Устройство для управления параллельной работой генераторов Советский патент 1987 года по МПК H02J3/46 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении параллельной работой например, судовых генераторов с квазистатическими внешними характеристиками.

Цель изобретения - повьщение точности поддержания напряжения на шинах станции и распределении ее нагруз- Q рез переключающие контакты 61-63 ки.линейных контакторов генераторов 1-3

На фиг,1 .представлена структурная (прямое состояние) соответственно с схема устройства для управления парал- выходами пороговых элементов 16 - 18 лельной работой генераторов; на фиг,2- , либо через четвертые замыкающие кон- структурная схема блока динамического 15 64 - 66 реле 34 - 36 с прямым приоритета.

Устройство (фиг.1) содержит синхронные генераторы 1 - 3 с замыкающими блок-контактами их линейных контакторов 4 - 6 и возбудители 7-9,

20

выходом RS-триггера 45. Выход элемента 22 сравнения соединен соответственно через пятые размыкающие контакты 67 - 69 реле 34 - 36, переключающие контакты 70 - 72 реле 31-33 (прямое состояние) и переключающие контакты 61 - 63 линейных контакторов генераторов 1 - 3 (инверсное состояние) с входами: усилителей 13 - 15

в цепях возбуждения которых включены последовательно силовые ключи 10-12 с входами для подключения к выходам возбудителей 7 - 9 и к входам усили30

35

40

телей 13-15, Устройство содержит так- 25 Выход RS-триггера 44 соединен соот- же пороговые элементы 16-18 с входами для подключения к шинам 19 с нагрузкой 20, элементы 21 и 22 сравнения и блок 23 формирования очереди и фиксации первого и второго места в ней, куда входит блок 24 динамического приоритета, ключи 25 - 30, реле 31-33 для фиксации первого места в очереди и реле 34 - 36 для фиксации второго места в очереди. Выход элемента 21 сравнения соединен с вторым входом элемента И 3-7 через инвертор 38 с вторым входом элемента И 39, где первые входы элементов И 37 и 39 со.единены через первые замыкающие контакты 40 - 42 реле 34 - 36 к выходам соответственно пороговых элементов 16 - 18, а также через инвертор 43 с R-входами триггеров 44 и 45, S-входы-которых соединены соответственно с выходами элементов 37 и 39. Первый вход элемента 21 сравнения соединен через вторые замыкающие контакты 46 - 48 реле 31 - 33 с выходами соответственно возбудителей 7-9. Второй вход элемента 21 сравнения соединен с первым входом элемента 22 сравнения и через первые замыкающие контакты 49 - 51 реле 34 - 36 с выходами соответственно возбудителей 7-9. Второй вход элемента 22 сравнения соединен через третьи замыкающие контакты 52 - 54 реле 31 - 33 и cooTBeTCTeeHtio попар45

50

55

ветственно- через переключающие контакты 70 - 72 (инверсное состояние) и переключающие контакты 61-63 (инверсное состояние) линейных контакторов генераторов 1 - 3 с в.ходами соответственно усилителей 13 - 15.

Блок 24 динамического приоритета (фиг.2) содержит девять элементов И 73 - 81, шесть элементов НЕ 82-87 и три сумматора 88 - 90 по модулю 2.

Заявки на формирование очереди поступают на вход блока 24 по мере включения генераторов 1 - 3 на парал лельную работу. Факт заявки отождест вляется приходом потенциала напряжения при замыкании соответствую1цих блок-контактов 4-6 линейных контак торов генераторов 1-3.

