на постоянную времени инерции обмотки возбуждения влияет величина индуктивного сопротивления сети, т. е. внешние схемные условия работы генератора.

Использование критерия настройки (2) позволяет осуществлять адаптацию к внешним условиям коэффициента регулирования по производной частоты.

Операции измерения и определения соотношения пульсаций напряжения и тока ротора генератора в предлагаемом способе отвечают критерию "существенные отличия".

Последовательность проводимых операций раскрывает функциональная структурная схема, приведенная на фиг. 1, где приняты следующие обозначения: 1 - измерение напряжения возбуждения, 2 - измерение тока возбуждения; 3-4 - измерение переменной составляющей; 5 - операция деления, 6 - операция умножения.

Операции осуществляют следующим образом. Измеряют напряжение (1) и ток (2) возбуждения, определяют их переменные составляющие (3) и (4), делят переменные составляющие друг на друга (5), умножают результат операции деления σ на производную частоты f¹ (6).

Способ может быть реализован с помощью устройства, принципиальная схема которого приведена на фиг. 2, где 7, 8 - модуляторы, 9, 10 - демодуляторы, 11 - генератор несущей частоты (ω_г)ω_г≈ 10 ω_k, 12, 13 - фильтры низкой частоты (ω_фнч<ω_г), 14, 15 - полосовые фильтры(ω_пф= ω_k), 16, 17 - выпрямители, 18, 19 - сглаживающие фильтры, 20 - делитель, 21 - умножитель.

Сигнал U_f поступает на модулятор 7, а сигнал I_f на модулятор 8, на вторые входы модуляторов 7, 8 приходит сигнал с генератора несущей частоты 11, с выхода модуляторов сигналы приходят на демодуляторы 9, 10, а затем через фильтры низкой частоты 12, 13 и полосовые фильтры 14, 15 - на выпрямители 16, 17, а затем через сглаживающие фильтры 18, 19 - на входы делителя 20, выход делителя соединен с одним из двух входов умножителя 21, на второй вход которого приходит сигнал 8. (56) "Проектирование и исследование систем возбуждения мощных синхронных машин", Л. , ВНИИэлектромаш, 1989, с. 74-83.

Авторское свидетельство СССР N 433614, кл. Н 02 Р 9/14, 1973.

Использование: в электротехнике, для автоматизации настроек регуляторов возбуждения мощных синхронных генераторов. Сущность: способ основан на установлении коэффициентов усиления по отклонениям и производным напряжения и частоты при малых качаниях генератора, увеличении коэффициента усиления по первой производной частоты при больших качаниях, измерении величины пульсаций напряжения и тока ротора, определении по их соотношению инерционности обмотки ротора и изменении коэффициента усиления по первой производной частоты прямо пропорционально изменению инерционности обмотки ротора. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА путем установления коэффициентов усиления по отклонениям и производным напряжения и частоты при малых качаниях генератора, увеличения коэффициента усиления по первой производной частоты при больших качаниях, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования возбуждения синхронного генератора, ротор которого питается от вентильного преобразователя, измеряют величины пульсаций напряжения и тока ротора, определяют по их соотношению инерционность обмотки ротора и изменяют коэффициент усиления по первой производной частоты прямо пропорционально изменению инерционности обмотки ротора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, пульсации напряжения и тока ротора измеряют на частоте коммутационных циклов вентильного преобразователя. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, пульсации напряжения и тока ротора измеряют с помощью операции модуляции-демодуляции. 4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, модулирование сигналов осуществляют на несущей частоте, не менее чем в десять раз превышающей частоту коммутационных циклов вентильного преобразователя.