Способ регулирования частоты напряжения валогенераторной установки Советский патент 1985 года по МПК B63H21/20 B63J3/02 H02P9/42 

Изобретение относится к судостроению, в частности к регулируемым судовым энергетическим установкам.

Целью изобретения является повышение быстродействия, регулирования частоты напряжения валогенераторной установки.

На фиг. 1 представлена система автоматического регулирования -частоты напряжения валогенераторной установки, реализующая данный способ; на фиг. 2 - принципиальные электрические схемы отдельных узлов системы.

Система автоматического регулирования частоты напряжения валогенераторной установки (фиг. 1) содержит подключенные к главным двигателям 1 электромагнитные муфты 2 скольжения с фазными якорными обмотками 3 и вращающимися кольцами 4. Разобщительные муфты 5 соединяют электромагнитные муфты 2 скольжения через редуктор 6 с гребным валом 7 и винтом 8. Тиристорный преобразователь 9 частоты напряжения со звеном постоянного тока входом подключен к вращающимся кольцам 4, а выходом - к электрической сети 10. Синхронный компенсатор 11 через дополнительную разобщительную муфту 12 механически связан с первичным двигателем 13, а электрически - с электрической сетью 10. Система содержит также датчик 14 частоты напряжения сети, датчик 15.1 первой производной реактивной мощности (тока) и датчик 15.2 активной мощности (тока) нагрузки электрической сети, соединенные с трансформаторами тока 16.1 и 16.2 соответственно. Датчик 17 напряжения подключен в звено постоянного тока тиристорного преобразователя 9 частоты напряжения. Регулятор 18 тока возбуждения связан выходом с цепью возбуждения электромагнитных муфт 2 скольжения. Регулируемая нагрузка 19 включена через тиристорный регулятор 20 в звено постоянного тока тиристорного преобразователя 9 частоты напряжения. Тиристорный регулятор 20 управляется через генератор 21 импульсов от формирователя 22 управляющих сигналов, с выходом которого связан также вход регулятора 18 тока возбуждения. Входы формирователя 22 управляющих сигналов соединены с задатчиком 23 частоты напряжения, а также с выходами датчиков 14, 15.1, 15.2 и 17.

Блок 24 формирования управляющих импульсов связан с входом задания режимов работы тиристорного преобразователя 9 частоты напряжения.

Формирователь 22 управляющих сигналов состоит (фиг. 2) из сумматора 25, к выходу которого подключены устройство вычитания 26 и сумматор 27, формирующие на своих выходах управляющие сигналы Uii и Ura для генератора 21 импульсов и регулятора 18 тока возбуждения соответственно. Входы сумматоров и устройства вычитания соединены с датчиками 14, 15.2, 15.1, 17 и задатчиком 23 частоты напряжения. Датчик 15.1 первой производной реактивной мощности нагрузки электрической сети содержит (фиг. 2) трансформатор тока 28, выполняющий функцию измерителя скорости изменения реактивной мощности (тока), нагрузочные резистор 29 и потенциометр 30, сглаживающий дроссель 31. Для уменьщения быстродействия сигнала датчика 15.2 активной мощности служит конденсатор 32.

Частоту напряжения валогенераторной установки регулируют следующим образом.

Электрическую энергию РЬ , передаваемую от электромагнитных муфт 2 скольжения, разделяют на два потока (фиг. 1); основной РО, передаваемый в электрическую сеть посредством инвертора тиристорQ ного преобразователя 9 частоты напряжения, и дополнитльный Рд, передаваемый в регулируемую нагрузку 19, подключенную в звене постоянного тока тиристорного преобразователя 9 частоты напряжения через тиристорный регулятор 20. С помощью блока 24 формирования управляющих,импульсов устанавливают неизменным угол управления тиристорами инвертора, входящего в тиристоркый преобразователь 9 частоты напряжения, с целью исключения колебаний его реактивной мощно° сти. В установившемся режиме валогенераторной установки поддерживают заданную задатчиком 23 частоты напряжения величину частоты напряжения. Измеряют датчиком 15.2 активную мощность нагрузки электрической сети (основной поток электроэнергии электромагнитных муфт скольжения),, датчиком 17 -- напряжение якорных обмоток электромагнитных муфт скольжения, пропорциональное полной мощности этих муфт, датчиком 14 - текущее