Рассмотрим работу блока динамичес кого приоритета на примере последовательного включения генераторов 1-3 к шинам 19, В исходном состоянии блока 24 входных и выходных сигналов нет. При включении генератора 1 на ишны 19 срабатывает блок-контакт линейного контактора 4 генератора 1 и на первьй вход блока 24 приходит сигнал Х , который проходит на оба входа элементов 79 и 88 через элементы 76 и 77, так как в данный момент времени на выходах элементов 82 и 83 сформирована 1. Срабатывает элемент 79, т,е, генератор 1 занял не первое место Б очереди. При этом

13342672

но через вторые замьжающие контакты 55 и 56 реле 35 и 36, третий замыкающий контакт 57 реле 36 и второй замыкающий контакт 58 реле 34, третьи замыкающие контакты 59 и 60 реле 35 и 34 с выходами соответственно пар возбудителей 9и8,7и9,7и8. Входы усилителей 13 - 15 соединены че(прямое состояние) соответственно с выходами пороговых элементов 16 - 18 либо через четвертые замыкающие кон- 64 - 66 реле 34 - 36 с прямым

выходом RS-триггера 45. Выход элемента 22 сравнения соединен соответственно через пятые размыкающие контакты 67 - 69 реле 34 - 36, переключающие контакты 70 - 72 реле 31-33 (прямое состояние) и переключающие контакты 61 - 63 линейных контакторов генераторов 1 - 3 (инверсное состояние) с входами: усилителей 13 - 15,

0

5

0

5 Выход RS-триггера 44 соединен соот-

5

0

5

ветственно- через переключающие контакты 70 - 72 (инверсное состояние) и переключающие контакты 61-63 (инверсное состояние) линейных контакторов генераторов 1 - 3 с в.ходами соответственно усилителей 13 - 15.

Блок 24 динамического приоритета (фиг.2) содержит девять элементов И 73 - 81, шесть элементов НЕ 82-87 и три сумматора 88 - 90 по модулю 2.

Заявки на формирование очереди поступают на вход блока 24 по мере включения генераторов 1 - 3 на параллельную работу. Факт заявки отождествляется приходом потенциала напряжения при замыкании соответствую1цих блок-контактов 4-6 линейных контакторов генераторов 1-3.

Рассмотрим работу блока динамического приоритета на примере последовательного включения генераторов 1-3 к шинам 19, В исходном состоянии блока 24 входных и выходных сигналов нет. При включении генератора 1 на ишны 19 срабатывает блок-контакт линейного контактора 4 генератора 1 и на первьй вход блока 24 приходит сигнал Х , который проходит на оба входа элементов 79 и 88 через элементы 76 и 77, так как в данный момент времени на выходах элементов 82 и 83 сформирована 1. Срабатывает элемент 79, т,е, генератор 1 занял не первое место Б очереди. При этом

1

накладывается запрет на прохождение сигналов через элементы 73 и 74, пос кол.:,:- . -на выходах элементов 85 и 86 присутствует О.

При включении генератора 2 через замыкающий блок-контакт 5 линейного контактора генератора 2 на второй вход блока 24 приходит сигнал X , который лроходит через элемент 78 на входы элементов 80 и 89, так как на выходе элемента 84 сформирована 1. Одновременно с этим накладывается запрет на срабатывание элемента 75, поскольку на выходе элемента 87 присутствует О, Срабатывает элемент 89, т.е. генератор 2 занял второе место в очереди. Элемент 80 не срабатывает, так как на его входе присутствует О с вькода элемента 73.

При включении генератора 3 через замыкающий блок-контакт 6 линейного контактора генератора 3 на третий вход блока 24 приходит сигнал Х, который никуда не проходит, так как элементы 74 и 75 закрыты (запрет). Элементы 81 и 90 по входам имеют О Таким образом, сформировалась очередь, первое место которой занимает генератор 1 (элемент 79 возбуждения) второе место занимает генератор 2 (элемент 89 возбужден), третье место занимает генератор 3 (элемент 81 не возбужден).

