Способ управления автономной электроэнергетической установкой Советский патент 1986 года по МПК H02P9/42 H02P9/44 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроэнергетических установках с высокими требованиями к качеству выходного напряжения.

Целью изобретения является улучшение качества стабилизации напряжения в переходных режимах работы.

На чертеже представлен пример конкретной реализации способа управлени автономной электроэнергетической установкой. Автономная электроэнергетическая установка содержит синхроиньй генератор 1, валом связанньй с первичным двигателем 2, а якорными обмотками через непосредственный преобразователь 3 частоты - с нагрузкой 4, Первый выход 5 источника 6 эталонных ,сигналов, на котором сформирован пер вый эталонный сигнал, соответствую,щий наименьшему заданному напряжению синхронного генератора, обеспечивающему получение выходного напряжения непосредственного преобразователя 3 частоты заданной величины и формы при номинальной нагрузке, подключен к первому входу первого элемента 7 сравнения, с вторым входом которого через фильтр 8 и выпрямитель 9 связан выход синхронного генератора 1. Выход первого элемента 7 сравнения, на котором сформирован первый сигнал рассогласования, через первьй вентиль 10 подключен к первому входу сумматора 11, выЯод которого связан с управляющим входом регулятора 52 возбуждения, силовой вход которого связан с выходом синхронного генератора 1, а выход - с обмоткой 13 возбуждения, в цепь которой включен дат чик 14 тока. Выход непосредственного преобразователя 3 частоты подключен через блок 15 коррекции к первому входу второго.элемента 16 сравнения, второй вход которого соединен с вторым выходом 17 источника 6 эталонных сигналов, на котором сформирован вто рой эталонный сигнал,соответствующий номинальному напряжению непосредстве ного преобразователя частоты. Выход второго элемента 6 сравнения, на котором сформирован второй сигнал рассогласования, подключен к управляющему входу системы 18 импульсно-фазового управления, вход синхронизации которой связан с выходом синхрон ного генератора 1, .а выход - с управляющим входом непосредственного

преобразователя 3 частоты. Третий выход 19 источника 6 эталонных сигналов, на котором сформирован третий эталонный сигнал, соответствующий минимальному току возбуждения, который в свою очередь соответствует определенному наименьшему заданному напряжению синхронного генератора, подключен к первому входу третьего элемента 20 сравнения, второй вход которого соединен с датчиком 14 тока, а выход через второй вентиль 21 - с вторым входом сумматора П. Устройство работает следующим образом. Первичный двигатель 2 приводит во вращение ротор синхронного генератора 1, которьш вьфабатьшает переменное напряжение высокой частоты, поступаюЩ через непосредственный преобразователь 3 частоты на нагрузку 4. С второго выхода 17 источника 6 эталонных сигналов через второй элемент 16 сравнения поступает на регулирующий вход системы 18 импульсно-фазового управления синусоидальный сигнал низкой частоты, который преобразуется с помощью системы 18 в серию импульсов, включающий вентили непосредственно преобразователя 3 частоты. В результате на выходе последнего формируется напряжение той же частоты, которое поступает на нагрузку 4 и через блок 15 коррекции - на первьй вход второго элемента 16 сравнения . В результате замыкается отрицательная обратная связь, стабилизирующая напряжение непосредственного преобразователя 3 частоты. Однако, для улучшения стабилизации выходного напряжения непосредственного преобразователя 3 частоты в динам11ке при набросе нагрузки 4 необходимо определенным образом регулировать напряжение синхронного генератора 1. Для управления напряжением синхронного генератора 1 измеряются ток возбуждения с помощью датчика 14 тока и его напряжение с помощью выпрямителя 9 и фильтра 8. Если величина нагрузки 4 превышает номинальную, то при сравнении первого эталонного сигнала с выхода 5 источника 6 эталонных сигналов с измеренным напряжением, последнее по модулю будет меньше или равно первому эталонному сигналу, поэтому полярность сигнала на выходе первого элемента 7 сравнения будет 3 поддерживать первый вентиль 10 в открытом состоянии и первьй сигнал рас согласования через сумматор 11 воздействует на управляющий вход регулятора 18 возбуждения. В результате будет осуществляться регулирование тока возбуждения синхронного генератора 1 с целью стабилизации его напряжения . При этом ток возбуждения будет превьшать (по модулю) величину третьего эталонного сигнала (с третьего выхода 19 источника 6 эталонных сигналов). Полярность третьего сигнала рассогласования (с выхода третьего элемента 20 сравнения) буде обратной для второго вентиля 21 и канал стабилизации тока возбуждения будет отключен. При величине нагрузки ниже номинального значения первый сигнал рассогласования поддерживает первый вентиль 10 в закрытом состоянии. При этом ток возбуждения меньше третьего этглорного сигнала (с третьего выхода 19 источника 6) и третий сигнал рассогласования (с выхода третьего элемента 20 сравнения) поддерживает второй вентиль 21 в открытом состоянии и воздействует через сумматор 11 на 1 егулятор 12, ст билизируя тем самым ток возбуждения генератора. Переключение каналов стабилизации происходит следующим образом. При уменьшении нагрузки 4 ниже но минального значения уменьшается ток в обмотках якоря синхронного генератора 1 и его напряжение стремится увеличиться. Отрицательная обратная связь по Напряжению генератора, замк нутая по контуру, синхронный генератор 1, выпрямитель 9, фильтр 8, первый элемент 7 сравнения, первьй вентиль 10, сумматор II, регулятор 12 возбуждения, обмотка 13 возбуждения, стремится поддерживать напряжение синхронного генератора I на заданном первым эталонным сигналом уровне и уменьшает ток возбуждения синхронного генератора. Это приводит к тому, что ток возбуждения становится меньше тока возбуждения, соответствующего наименьшему заданному напряжению синхронного генератора при номинальной нагрузке. При этом сигнал с датчика 14 тока становится меньше третьего эталонного сигнала, что изменяет полярность выходного сигнала 84 третьего элемента 20 сравнения на положительную, открывающую второй вентиль 21 и на регулирующий вход регулятора 12 возбуждения поступает управляющий сигнал и замыкается обратная связь, осуществляющая стабилизацию тока возбуждения в обмотке 13 возбуждения на уровне, определяемом третьим эталонным сигналом. Стабилизация тока возбуждения на уровне, соответствующем наименьшему допустимому напряжению генератора при номинальной нагрузке непосредственно преобразователя 3 частоты, вызьюает при меньшей нагрузке увеличение напряжения синхронного генератора 1, которое превышает величину, определяемую первым эталонным сигналом. Сигнал на выходе первого элемента 7 сравнения изменяет полярность на отрицательную, закрьшающую первый вентиль 10. В результате канал стабилизации напряжения синхронного генератора отключается. Аналогичным образом происходит переключение системы регулирования на режим стабилизации напряжения генератора при увеличении нагрузки 4 вьш1е номинальной. Изменения нагрузки от холостого хода до номинальной приводят к изменениям напряжения, соответствующим характеристике генератора при постоянном токе возбуждения. При этом напряжение генератора всегда остается вьщ1е минимально-допустимого при номинальной нагрузке, определяемого заданным током возбуждения. Изменения напряжения генератора компенсируются преобразователем частоты путем регулирования глубины модуляции сиг-;нала управления. При таком регулировании наброс любой нагрузки в диапазоне от холостого хода до номинальой не вызьшает снижения напряжения генератора ниже допустимого уровня, определяемого требованиями к напряению преобразователя, и составляет еличину, достаточную для стабилизаии выходного напряжения преобразоваеля на заданном уровне без регулиования тока возбуждения генераторе. оздаваемый таким образом запас по апряжению генератора позволяет сисеме управления НПЧ работать в линейом режиме без выхода на предельные глы управления и осуществлять быстое регулирование сигнала управления

