Автономная электроэнергетическая установка с синхронными дизель-генераторами Советский патент 1984 года по МПК H02P9/04 H02J3/42 

1. Изобретение относится к электро;Технике и может быть использовано ;дпя автоматического управления режима ми работы автономной электроэнер гетической установки преимущественно для судовых энергосистем. Известно устройство для автоматического управления синхронными дизель-генераторами автономных электро энергетических установок в режиме си хроиизации, содержащее наряду с фазовым регулятором частоты вращения дополнительную цепь воздействия от измерителя нагрузки работающего гене ратора. Введение дополнительной разомкнутой связи позволяет влиять на динамические свойства объекта в виде оптимизируемой следящей системы. Выбирая дополнительную связь соответствуннцим образом, можно получить более высокое качество переходного процес. са СО . Недостатком этого устройства является, трудность осуществления парал лельной работы синхронныхгенераторо ;особенно если на приводах установлены генераторы разной мощности, обла- даю1Ц 1е разными моментами инерции. Известно также устройство для управлеиия синхронными дизель-генераторами автономных электроэнергетичес{сих установок, содержащее регулятор, чувствительный к изменению -угlia между вектором напряжения генератора, эталонной, частоты и вектором ЭДС управляемого дизель-генератора, который выполнен в виде трех каналов для каждогогенераторного : агрегата: грубого внутреннего канала, точного внешнего канала регулирования и компенсирующего канала 2J . Недостатком данного устройства .является Низкое качество регулирова1ния, приводящее к возможной neperpya ке одного из генераторов активной мощностью в динамических режимах, что может привести к переходу генера тора в двигательный режим и отключению от энергосистемы. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является автономная электроэнергетическая установка с синхронными диэель-геиераторами, содержащая два синхронных дизельгенератора, приводше двргатели каждого из которых связаны - по управляющему входу с выходом электрогидрав64лического исполнительного механизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом своего суммирующего усилителя фазового регулятора частоты вращения, состоящего из последовательно соединенных датчика частоты вращения, функционального преобразователя частота - напряжение и задатчика частоты вращения, выход которого подключен к первому входу управления суммирующего усилителя, .второй вход управления соединен с выходом задатчика частоты через диференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора, один из входов которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход фаз.ового детектора - с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход управления суммир.ующего усилителя.через датчик активно- го тока связан с якорными цепями синхронного генератора. Такое выполнение эиергосистемы за счет фазового управления позволяет обеспечить высокую точность стабилизации частоты, автоматическое введение синхронных дизель-генераторов ; на параллельную работу, хорошее распределение активных нагрузок между генераторами в стациоиарных режимах работы 3J , Недостатком известной энергосис- . темы является недостаточно высокое качество электроэнергии и недостаточная надежность обеспечения электро- , энергией в переходных режимах. Цель изобретения - повышение надежности обеспечения электроэнергией в переходных режимах. Поставленная цель достигается тем, |Что в автономную электроэнергетическую установку с синхронными дизель1генераторами,содержащую два сйнхрон|ных дизель-генератора, приводные двигатели казвдого из которых связаны по управляющему входу с выходом электрогидравлического исполнительного мёхаиизма с электромагнитным управлением, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом своего cy мирующего усилителя фазового регулятора частоты вращения,состоящего из поседовательно соединенных между собой датчика частоты вращения,функционального преобразо аателя частота - напряжение и задатчика частоты вращения, выход которого подключен к первому входу управления суммирующего усили теля, второй вход управления соединен с выходом задатчика частоты че- рез дифференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора частоты, один из входов которого соединен с выходом датчика