Рассмотрим режим сдвига очереди. Пусть генератор 1 отключился от шин станции, т.е. . На выходе элементов 76, 77, 79 образуется О, а на выходе элементов 85 и 86 1, что снимает запрет на срабатывание элементов 73 и 74, которые срабатывают, так как 1. Это приводит к срабатыванию элементов 80 и 90. Теперь генератор 2 занимает первое место в очереди (элемент 80 возбужден), а генератор 3 - второе место в очереди (элемент 90 возбужден). Третье место в очереди свободно. Отключим также генератор 2, что соответствует . На выходе элементов 73, 78, 80 обра- зуется О, а на выходе элемента 87 1, что снимает запрет на срабатывание элемента 75, который срабатывает и возбуждает элемент 81. Теперь генератор 3 занимает первое место в очереди, а второе и третье места свободны. Отключению генератора 3 соответствует . На выходах элементов

34267

74, 75, 81 образуются О, а элемента 87 1.

Таким образом, наступило исходное состояние блока 24, когда на выходах элементов 82 - 87 сформирована 1, а на оставшихся элементах О.

Сигналы с выхода блока 24 (фиг.1) через ключи 25 - 30 возбуждают соот- 0 ветственно реле 31 - 36, которые фиксируют в текущий момент времени генераторы, занимающие первое и второе места в очереди. В исходном состоянии блока 24 все реле отключены, 15 Пороговые элементы 16 - 18 реализуют порогрвые функции Р., J

р , J1, Ur; .,. ;

10. г. .;.

где Ur.

и

зод.,

-текущие напряжения на выходах генераторов 1-3;

-установка заданного напряжения пороговых элементов.

В автономном режиме работы генераторов 1 - 3 сигналы пороговых эле- ментой 16 - 18,, усиливаясь усилителями 13 - 15, через силовые ключи 10-12 управляют током возбуждения генераторов, поддерживая напряжение на их выходах равным Usa.. .

Элементы 21 и 22 сравнения реализуют пороговые функции Р м . и Р . J

1- i-к

Р (bV, . V.;. : V;.,,- о, V,- Vj;

р 1, V. 7,V,,; Ч. -lo, V.

5

0

где Vj - напряжение возбуждения генератора, занимающего первое место в очереди; V. - напряжение возбуждения генератора, занимающего второе место в очереди; V - напряжение возбуждения генератора, заниманщего третье место в очереди. Значения i, j, k определяются номерами генераторов, занимакнцих соответственно первое, второе и третье места в очереди подключения генераторов к шинам 19.

Пусть к шинам 19 подключен генератор 1, занимакнций первое место в очереди (i 1, j О, k 0). Срабатывают переключающий контакт 61 и реле 31, которое замыкакнцим контактом 40 подключает выход порогового

элемента 16 к выходу элементов ИЗ и 39 и.через инвертор 43 к R-входам треггероБ 44 и 45. На первый вход элемента 21 сравнения поступает через замыкающий контакт 46 реле 31 напряжения V с выхода возбудителя 7, что вызывает срабатывание элемен та 21 и Формирование пороговой функ цииРу, . 1 „ Пусть .Up /Ujc, . 5 тогда на выходе элемента 16 формируется пороговая функция PU - f

на входе элемента

10

Появление цвух 1

дения генераторов 1 и 2 приводит к тому, что напряжение на шинах 19 становится больше Ujn,. . Так как Р 1 и ГУ 1, срабатывает элемент 37, устанавливая прямой выход триггера 44 в 1, которая по описанной цепи управления вызывает уменьшение возбуждения генератора 1. При этом часть нагрузки 20 передается-на генератор 2 (идет перераспределение нагрузки. Через некоторое время напряжение возбуждения .генератора 2 станет больше напряжения возбуждения генератора 1.

выкоде триггера 4.4, которая через 15 Р ° инвертор 38 перекпючающий контакт 70 (инсзрсиое срабатывает элемент 39, устанавливая

прямой выход триггера 45 в 1, кото рая по описанной цепи управления вызывает уменьшение возбуждения генератора 2. По мере уменьшения возбз ж- дений генераторов 1 и 2 напряжение на шинах 19 станет меньше Ujpi/v. . При этом .(,, 0, Триггеры 44 и 45 при- ходят в исходное состояние, вызывая 25 одновременное увеличение возбуждения генераторов 1 и 2 и т.д., происходит управление параллельной работой ведуч щих генераторов 1 и 2 по методу экст-ч ремального генератора с настройкой на максимум.

