Вторичный регулятор топливоподачи дизель-генератора переменного тока Советский патент 1984 года по МПК G05B11/14 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности, частоты или активной мощности синхронных генераторов передвижных электростанций , имеющих электрический серводвигатель для изменения уставки регулятора скорости вращения вала дизеля, т.е. для вторичного регулирования .

Известны автоматические регуляторы дизель-генераторов переменного тока, которые осуществляют загрузку генератора соответствующей частью общей активной нагрузки при параллельной работе генераторов между собой путем смещения параллельно самой себе характеристики первичного результата топливоподачи дизеля. Серводвигатель Др дизеля включается на напряжение питания с помощью реле РУВН, РУМН, управляемых реле РУВ, РУМ, которые находятся в блоке УРАМ 1 . и 2.

Чтобы не бьшо автоколебаний при регулировании, управление серводвигателями делают импульсным. Однако эти импульсы неизменш 1 по дпительности. Поэтому скорость отработки отклонения не зависит от величины отклонения регулируемого параметра и время регулирования относительно велико.

Известен также вторичный регулятор топливоподачи дизель-генератора используемый как стабилизатор частоты напряжения Автономно работающего электроагрегата З.

В таком регуляторе длительность импульсов управления серводвигателем пропорциональна величине от,клонения частоты генератора от но минального значения. Поэтому время отработки отклонения относительно мала. Однако и эта скорость неоптимальна, так как часть времени тратится на паузы меяяу импульсами.

Мезвду тем, сокращение времени отработки отклонения регулируемого параметра от заданного значения имеет существенное значение при стабилизации номинальной частоты шлрабатываемого напряжения, при выводе дизеля на номинальные обороты холостого хода перед синхронизацией, при наборе нагрузки на электроагрегат после синхронизации и т.п.

При малых величинах отклонения воможен случай, когда цепь питания интегрирующей RC-цепочки разрывается, а цепь питания серводвигателя не замыкается (из-за наличия разницы по времени между размыканием размыканицих контактов и замыканием замыкающих контактов силовых реле, за которое конденсатор RC-цепочки успевает разрядиться до напряжения отпускания дифференциального релейного усилителя мощности в схеме регулятора . Это приводит к увеличению зоны нечувствительности вторичного регулятора, т.е. к снижению точности регулирования. Кроме того, постоянная разряда RC-цепочки определяетдя сопротивлением входа релейного усилителя мощности и не рег1глируется. Поэтому иногда, чтойл избавиться от колебаний при регулировании, приходится увеличивать зону нечувствительности .

В известном вторичном регуляторе не учитывается влияние возвратной пружины первичного регулятора топггивоподачи прямого действия на выбег дидизель-генератора после прекращения в вторичного регулирования. Следствием этого, а также неучета разброса времени срабатывания силовых реле и возможного неодинакового наклона противоположных по знаку участков характеристики датчика ш швителя отклонения, могут быть колебания и увеличение длительности отработки отклонения .

Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение колебательности процесса регулирования.