частоты вращение}, а второй вход фазового детектора частоты -. с в;ыхо дом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход управления суммирующего усилителя через датчик активного тока свя зан с якорными цепями синхронного генератора, дополнительно в каждый фазовый регулятор частоты вращения введены второй суммирующий усилител с тремы входами, первый суммирующий усилитель снабжен пятым управляющим входом, в один из фазовых регуляторо частоты введен инвертор, причем выходы вторых суммирующих усилителей подключены к вхадам общего для обоих каналов дополнительного узла выявления рассогласования, выход которого соединен с пятым входом управления первого суммирующего усилителя одного из каналов непосредственно, а второго канала - через инвертор, при зтом первый вход второго суммирующего усилителя каждого канала соединен с выходом дифференциатора, второй вход - с выходом задатчика частоты, а третий вход - с выходом ;фазового детектора. На чертеже приведена функциональная блок-схема автономной электро-; энергетической установки, Автономная электроэнергетическая установка с синхронными дизель-генераторами состорт из. двух синхронных дизель-геиераторных приводов, каждый из которых имеет синхронный генератор 1 (2) и приводной дизельный двигатель 3 (4). Управление дизельным двигателем производится фазовым ре-, гулятором частоты вращения. -Каждый регулятор состоит из датчика ЗСб) частоты вращения,установлёиного на валу приводного двигателя, дат чика 5(б) соединен с последовательно соединенный функциональным преобразователем 7(8) частота - напряжение и задатником 9 dp) частоты. Выход задатчика 9(10) частоты соединен с входом дифференциатора 1(12) и первым управляющим входом первого суммирующего усилителя 13(14), второй вход управления которого подключен к выходу дифференциатора ll(2). Общий генера,тор 15 эталонной частоты подключается к входу фазового детектора 1б(17) , второй вход которого соединен с выходом датчика 5(6) частоты, а выход фазового детектора 16(17 соединен с третьим входом уп- равления первогр суммирующего усилителя 13(14). Четвертый вход управления усилителя 13(14) через датчик 18(19) активного тока и формирователь 20(21) компфундирующего сигнала соединяется с выводами якорных цепей синхронного генератора |(2). . Выход первого суммирующего усилите- , ля 13(14) соединен с управлякмцим входом электрогидравлического исполнительного механизма ) с электромагнитным управлением. Дополнительный контур воздействия составлен из второго суммирующего усилителя 24(25) с тремя входами, один из которых подключен к выходу дифференциатора 11 (l2), второй вход к выходу задатчика 9(10) частоты, а третий вход - к выходу фазового детектора 16(17) . Выходы суммирую1ф{Х /усилителей 24 и 25 подключены к входам общего для обоих каналов узла 26 выявления рассогласования, выход которого подключен к пятому входу управления суммирующего усилителя 14 непосредственно, а к пятому входу управления суммирующего усшштеля 13 через инвертор 27. YcTpoiicTBO для автоматического : управления синхронными дизель-гене- i раторами электроэнергетической установки работает следующим образом. В статических режимах работы при i лавных изменениях величины нагрузкц а шинах энергосистемы регулирований одачи топлива для приводных двига- елей 3(4) обеспечивается электроидравлическим исполиительиым мехаизмом 23(22), это приводит к измеению частоты вращения и злектромагитного момента на валах синхронных енераторов 1(2) и равномерному рас ределению нагрузки, между ними. Упавление электроэнергетическими исолнительными механизмами 22(23) роизводится от первого суммирующео усилителя 13 О 4), на вход которо о поступаю1Т сигналы по скорости вращения, производной скорости вращения и разностной частоты между фактической частотой и эталонным сигналом. Такое управление обеспечивает .достаточную точность во всех ста- ционарных режимах. Однако наличие динамических режимов, например резкого сброса или наброса значительной части нагрузки, из-за инерционности реакции привода на подачу топлива и инерционности основного контура регулирования приводит к необходимости введения дополнительного контура регуш1р6вания по.