Подключим к шинам 19 генератор.3, занимающий третье место в очереди (i 1, j 2, k 3), Срабатывает переключающий контакт 63« На второй реле 35; к отор ое за шающим контактом „ вход элемента 22 сравнения через заf дinTTTwij S7 гютто 1 vi

50 подключает выход возбудителя 8 к

37 вызьгаает установку 1 на прямом

состояние) и переключающий контакт 61 (инверсное состояние)j усиливаясь- по мощности усилителем 13, управляет работой силового ключа 10, изменяюще- - го ток возбуждения возб.удителя 7 в сторону уменьшения напряжения генератора 1. Как только Up , , порого - вая функция Р:у 0 через инвертор 43 устанавливает триггер 45 в исходное состояние,-что приводит к увеличению тока возбуждения генератора 1,

Таким образом, происходит поддержание напряжения на шинах 19, питающихся только от генератора 1,

Подключим к шинам 19 генератор 2j занимающий соответственно второе .то в очереди (i 1 j 2, k 0) Срабатывают переключающий контакт 62 и

20

30

мыкающий контакт 52 реле 31 и замыкающий контакт 55 реле 35 подается напряжение V с выхода возбудителя 9. В первый момент времени напряжение возбудителя 8 больше напряже1шя возбудителя 9, Тое. PV-. 1. Логичес- кая 1 с выхода элемента 22 сравнения через размыкающий контакт 69 реле 36, переключающий контакт 72 (прямое состояние) и переключающий конвторому входу элемента 21 сравнения В.первый момент времени генератор 2 еще не взял на себя нагрузку его напряжение возбуждения меньше чем у генератора 1, Тве, Ру 1 Считаем что напряжение на шинах 19 меньше заданного, 1чео Р.у, ;0„ При этом на R-входы триггеров 44 и 45 поступает 1, которые устанавливают последние в исходное состояние о Логический О с выхода триггера 44 через переключа ющий контакт 70 реле 31 (инверсное состояние)., переключающий контакт 61 (инверсное состояние), ускшитель силовой ключ 10 и возбудитель 7 увв - личивает возбуждение генератора 1 Одновременно с этим О с выхода триггера 45 через замыкаюлсий контакт 65 реле 35, переключающий контакт 62 (инверсное состояние) усилитель 14, силовой ключ 11 и возбудитель 8 увеличивает возбуждение генератора 2, Одновременно увеличение возбужПодключим к шинам 19 генератор.3, занимающий третье место в очереди (i 1, j 2, k 3), Срабатывает переключающий контакт 63« На второй вход элемента 22 сравнения через заАЛ ттг дinTTTwij S7 гютто 1 vi

мыкающий контакт 52 реле 31 и замыкающий контакт 55 реле 35 подается напряжение V с выхода возбудителя 9. В первый момент времени напряжение возбудителя 8 больше напряже1шя возбудителя 9, Тое. PV-. 1. Логичес- кая 1 с выхода элемента 22 сравнения через размыкающий контакт 69 реле 36, переключающий контакт 72 (прямое состояние) и переключающий контакт 63 (инверсное состояние) подается на усилитель 15, где усиливается по мощности и далее управляет работой силового ключа 12 в сторону увеличения напряжения возбудителя 9.

при этом ведомый генератор 3 начина-. ет брать на себя часть нагрузки 20, разгружая генераторы 1 и 2 и т.д.