значение частоты напряжения электрической сети. Сигнал по первой производной реактивной мощности нагрузки электриче,ской сети, формируемый на потенциометре 30 (фиг. 2) датчиком 15.1. первой производной реактивной мощности, и сигнал

5 сравнения заданной и текущей частоты получают в этом режиме равными нулю. Суммируют алгебраически в формирователе 22 управляющих сигналов сигналы, пропорциональные текущим значениям измеg ренных параметров. Формируют на выходах сумматоров 25 и 27 (фиг. 2) два управляющих сигнала. Устанавливают вторым управляющим сигналом Ua2 с выхода сумматора 27 посредством регулятора 18 ток возбуждения электромагнитных

5 муфт скольжения, соответствующий данному режиму. Одновременно вычитают в устройстве 26i выходные сигналы сумматора 25 и датчика 17 напряжения, которые в установившемся режиме по амплитуде равны.

и получают в результате на выходе устройства 26 первый управляющий сигнал Ца.. Устанавливают при этом уровне первого сигналаи посредством генератора импульсов 21 и тиристорного регулятора 20 исходное значание дополнительного потока электрической энергии через регулируемую нагрузку 19 так, что

РВ Рв + Рдо.

при изменении нагрузки электрической сети (например, включении или отключении асинхронного электродвигателя) измеряют величину и знак изменения ее активной МОШ.НОСТИ ДРо (с датчика 15.2) и пеовсй производной реактивной мощности (с датчика 15.1), а также отклонение частоты напряжения электрической сети д (с датчика 14). Суммируют алгебраически посредством сумматора 25 и устройства вычитання 26 сигналы, пропорциональные изменениям измеренных параметров, за вычетом сигнала, пропорционального изменению напряжения на якорных обмотках электромагнитных муфт скольжения (это напряжение в первый момент включения нагрузки электрической сети остается без изменения, т. е. ). Получают на выходе устройства 26 вычитания изменение первого управляющего сигнала

диа (аДРв+e- -f сДО-/сдУя.

Одновременно формируют посредством сумматоров 25 и 27 изменение второго управляющего сигнала AUcz., пропорционального алгебраической сумме первого управляющего сигнала и форсированного сигнала по первой производной реактивной мощности нагрузки электрической сети:

ди. адРо+(в+ё),

где a,e,c,d,m,n,k - коэффициенты пропорциональности.

Сигнал дУаг получают форсированным благодаря тому, что реактивная мощность асинхронного двигателя, первую производную которой используют для форсировки, превыщает, как известно, в 5-8 раз его активную мощность, определяющую величину отклонения частоты напряжения. Форсировку второго управляющего сигнала вводят для компенсации инерционности электромагнитных муфт скольжения и винтогребного комплекса судна.

Первым управляющим сигналом воздействуют на генератор импульсов 21 и через него на тиристорный регулятор 20. и изменяют практически мгновенно дополнительный поток электрической энергии на величину, пропорциональную по амплидуте и противоположную по знаку данному управляющему сигналу. Например, при вклк)чении асинхронного двигателя дополнительный поток уменьщают на величину его активной мощности. В результате при неизменной электрической энергии, передаваемой электромагнитных муфт скольжения, увеличивают на ту же величину основной поток электроэнергии и восстанавливают тем самым частоту напряжения. Одновременно вторым управляющим сигналом с упреждающей форсировкой воздействуют посредством регулятора 18 тока

0 возбуждения электромагнитных муфт скольжения с целью изменения их скольжения и мощности, совпадающих по величине и знаку с изменением активной мощности нагрузки электрической сети; этот процесс протекает относительно медленно. Измеряют сравнительно медленное изменение ДШ (с помощью датчика 17 напряжения) напряжения на якорных обмотках электромагнитных муфт скольжения по мере регулирования их скольжения за счет действия второго управляющего сигнала, суммируют сиг.нал, пропорциональный этому изменению -с обратным знаком, с первым управляющим сигналом и воздействуют полученным суммарным сигналом на дополнительный поток электрической энергии, восстанавливая последний до исходного установивщегося значения.

