Устройство для автоматического управления комплексной нагрузкой синхронного генератора при параллельной работе с сетью Советский патент 1986 года по МПК H02J3/46 

1

Изобретение 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).

Цель изобретения - повышений точности регулирования заданной комплексной нагрузки.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - век торная диаграмма, поясняющая сущность устройства; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства; на фиг.4 (о. и 8) - вариант выполнения элемента задержки и его временные диаграммы; на фиг.З - временные диаг раммы, поясняющие работу контура управления вращательным моментом.

Устройство содерясит два контура управления. В контур регулирования тока возбу:едения входят два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, D -триггеры 3 - 5 и два элемента 6 и 7 временной задержки, В контур управления вращательным момен том приводного двигателя входят измеритель 8 активной мощности и два пороговых элемента 9 и 10. При этом измеритель активной нагрузки может быть вьшолнен в различных вариантах, например, как датчик 11 активного тока, либо в виде датчика 1 1 активного тока, в выходной сигнал которого вводится коррекция с датчика 2 напряжения в случае отклонения напряжения от номинального значения, которое задается вели чиной опорного напряжения 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 активной мощности,для чего однако, требуется значительное

036332

усложнение датчика, так как необходимо применение умножителя аналого- Bbix сигналов.. Устройством используется два сигнала - одноименные ток

5 1д и напряжение К .

Принцип поддержания заданной комплексной нагрузки, реализуемый устройством, поясняется на фи.2.

По каналу регулирования тока возШ буждения -осуществляется непосредственное измерение угла разности фаз Ср и подгонка его к заданному значению, чем и обеспечивается поддержание заданного значения коэффици- 15 ента мощности co scj и в переходных, и в установившихся режимах, как при изменении активной,, так и реактивной нагрузок.

По каналу регулирования вра20 щательного момента осуществляется измерение одним из известных спо- собов активной мощности и сравнение ее фактического значения с заданным значением.

25 В случае отклонения от заданного значения формируется управляющий сигнал на исполнительный электродвигатель, осуществляющий регулирование вращательного момен30 та в соответствующую сторону.

Устройство работает следующим образом.

По синусоидальным напряжениям, пропорциональным одноименному фазному току и напряжению (например, )дИ Ift) по переходам синусоид через ноль формирователи I и 2 формируют прямоугольные импульсы. В случае отстающего тока по переднему фронту импульса с формирователя 1 D -триггер 3 устанавливается в состояние логической I, так как на его О-вход подается сигнал логической

п, п

По переднему фронту импульсов с формирователя 2 D - триггер 3 устанавливается в HyjTeBoe состояние и удерживается в нем до окончания положительной пол1, волны 1д . Таким образом, в случае отстающего тока, на выходе триггера 3 отформировьшается импульс, длительность которого соответствует углу разности фаз между Здиид.

Отформованный импульс поступает на элемент 6 заданной временной задержки, длительностью задержки которого L и определяется заданная

3

величина угла с ,,(,. и соответственно заданное значение со5С| дд. Задержка осуществляется при подаче нулевого сигнала,по которому конденсатор начинает разряжаться через резистор (фиг.4|. При изменении входного сигнала на уровень логического О конденсатор мгновенно заряжается через диод.

Для согласования выхода элемента задержки с другими логическими элементами может использоваться какой-либо логический элемент, который одновременно вьтолняет функцию порогового элемента с порогом , соответствующим порогу срабатьшания самого логического элемента. В качестве такого порогового элемента может например, использоваться и непосредственно вход последующих элементов, в частности вход f -триггера 5.