Отключим генератор 1 от шин 19 (автономный режим), что приведет к переключениям в блоке 23. Срабатывают реле 32 и 36, следовательно генераторы 2 и 3 заняли первое и второе места 3 очереди (i 2, j 3, )о

7 , 1 Замыкающий контакт 41 рале 32 подключает выход порогового элемента 17 (Ру ) к входу элементов И 37 и 39. Замйк, -здай контакт 47 реле 32 и замыкающий контакт 50 реле 36 подключают к входам элемента 21 сравнения выходы возбудителей 8 и 9.

Пусть текущее напряжение больше Ujd, и напряжение на возбудителе 9 больще, чем на возбудителе 8. При Ьтом PC/, 1 PV О Срабатывает элемент И 39, ус -анавливая прямой выход триггера 45 в 1. Логическая 1 через замыкающий контакт 66 реле 36, переключающий контакт 63 (инверсное состояние), усиливаясь по мощности усилителем 15, управляет ключом 12, уменьшая возбуждение генератора 3. По мере уменьшения возбуждения генератора 3 срабатывают элемент 21 и элемент 37, устанавливая прямой выход триггера 44 в 1, которая через переключающий контакт 71 реле 32 (инверсное состояние), переключающий контакт 62 (инверсное состояние), выдает команду на уменьшение возбуждения генератора 2. Через некоторое время напряжение на шинах 19 становится меньше Uj (Ру 0) Логическая 1 с выхода инвертора 43 устанавливает триггеры 44 и 45 в исходное состояние. Сигналы с выходов триггеров 44 и 45 по описанным цепям выдают команды на одновременное увеличение напряжений возбуждения генераторов 2иЗит. д. , происходит управление параллельной работой ведущих генераторов 2 и 3 по методу экстремального генератора с настройкой на максимум.

При отключении генератора 2 от шин 19 (автономный режим) в блоке 23 вновь происходит переключение. Срабатывает реле 33, указывая, что генератор 3 занял первое место в очереди (i 3, j 0, k 0). Замыкающий контакт 48 реле 33 подключает на вход элемента 22 выход возбудителя 9, напряжение выхода которого всегда больше соответствующих напряжений возбудителей 7 и 9, так как генераторы 1 и 2 работают в холостом режиме, т.е. Ру . 1. В случае, когда Р 1, Up 7/Uja. , срабатывает элемент 37, который устанавливает на прямом выходе триггера 44 1, которая через переключающий контакт 72 реле 33 (инверсное состояние), переключающий

342678

контакт 63 (инверсное состояние), усилитель 15, ключ 12 уменьшает напряжение на выходе генератора 3 и т.д.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет объединить в качестве ведущего генератора два, например, равных по мощности генератора, которые занимают первое и второе места в

10 очереди подключения генераторов к шинам станции.

В такой системе повышается точность управления параллельной работой генераторов; уменьшаются провалы

15 напряжения на шинах станции за счет увеличения мощности генераторов,принимающих на себя в первое время включаемую дополнительную нагрузку, уменьшается вероятность выхода из стрвя

20 ведущего генератора. Включение на параллельную работу может идти в любой последовательности. Блок формирования очереди может вести индикацию формирования очереди и учет рабочего

25 времени работы генераторов. Устройство допускает любой вид в синхронизации;

Формула изобретения

30 .

Устройство для управления параллельной работой генераторов, содержащее синхронные генераторы с замыкающими блок-контактами их линейных контакторов и возбудителями, пороговые элементы по числу генераторов с входными зажимами для соединения с выходами генераторов, усилители и ключевые элементы в цепях возбуждения воз,Q будителей каждого генератора, причем выходы усилителей соединены с одним из входов соответствующих ключевых элементов, вторые входы которых предназначены для подключения к выходу своих возбудителей, дйа элемента сравнения, блок формирования очереди, содержащий в себе блок динамического приоритета, три ключа и три реле, где входы блока динамического приоритета через замыкающие блок-контакты линейных контакторов генераторов подключены к клемме с потенциалом напряжения, а выходы блока через ключи соединены соответственно с первым, вторым и третьим реле фиксации первого места в очереди, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания напряжения на шинах станции и распределения ее наг50