старшим производным. Предположим, что на параллельно р ботающие дизель-генераторы с разными величинами постоянных инерции осущес влен наброс нагрузки. При включении нагрузки на пшны параллельно работающих генераторов на их валах возникают электромагнитные моменты, под действием которых они начинают тормозиться. На первой стадии процесса вращающие моменты первичных двигателей остаются неизменными. В таком случае уменьшение скоростей агрегатов происходит по законам -} . и Р : ггде Q, и у„- угловые скорости дизельгенераторов. If, и С|) моменты инерции агрегатов 0( 3 2 . Очевидно, что в этом случае изменение скоростей происходит с разной интенсивностью. Но это означает что одна электрическая машина будет забегать вперед по отношению к другой, и, следовательно, начнет расти угол между осями роторов электрических машин. В таком случае напряжени на выходе суммирзпощего усилителя 24 больше,чем на выходе усилителя 25. В результате на входах усилителей 13 и 14 появятся напряжения определенного знака. Действие контура сводится к созданию на электромагнитах злектрогидравлических исполнительных механизмов дополнительных усилий, значения,которых зависят от разности старших (.третьих) производных регулиЧ руемых величин. При этом один из электромагнитов .действует на увеличение вращающегося момента первичного двигате;1я, другой - на. его уменьшение. Это приводит к все большему сближению угловых скор.остей и к их уравниванию. Следовательно,введение сигналов по разности старших производных регулируемых величин приводит к созданию на валах первичных двигателей дополнительных составляющих демпферных и синхронизирующих моментов, способных существенно влиять на результирующие значения последних. . Использование новых элементов и связей мевду ними обеспечивает ин вариантность регулируемой координаты (фазового угла) к параметрическим и внешним возмущениям, что позволяет в режиме синхронизации при включении или отключении потребителей электроэнергиии значительно повысить точность воспроизведения регулируемой координатой изменяющегося задающего воздействия, а при паралл.ельной рагооТе обеспечивает сильное положительное демпфированиеотносительных колебаний роторов, возникающих по любым причинам, в результате чего улучшается качество электроэнергии,, вырабаТываеиой автономной электроэнергетической устанрвкой, повьшхается экономичность работы автономной энергосистемы и бесперебойность электроснабжения потребителей.

. АВТОНОМНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С СИНХРОННЫМИ да3ЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРАМН, содержащая два дизель-генератора, приводные двигатели каждого из KOTOpbix связаны по управляющему входу с выходом электрогидравлического исполнительного механизма с электрома гнитным управлением, управляющий вход каждого из которых соедийен с выходом своего суммирующего усилителя фазового ре- гулятора частоты вращения, состоящего из последовательно соединенных : между собой датчика частоты враще« адодад„ -1 Адг.-... / А;.. ; , г -й,.:;::: 1 ния, функционального преобтразователя частота - напряжение и задатчика частоты .вращения, выход которого подклкгчен к первому входу управления суммирующего усилителя, второй вход управления которого подключен к выходу Задатчика Частоты через дифференциатор, третий вход управления подключен к выходу фазового детектора ч.астоты, один из входов которого соединен с выходом Датчика частоты вращения, , а второй вход фазового детектора частоты соединен с выходом общего для обоих каналов генератора эталонной частоты, четвертый вход, управления суммирующего усилителя через датчик активного тока связан с якорными цепями синхронного генера,тора,о тли ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надёжности обеспечения электроэнергией в переходных режимах, в нее дополнительно в каждый фазовый регулятор частоты вращения введены второй суммирунзщйй усилитель с тремя входами, пер вый суммирующий усилитель снабжен пятым входом,в один из фазовых регуляторов частоты введен инвертор,причем выходы вторых суммируюпшх усилителей подключены к входай общего для обоих каналов дополнительного узла выявления рассогласования. выход которого соединен с пятым входом управления первого суммирующего усилителя одного из каналов непосредственно, а второго канала - через инвертор, при этом первьй вход второго суммирующего усилителя каждого канала соединен с выходом дифференциатора, второй вход - с выходом за датчика частоты а третий вход - с выходом фазового детектора.