преобразователя, тем самым уменьшая провалы его выходного напряжения,

При набросах нагрузки выше номинальной напряжение генератора снижается за максимально допустимый уровень и осуществляется дополнительное регулирование тока возбуждения. Однако, и в этих режимах провал в выходном направлении НПЧ будет уменьшенным, так как первоначальное снижение напряжения генератора будет меньше и регулировать ток возбуж;це- ния нужно будет в меньшем диапазоне. Уменьшение провалов в выходном напряжении преобразователя в динамике при набросе нагрузки улучшает качество стабилизации напряжения преобразователя частоты в переходных режимах. Это, в свою очередь, улучшает качество работы потребителей электрической энергии и повьш1ает надежность работы всей системы электроснабжения.

Таким образом, предлагаемый способ управления автономной электроэнергетической установки позволяет улучшить качество стабилизации напряжения преобразователя частоты в переходных режимах.

Фор. мула изобретения

Способ управления автономной электроэнергетической установкой, со держащей синхронный генератор, валом связанный с первичным двигателем, а якорными обмотками через непосредственный преобразователь частоты - с нагрузкой, заключающийся в том, что определяют наименьшее заданное напряжение синхронного генератора, обеспечивающее получение выходного напряжения непосредственного.преобразователя частоты заданной величины и формы при номинальной нагрузке, в

соответствии с которым формируют первьй эталонный сигнал, измеряют напряжение синхронного генератора и формируют первый сигнал рассогласова5 ния между ним и первым эталонным сигналом, в соответствии с первым сигналом рассогласования регулируют ток возбуждения синхронного генератора, измеряют вькодноа напряжение непо0 средственного преобразователя частоты, сравнивают его с вторым эталонным сигналом, соответствующим номинальному напряжению непосредственного преобразователя частоты, в резульS тате чего формируют второй сигнал рассогласования, в соответствии с которым регулируют напряжение непосредственного преобразователя частоты, измеряют ток возбуждения синхронного

0 генератора, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества стабилизации напряжения в переходных режимах работы, определяют минимальный ток возбуждения синхронного гене5 ратора, соответствующий определенному наименьшему напряжению синхронного генератора, формируют соответствующий данному минимальному току возбуждения третий эталонный сигнал

0 и, сравнивая последний с измеренным током возбуждения синхронного генератора, .формируют третий сигнал рассог- . ласования, в случае превышения третьим эталонным сигналом тока возбуж5 дения последний регулируют в соответствии с третьим сигналом рассогласования, в случае превьшения первым эталонным сигналом напряжения синхронного генератора регулируют ток

0 возбуждения в соответствии с первым сигналом рассогласования, а в случае выполнения обоих указанных условий peryniipyroT ток возбуждения в соответствии с суммой первого и третьего

5 сигналов рассогласования.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроэнергетических установках с вш:окими требованиями к качеству выходного напряжения. Целью изобретения является улучшение качества стабилизации напряжения в переходных режимах работы. Первичный двигатель 2 приводит во вращение ротор синхронного генератора 1, напряжение с выхода которого через непосредственный преобразователь 3 частоты поступает на нагрузку 4. Приводится способ управления автономной электроэнергетической установкой путем одновременного воздействия на синхронный генератор и непосредственный преобразователь частоты, позволяющий обеспечить высокое качество выходно- . го напряжений при изменениях нагрузки. 1 ил.