Поставленная цепь достигается тем, что в схеме вторичного регулятора, содержащего датчик отклонения регулируемого параметра, релейный усилитель мощности, серводвигатель, два реле, резистор и конденсатор, причем первый и второй клходы датчика отклонения регулируемого параметра соединены с соответствующими входами релейного усилителя мощности через интегрирующую RC-цепочку, третий и четвертьй входы релейного уси- , лителя мощности подключены соответственно к положительной и отрицательной клеммам источника питания, первый выход релейного усилителя мощносTK подсоединен к первому реле, второй выход релейного усилителя мощности к второму реле, выходы обоих реле связаны с отрицательной шиной источника питания, параллельно третьему и четвертому входам релейного усилителя М01ЦНОСТИ подключены две цепочки, состоя1цие каждая из двух последовательно соединенных нормально разомкнутых контактов, один из которых принадлежит первому, а другой - второму реле, одна клемма обмотки серво двигателя подсоединена между нормаль но разомкнутыми контактами первой цепочки, другая клемма - между нормально разомкнутыми контактами цепочки, параллельно первому и второму входам релейного усилителя мощности подключены последовательно соединенные второй резистор и два параллельно соединенных нормально разомкнутых контакта первого и второго реле. Благодаря указанному включению : второго резистора отключение серводв гателя от источника питания происходит с опережением (упреждением), пропорциональным инерционности-дизель-гене ратора. Вторичный регулятор становится релейно-импульсным. При малых отклонениях регулируемого параметра вторичный регулятор работает в импульсном режиме, при больших отклонениях - в репейном. На фиг. I приведена принципиальная схема вторичного регулятора топливоподачи дизель-генератора переме ного тока; на фиг. 2 - напряжения на элементах схемы и характеристика вход-выход релейного элемента вто ричного регулятора. Регулятор содержит датчик 1 отклонения регулируемого параметра, интегрирующую RC-цепочку , 2, состоя щую из первого резистора 3 и конден сатора 4, релейный усилитель 5 мощности, первое и второе реле 6 и 7, первый, второй и третий нормально разомкнутые контакты 8, 9 и 10 первого реле, первый вторсй и третий н мапьно разомкнутые контакты 11, 12 и 13 второго реле, серводвигатель 1 положительную и отрицательную шины и 16 источника питания, второй резистор 17. На фиг. 2 приведены: а - характе ристика датчика отклонения; б - изменение напряжения на конденсаторе Ъ- характер напряжения на серводви гателе с учетом его динамического торможения; г - характеристика вторичного регулятора с форсирующей петлей (отрицательным гистерезисом) Вторичный регулятор работает еле дуюцим образом. Если отклонение регулируемого параметра намного больше Ъ (фиг.2г, то на выходе датчика I пояапяется большой сигнал 1фиг,2а) и, например, в момент времени t(фиг.2 в) в включается реле ), которое подключает к напряжению питания серводвигатель 14, воздействующий на дизель в сторону уменьшения отклонения . Одновременно замыкается контакт 12(13 и резистор 17 подключается параллельно конденсатору 4.Из резис-.торов 3 и 17 образуется делитель напряжения. При этом напряжение на резисторе 17, т.е. между первым и вторым входами релейного усилителя is мощности начинает уменьшаться сначала вследствие разряда конденсатора 4 на резистор 17, а затем вследствие отработки отклонения (фиг.2б). В момент времени tj напряжение на резисторе 17 равно напряжению закрывания релейного усилителя 5 мощности и, в соответствии со своей характеристикой с запаздывающей петлей, резистор закрывается. Реле 6(7 ) обесточивается и в момент времени t, 1фиг.2 в) размыкает свои контакты. Серводвигатель 14 тормозится естественно .или принудительно, например, динамическим торможением ). | 1зель-генератор , постоянная времени которого значительно больше, по инерции продолжает уменьшать отклонение. С момента времениt, (фиг. 2в конденсатор 4 вновь подзаряжается. Однако сумма времени заряда конденсатора 4, определяемого постоянной RC-цепочки 3, 4 до уровня отК1Я 1вания релейного усилителя 5 мощности, и времени срабатывания реле 6(7) выбрана такой, чтобы она была больше времени вхождения отклонения регулируемого параметра в заданную зону нечувствительности tnio (фкг.2г) вследствие инерционности дизель-генератора. Следовательно, при величине отклонения, намного большей Ъ l4iir 2r), на серводвигатель 14 выдается только один импульс напряжения длительностью tj-t (фиг. 2в , а импульс даительностью tj-t не формируется. Если отклонение больше тЬ но меньше Ъ (фиг.2 I, например, в I момент времени t, то формируется короткий импульс напряжения t,.-t, равный по длительности сумме времеЮ1 разряда конденсатора 4 до уровня закрывания релейного усилителя 5 мощности и времени ofпадания реле 617). Под действием этого импуль са управляющего воздействия отклонение регулируемого параметра входит в зону HeqyBctBHTenbHocTH без перерегулировок. При длительности импульса tg-t,, соизмеримого с постоянной разгона серводвигателя и связанных с его ва лом движущихся частей {шестерни редуктора, тяги и T.n.jja также наличии принудительного торможения перемещение рычага первичного регулятора дизеля происходит с меныпей скоростью, чем при воздействии на . серводвигатель импульса t|.-t3. Образуется как бы ползучая скорость перемещения рычага первичного регулятора дизеля при малых отклонениях, что способствует увеличению зайаса устойчивости системы вторичного регулирования. Если величина отклонения ненамно го больше Ъ , то, вследствие инерционности дизель-генератора могут быть сформированы импульсы t короче, чем в вьпперассмотренном случае ) и импульс tj-t,. Пауза между импульсами будет равна сумме вре мени заряда конденсатора 4 до уровня включения усилителя .5 и времени включения реле 6(7). Нечувствительность mt (фиг. 2г) вторичного регулятора равна нечувствительности релейного усилителя 5 мощности при его включении. Величина упрелодения Ъ- тЬ отклю чения серводвигателя при отработке 96 отклонения, больщего Ъ 1ширина опережающей петли ), выбирается соответствующей инерционности дизель-генератора и темпу регулирования и регулируется сопротивление резистора 17. Величина Ъ соответствует напряжению закрывания релейного усилителя мощности при подключенном к конденсатору 4 резисторе 17. Наличие задержек при включении и отключении реле 6(7) как за счет RC-цепочек 3,4 ,и 17,10,так и за счет, собственных времен срабатывания и отпускания не поЪволяет реле работать в.режиме дребезга на участке b - twb (фиг. 2г). На этом участке вторичный регулятор работает (если это.необходимо ) в импульсном режиме, причем длительность импульсов уменьщается с уменыпением отклонения, как и в прототипе. Параллельно резистору I7 можно включить через диод еще один резистор , который при соответствующей полярности включения диода помогает обеспечить одинаковый процесс отработки отклонеиия при несимметричных моменте нагрузки серводвигателя, характеристике датчика отклонения и т. п. Работу вторичного регулятора можно сделать и такой, чтобы импульс tf - t, формировался при переходе отклонения через точку равновесия (ноль). Тогда можно уменьшить ширину опережающей петли Ъ - mb и тем самым еще более увеличить быстродей-. ствие регулировки. Серводвигатель 14 может быть и с Другим типом возбуждения. В этом случае его подключение соответствующим образом изменяется при сохранении реверсивной схемы включения и динамического торможения.

ВТОРИЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОШШ- ЮГОДАЧИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий датчик отклонения регулируемого параметра, релейный усилитель МОЩНОСТИ, ;серводви-. гатель, два реле, резистор и конденсатор , причем первый и второй выходы датчика отклонения регулируемого параметра соединены с соответствующими входами релейного усилителя МОЩНОСТИ через интегрирующую RC-цепочку, третий и четвертый выходы релейного усилителя мощности подключены соответственно к положительной И отрицательной клеммам источника питания, первый выход релейного усилителя МОЩНОСТИ подсоединен к первому реле, второй выход релейного усилителя МОЩНОСТИ - к второму реле, выходы обоих реле связаны с отрицательной ШИНОЙ источника питания, параллельно третьему и четвертому входам релейного усилителя мощности подключены две цепочки, состоящая кажг (Л дая ИЗ двух последовательно соединенных нормально разомкнутых контактов, ОДИН ИЗ которых принадлежит первому, а другой - второму реле, одна клемма обмотки серводвигателя подсоединена между нормально разомкнутыми контактами первой цепочки, другая клемма между нормально разомкнутыми контактами втдрой цепочки, отличаюГО щийся тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения колеО) бательности прсщесса регулирования, 4 СО параллельно первому и второму входам релейного усилителя мощности подключены последовательно соединенные второй резистор И два параллельно соединенных нормально разомкнутых контакта первого И второго реле.