55

рузки, в него введены два КЗ-триггера, два двухвходовых элемента И, два инвертора, переключающие контакты линейных контакторов, а блок формирования очереди снабжен тремя сумматорами по модулю 2, тремя ключами и тремя реле с контактами, причем входы ключей соединены с выходами сумматоров по модулю 2 блока динамического приоритета, а выходы соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым реле фиксации второго места в оаереди, при этом выходы пороговых элементов соединены через соответствующие первые замыкающие контакты первого, второго и третьего реле с первыми входами первого и второго элементов И и через первый инвертор с R-входами первого и второго триггеров, выходы возбудителей через соот-- ветствующие вторые замыкающие контакты первого, второго и третьего реле подключены к первому входу первого элемента сравнения и через соответствующие вторые замыкающие контакты четвертого, пятого и шестого реле соединены с вторым входом первого и первьм входом второго элемента сравнения, второй вход второго элемента сравйения через третий замыкающий контакт первого реле соединен с выходом третьего возбудителя через вто рой замыкающий контакт пятого реле и с выходом второго возбудителя через второй замьжающий контакт шестого реле, второй вход второго элемента сравнения через третий замыкаюйр1й койтакт второго реле соединен также С выходом первого возбудителя через третий замыкающий контакт шестого реле и с выходом третьего возбудителя через второй замыкающий контакт четвертого реле, второй вход второго элемента сравнения через третий замыкающий контакт третьего реле соеди- . нен также с выходом первого возбуди0

5

теля через третий замыкающий контакт пятого реле и с вьпсодом второго воз-, будителя через третий замыкающий контакт четвертого реле, выход первого элемента сравнения соединен с вторым входом первого элемента И и через второй инвертор с вторым входом второго элемента И, .выходы первого и второго элементов И соединены с S-- входами соответственно.первого и второго RS-триггеров, вход первого усилителя соединен через переключающий контакт линейного контактора первого генератора с выходом первого порогового элемента либо через четвертый замыкающий контакт четвертого реле с прямым выходом второго RS-триггера, а также через четвертый переключающий контакт первого.реле и пятый размыкающий контакт четвертого реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым выходом первого RS-триггера, вход второго усилителя соединен

5 через переключающий контакт линейного контактора второго генератора с выходом второго порогового элемента либо через четвертый, замыкающий контакт пятого реле с .прямым выходом

Q второго RS-триггера, а также через четвертый переключающий контакт второго реле и пятый размыкающий кон такт пятого реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым выходом первого RS-триггера, вход третьего усилителя соединен через переключающий контакт линейного кон1 актора третьего генератора с выходом третьего порогового элемента либо черег; четвертый замыкающий контакт шестого реле с прямым выходом второго RS- триггёра, а также через четвертый переключающий контакт третьего реле и пятый размыкающий контакт шестого реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым выходом первого RS-триггера.

5

0

5

Редактор Т.Лазоренко

Составитель 0.Наказная

Техред М.Дидык Корректор А.Тяско

Заказ 3972/51Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

-- - - ---

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

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении параллельной работой, например судовых генераторов с квазистатическими внешними характеристиками. Цель изобретения - повьшение точности поддержания напряжения на шинах станции и распределения ее нагрузки. Цель достигается за счет введения в устройство двух RS- тригге- .ров 44,45, двух элементов И 37, 39, двух инверторов 38, 43, а блок формирования очереди 23 снабжен тремя сумматорами по модулю 2, тремя ключами 28-30 и тремц реле 34-36. Это позволяет увеличить суммарную мощность эквивалентного генератора, объединяющего в себе два ведущих генератора, которые занимают первое и второе места в очереди включения генераторов на параллельную работу. Параллельная работа ведущих генераторов выполняется по методу экстремального генератора с настройкой на максимум, а ведомых генераторов - по методу ведущего генератора. 2 ил. е § (Л ю