Регулятор возбуждения для синхронных машин Советский патент 1986 года по МПК G05B13/02 

«

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования, предназначено преимущесвенно для,автоматического регулирования возбуждения синхронных машин малой и средней мощности, работающих в двигательном и генераторном режимах, и может быть использовано для стабилизации скорости электроприводов и других устройств автоматизации энергетики.

Целью изобретения является повышение качества регулирования.

На чертеже представлена блок-схма предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит первый 1,второй 2 и третий 3 входы, на которые поступают соответственно напряжение синхронной машины (СМ), ток статора и ротора, первое 4, второе 5, третье 6 и четвертое 7 согласующие устройства (элементы), первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 измерительные преобразователи (мерители) , дифференцирующее устройство 12, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертьш 16. масштабные

элементы, первый сумматор 17,блок 18 выбора большего напряжения, четвертый вход 19, подключаемьш к источнику опорного напряжения, второй сумматор 20, первый 21, второй 22 и третий 23 вентили, первый 24, второй

,25 и третий 26 ключевые элементы, интегратор 27, усилитель 28,третий сумматор 29, пятый вход 30, подклю- чаемьй к источнику опорного напряжения, исполнительный блок 31 и выход

32 регулятора.

Регулятор работает следующим образом.

Напряжение синхронной машины поступает через вход 1 регулятора на первый вход согласующего элемента 4

.и вход согласующего элемента 5, Напряжение, пропорциональное току статора СМ, поступает через вход 2 регулятора на второй вход согласующего элемента 4 и вход согласующего элемента 6. Переменное напряжение, пропорциональное току ротора, формируемое индукторным датчиком тока ротора бесщеточной системы возбуждения, поступает через вход 3 регулятора на вход согласующего элемента 7, Через первый вход согласующего элемента 4 осуществляется (Ьормирова- .ние требуемой фазы синхронизирующе

5

0

го напряжения при помощи согласующего трансформатора напряжения и RC- фазовращателя. Это напряжение поступает на синхронизирующий вход измерительного преобразователя 8 реактивной составляющей тока статора. Через второй вход согласующего элемента 4 при помощи согласующего трансформатора тока и настраиваемых делителей напряжения на подстроечных резисторах осуществляе1тся согласование измеряемого тока со слаботочными входами измерителя 8. Через вход согласующего элемента 5 при помощи согласующего трансформатора напряжения и настраиваемого делителя напряжения на подстроечном резисторе осуществляется согласование регулируемого напряжения со слаботочньми входами измерителя 9. При помощи согласующего трансформатора тока и делителя напряжения на подстроечном резисторе согласующего элемента 6 обеспечивается согласование измеряемого тока со слабо- точными входами измерителя 10. Согласующим элементом 7 при помощи one- рационного усилителя и делителя напряжения на подстроечном резисторе и других элементов осуществляется 0 согласование входных цепей измерителя 11 тока ротора с высокоомной выходной цепью индукторного датчика тока ротора бесщеточкой системы возбуждения . 5 В регуляторе используется один

тип интегрирующих измерительных пре- . образователей, имеющих два входа - синхронизирующий и измеряющий. На выходе таких измерителей формирует- 0 ся постоянное напряжение, пропорциональное среднему значению измеряемого параметра за 1саждую его половину периода.

45 Выходное напряжение измерителя 8 через масштабный элемент 13 поступает на первый вход сумматора 17. Выходное нап:ряжени а измерителя 9 поступает через масштабный элемент 14

50 (в соответствующей пропорциональности) на второй вход сумматора 17.Выходное напряжение этого сумматора поступает на первый вход блока 18 выбора большего напряжения. На вто55 рой и третий входы блока 18 через масштабные элементы 15 и 16 поступают выходные напряжения соответственно измерителей 10 и 11.

10

t5

20

25

31278807

Блок 18 собран на операционных усилителях и полупроводниковых вентилях. Причем вентили включены в цепь отрицательной обратной связи этих усилителей. Аноды всех, вентилей соединены с инвертирующими входами операционных усилителей, которые образуют первый выход блока 18. Этот выход подключен к первому входу сумматора 20.Неинвертирующие входы операционных усилителей являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока 18. Выходы операционных усилителей являются соответственно BTopbJM, третьим и четвертым выходами блока 18, которые через вентили 21-23 электрически связаны соответственно с вторыми управляющими входами ключевых элементов 24- 26. Выход первого источника опорного напряжения положительной полярности подключен к второму входу 19 сумматора 20. Выход этого сумматора подключен к первым коммутирующим входам ключевых элементов 24-26 и одному из входов сумматора 29. Первые коммутирующие выходы ключевых элементов подключены соответственно к первым, вторым и третьим входам интегратора 27 и усилителя 28.

Интегратор и усилитель выполнены на операционных усилителях. Причем их коэффициенты передачи по первым, торым и третьим входам выбираются амостоятельными подстроечными реисторами. Выходы интегратора и усиителя подключены к соответствующим ходам сумматора 29.

На вход дифференцирующего устойства 12 поступает выходное наряжение измерителя 9. Выход этого стройства подключен к второму комутирующему входу первого ключевоо элемента, а его второй коммутиующий выход подключен к одному из ходов сумматора 29. На один из ходов последнего также подается наряжение, з.адающее напряжение холосого хода от второго источника опорого напряжения. Выход сумматора 29 50 одключен на вход исполнительного лока 31, выход которого подсоединен выходу регулятора.