При таком варианте осуществляется задержка только одного заднего фронта (фиг.З и 4) , т.е. в случае at ( импульс вообще не проходит через элемент задержки. В случае i.t C, после элемента задержки остается импульс ut ut-C|,

В случае, если , т.e. на выходе элемента 6 постоянно сохраняется уровень логической 1. Соответственно по переднему фронту импульса с выхода формирователя 2 в триггер 4 записьшается уровень логической 1, который поступает таким образом и на выход (.Вых.1) канала регулирования тока возбуждения. С Вых. управляющий сигнал поступает на исполнительньй электродвигатель , с помощью которого осуществляется изменение тока возбуждения в соответствующую сторону (в сторону увеличения) до тех пор, ок значение ср не достигает заданного значения . С помощью элемента 7 задержки реализуется заданная зона нечувствительности лср , необходимая для исключения постоянной реверсирования электродвигателя при незна- чительньпс отклонениях ср отСр,дд, что может снизить надежность систем регулирования.

Для получения зоны нечувствительности осуществляется выявление двух 3oncf ,)ср,дд+лср , что реализуется в устройстве при определении вхождения ut в зоны it Г, и , +L2 элементами 7 и 5.

03633

Как видно из диаграмм на фиг.З, в случае , к моменту прихода записьшающего переднего фронта на С-входы на D -входах триг- 5 геров 4 и 5 уровень логического О, Соответственно в оба триггера записывается уровень логического О, и на Вых.2 устанавливается уровень логической 1, 10 по которому исполнительное устрой- , ство осуществляет изменение тока возбуждения в соответствующую сторону (.уменьщение тока до тех пор,пока не уменьиится q до значения Cf дд +

15 + С -Ч н)-

В диапазонес,,дд1-Ь(, т.е.

в диапазоне С, « , + о , к моменту прихода переднего фронта на С -входы триггеров 4 и 5 на их D-входах 2Q 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.

25

При опережающем токе регулирова-ние осуществляется также, как и при qi- ц,дд , так как D-триггер постоянно находится в состоянии логического 0(Я-вход триггера является приоритетным, а так как записывающий передний фронт импульса по С-ВХОДУ попадает на момент, когда на R -вход приходит устанавливающий уровень логической 1, триггер ос30

35

тается в неизменном нулевом состоя. нии). Соответственно формируется так же, как и q д, управляющий сигнал только на Вых.. 1 .

Таким образом, осуществляется поддержание заданного постоянного углая д.

Измерительный преобразователь 8 одним из известньк способов формирует на своем выходе уровень напряжения Up . На фиг.1 приведен один из вариантов получения напряжения и р, пропорциональногЬ активной мощности в диапазоне небольших измене- .

НИИ напряжения (-10%) и постоянного активного тока Зд . Датчик 11 активного тока формирует на своем выходе напряжения, соответствующее д , а датчик напряжения - напряжению II .

На операционном усилителе 13 определяется сумма

Up4u-u,).Kift uUfVift,

где (JOP - опорное напряжение, соответствующее номинальному значению напряжения;

К - коэффициент пропорциональности.

Предлагаемый вариант получения Up является достаточно простым, но неуниверсальным, так как ориентирован под постоянное заданное значение активной мощности Р. Поэтому при необходимости частой перестройки Еиелесообразно использованиеизме- рителя основногона перемножении д U-,

Выходное напряжение поступает на два пороговых элемента 9 и 10

036336

в которых осуществляется сравнение с двумя пороговыми напряжениями UT,, иУп (фиг.5) . В случае (l(T.e. Р Р.,|дд1 формируется на Вых.З управ- 5 ляющий сигнал на исполнительный электродвигатель, осуществляющий увеличение подачи топлива и соответственно вращательного момента. В

случае Up Н)„(т.е. ) 10 где йРц - заданная зона нечувствительности) формируется на Вых.4 управляющий сигнал, по которому осуществляется уменьщение подачи топлива и соответственно вращатель- 15 ного момента.

Фш. 1

4-Л

Оых.

Sbu.

Фиг.1

1ПГ7

г

г

л

-МI

f

Н)

.

«V4

Составитель К.Фотина Редактор О.Головач Техред А.Кикемезей Корректор М.Демчик

- - - -. -ta.-« -I I- -«« - « --«.« - .1 |-.« - ...

Заказ 8426/57 Тираж 619Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5 .

Филиал ГШП Патент, г.Ужгород, ул. Проектная, 4