При внезапном изменении скольжения и мощности электромагнитных муфт скольжения из-за колебаний нагрузки или часто0ты вращения главных двигателей измеряют изменение напряжения (с помощью датчика 17 напряжения) их якорных обмоток, суммируют алгебраически в устройстве 26 вычитания сигнал, пропорциональный этому изменению с обратным знаком, с другим

5 ранее поступавщим на это устройство сигналом, формируют управляющий сигнал на выходе устройства 26 вычитания, изменяют им дополнительный поток электрической энергии на величину, пропорциональную и

0 одинаковую по знаку изменению напряжения на якорных обмотках электромагнитных муфт скольжения, сохраняя тем самым без изменения основной поток электрической энергии и частоты напряжения длектрической сети. С целью исключения

5 влияния на указанный процесс сигнала, пропорционального кратковременному изменению основного потока электрической энергии, измеряемому датчиком 15.1 тока, задерживают прохождение этого сигнала благодаря включению конденсатора 32 на выходе этого датчика. Под действием естественных электромагнитных и электромеханических процессов, протекающих в электромагнитных муфтах скольжения, восстанавливают скольжение и мощность послед-5 них. Измеряют при этом обратные изменения напряжения якорных обмоток указанных муфт, получают сигнал этого изменения и воздействуют им на дополнительный поток энергии в противоположном направлении.

восстанавливая последний до установившегося исходного значения.

Таким образом, техническими преимуществами данного способа «регулирования частоты напряжения валогенераторной установки являются значительное увеличение быстродействия регулирования, исключение перегрузок потребителей электроэнергии и отключений некоторых из них при изменении режимов в и НТО-гребного комплекса снижение уровня реактивной мощности синхронного компенсатора на 30-40%.

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ НАПРЯЖЕНИЯ ВАЛОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ, содержащей подключенные к главным двигателям электромагнитные муфты скольжения с фазными якорными обмотками, связанными через тиристорный преобразователь частоты напряжения со звеном постоянного тока с электрической сетью, заключающийся в том, что передают электрическую энергию от электромагнитных муфт скольжения в электрическую сеть, измеряют отклонение частоты напряжения электрической сети от заданного значения и по сигналу рассогласования изменяют ток возбуждения электромагнитных муфт скольжения, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия процесса регулирования частоты напряжения валогенераторной установки, разделяют электрическую энергию, передаваемую от электромагнитных муфт скольжения,на два потока: основной, передаваемый в электрическую сеть, и дополнительный, передаваемый в регулируемую нагрузку, например, путем подключения последней через тиристорный регулятор в звено постоянного тока тиристорного преобразователя частоты напряжения при изменении нагрузки электрической сети измеряют величину и опредеделяют знак изменения ее активной мощности и первой производной реактивной мощности, формируют два управляющих сигнала: первый - пропорциональный алгебраической сумме измеренных сигналов, пропорциональных изменению величины и знака активной мощности и первой производной реактивной мощности нагрузки электрической сети, а также отклонению частоты напряжения последней, второй - пропорциональный алгебраической сумме первого сигнала и форсированного сигнала по первой производной реактивной мощности нагрузки электрической сети, первым управляющим сигналом изменяют дополнительный поток электрической энергии на величину, I пропорциональную по амплитуде и противоположную по знаку данному управ(Л ляющему сигналу, вторым управляющим сигналом с упреждающей форсировкой воздействуют на ток возбуждения электромагнитных муфт скольжения, измеряют изменение напряжения на якорных обмотках электромагнитных муфт скольжения, суммируют сигнал, пропорциональный данному изменению с обратным знаком, с первым О5 управляющим сигналом и воздействуют по лученным суммарным сигналом на дополнительный поток электрической энергии, восстанавливая последний до установивщегося исходного значения, при изменении скольоо жения и мощности электромагнитных муфт скольжения изменяют дополнительный поток электрической энергии на величину, пропорциональную и одинаковую по знаку изменению напряжения на якорных обмотках электромагнитных, муфт скольжения,сохраняя без изменения основной поток электрической энергии и частоту напряжения электрической сети.