В состав исполнительного блока ходят однофазньп преобразователь остоянного напряжения на четырех иристорах, формирователи импульсов апряжения управления этими тирис30

35

40

45

55

то ст ни фа ни

тел пол тра ков

хро нап вто нап а н пол тат тил вых ств ды а к кну клю пря ва паю дов вые ля уси ент тре лир зак в з го эле

ку тре 18 тел соо ем нос вход 24 замк ние чере толь инте этих ройс напр миро

10

t5

20

5

0

0

5

0

5

5

торами и другие формирующие устройства, которыми осуществляется ограничение максимальной и минимальной фаз управляющих импульсов напряжения тиристорами.

Сумматоры 17, 20 и 29, формирователи и другие элементы регулятора вы полнены на операционных усилителях, транзисторах и других полупроводниковых элементах.

В нормальном режиме работы синхронной машины (режим стабилизации напряжения по заданному закону) на втором выходе блока 18 формируется напряжение отрицательной полярности, а на третьем и четвертом выходах - положительной полярности. В результате вентили 22 и 23 закрыты, а вентиль 21 открыт. При таком состоянии выходных напряжений блока 18 соответствующие коммутирующие входы и выходы ключевого элемента 24 замкнуты, а ключевых элементов 25 и 26 разомкнуты. Благодаря такому состоянию ключевого элемента 24 выходные напряжения дифференцирующего устройства 12 и второго сумматора 20 поступают соответственно на один из входов третьего сумматора 29 и на первые входы интегратора 27 и усилителя 28. По этим входам интегратора и усилителя ОШ1 имеют такие коэффициенты паредачги, которыми формируются требуемые показатели качества регу-. лирования напряжения по заданному закону.- Причем закон регулирования в зависимости от величины реактивного тока статора задается масштабным элементом 13.

В режимах перегрузки либо по току статора, либо по току ротора на третьем или четвертом выходах блока 18 формируется напряжение отрицательной полярности, а на втором и соответственно четвертом или третьем выходах - положительной полярности. В результате коммутируюпще входы и выходы ключевых элементов 24 разомкнуты, а элементов 25 и 26 замкнуты. Поэтому выходное напряжение второго сумматора 20 поступает, через ключевые элементы 25 или 26 только на вторые или третьи входы интегратора 27 и усилителя 28. В этих режимах дифференцирующее устройство 12 и канал регулирования напряжения отключены. Причем для формирования требуемых показателей качестна регулирования либо тока ротора, либо тока статора по вторым и третьим входам интегратора 27 и усилителя 28 они имеют свои самостоя- тельные коэффициенты передачи,

Предлагаемый регулятор позволяет повысить показатели качества регулирования предусмотренных параметров синхронной машины.

Ф о р м ула изобретения

Регулятор возбуждения для синхронных машин, содержащий последова- тельно соединенные первое согласующее устройство, первый измерительньй преобразователь 5 первый масштабньш элемент, первый сумматор, блок выбора большего напряжения и в:торой сум- матор, подключенный вторым входом к выходу первого источника опорного напряжения, последовательно соединенные второе согласующее устройство, второй измерительный гфеобразо- ватель и второй масштабный: элемент, подключенный выходом к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные третье согласующее устройство, третий измерительньй преобразователь и третий масштабный элемент, подключенный выходом к второму входу блока выбора большего напряжения, последовательно соединенные чет вертое согласующее устройство,четвертый измерительньй преобразователь и четвертый масштабньй элемент, под- ключенньй выходом к третьему входу блока выбора большего напряжения,пос . ледовательно соединенные интегратор и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу усилителя

Редактор О. Юрковецкая Заказ 6835/45

Составитель В. Кузин

Техред М.Ходанич Корректор А. Обручар

Тираж 836 Подписное ВНИИПИ Государственного.комитета СССР

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

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

а третий вход - к выходу второго источника опорного напряжения, выход третьего сумматора через исполни- тельньй блок подключен к выходу регулятора, выход второго измерительного преобразователя подключен к входу дифференцирующего устройства, . первьй вход регулятора соединен с первым входом первого согласующего устройства и вторым входом второго согласующего устройства, второй вход регулятора - с вторым входом первого согласующего устройства и входом третьего согласующего устройства, а третий вход регулятора - с входом четвертого согласующего устройства, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, он содержит последовательно соединенные первьй вентиль и первый ключевой элемент, последовательно соединенные второй .вентиль и второй ключевой элемент, последовательно соединенные третий вентиль и третий ключевой элемент, входы первого, второго и третьего вентилей подсоединены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам блока выбора большего напряжения, выход второго сумматора соединен с четвертьзм входом третьего сумматора и вторыми входами первого, второго и третьего ключевых элемен- тов, первые выходы которых соеди- -нены соответственно с первыми,вторыми и третьими входами усилителя и интегратора, первый вход первого ключевого элемента соединен с выходом дифференцирующего устройства, а второй выход - с пятым входом третьего сумматора.

Изобретение относится к автоматическому регулированию возбуяде- ния синхронных машин, работающих в двигательном и генераторном режимах. Цель изобретения - повьшение качества регулирования. Регулятор содержит входы 1,2,3,19,30, согласующие устройства 4,5,6,7, измерительные преобразователи 8,9,10,11, дифференцирующее устройство 12, масштабные элементы 13, 14, 15, 16, сумматоры 17, 20, 29, блок выбора большего напряжения 18, вентили 21, 22, 23, ключевые элементы 24, 25, 26, интегратор 27, усилитель 28, исполнительный блок 31, выход 32. Положительный эффект достигается за счет введения элементов 21-26 и новых связей.1 ил. Ш N9 vl 00 00 31 32