Способ распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами Советский патент 1987 года по МПК H02J3/46 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами при условии пропорционального распределения ре- активных нагрузок.

Цель изобретения - повышеш-ie быст родействия процесса распредаления активной нагрузки.

На фиг,1 изображена блок-схема устройства для распределения активно нагрузки между параллельно работаюпщ ми синхронными генераторами, реализующего предлагаемый способ; на фигв2 .то же, вариант технической реализаци

Блок-схема устройства (фиг,) содержит синхронные генераторь 1 , первичные, двигатели (дизели) 2, регуляторы 3 скорости, серводвигатель 4 регулятора скорости, датчик 5 активного тока, датчик 6 частоты вращения блок 7 перемножения, сумматор 8, бло 9 вычитания, блок 10 деления,

Устройство (фиг.2) содержит синхронные генераторы 11,1-lleNj трехфазные переключатели 12„1- 2 N, трехфазную нагрузку 13, датчики 14,1-14эИ тока, переменный резистор 155 источник 1ft питания постоянного тока,, та- хогенераторы 7. серводвигатели IH.l-ia.JM постоянного тока независимого возбуждения, дизели 19вМ, переключатели 20,l-20r.Kj при этом обмотки якорей тахогенератора 17.1 (i I,N) и серводвигателя (,N) соединены последовательно,- свободные одноименные отводы обмоток якорей тахогенераторов 17 соединены между собой, свободные одноименные отводы обмоток якорей серводвигателей 18 соединены между собой через соответствующие переключатели 20 обмотка возбуждения тахогенератора 17.1 подключена параллельно выходу датчика 14.1 тока, включенному в одну из фаз (например5 А, Б или С) синхронного генератора l,,i, нагрузк 13 через трехфазный переключатель 12.1 подключена к выходу синхронного генератора 11.1., с первым выводом источника 16 питания последозательно соединен переменный резистор 15, к свободным выводам переменного резистора 15 и источника 16 питания параллельно подключена обмотка возбуждения серводвигателя 18, ротор синхронного генератора 11.1 механически

соединен с валом дизеля 19.15 снабженным серводвигателем 18,1.длят подачи топлива, ротор синхронного генератора 11,1 механически соединен с якорем тахогенератора 17,1«

В качестве датчика VA тока используется трансформатор тока с выпрямителем, а выход выпрямителя при этом

служит выходом датчика тока.

Устройство (фиг„1) работает следующим образом.

Датчики 5 активного тока, установленные на каждом из параллельно раР; ботающих синхронных генераторов 1, вырабатывают сигналы I ( jN)пропорциональные фазному активному току, (например, фазы А) Датчики 6 частоты вращения вырабатывают сигналы HJ

0 (,К)э пропорциональные частоте вращения первичных двигателей (дизелей) синхронных генераторов о Сигналы, пропорциональ}ще I ,, п , перемножаются Б блоке 7.1 перемножения, Выход5 ной сигнал блока 7,1 перемножения (n. подается на один из входов

сумматора 8 Выходной сигнал сумма- н

тора 8 (Щ I П; ) подается на вход 10

блока 10 деления с коэффтдциентом де0 1

Ленин - с Выходной сигнал блока 10 деления, равный среднему значению произведения (in), подается на вычитающие входы блоков 9 вычитания. На

5 второй (суммирующий) вход блока 9.1 вычитания подается сигнал (l.n.) с блока 7,1 перемножения. Выходной сигнал блока Ч вычитания, равный

0 (,- (f: гп,)/N), (1)

1--1,

подается на вход серводвигателя А.-, который начинает вращатьсяе Направление и скорость вращения его будут определяться величиной и знаком выражения (1 )в Вращение серводвигателей 4„ соответственно и работа регуляторов 3 скорости первичных двигателей 2, будет происходить до тех пор, пока выражение (1) не будет равно нулю, Тое,, когда нагрузки генераторов не будут равны между собой или когда нагрузка не распределится пропорционально мощности синхронного генератора, о

Устройство (фиг„2) работает следующим образом.

. Предположим, что одновременно параллельно, работают три генератора

5

0

5

зависят от величины и знака разности (в общем случае):

31350753

11.1, 11.2, 11.3 одинаковой мощности,„ Переключатели 12.1, .12.2, 12.3 замк- нуты, а переключатели 12.1 (,N) разомкнуты. Одновременно с замыканием трехфазных переключателей 12., 12.2, 12.3 замыкаются однофазные переключатели 20,1 - 20.3, однофазные переключатели 20.1 (,N) разомкнуты. С помощью переменного резистора 15 уста- Q навливается требуемое значение выходного напряжения источника 16 питания для обеспечения необходимого значения тока возбуждения серводвигателей 18. Nм

Предположим, что нагрузка синхрон- ig - ( J I.n.)/N m(I.. п.-(1. п. )/N). ных генераторов 11 одинакова и мощ-

ности синхронных генераторов 11 равны.(2)

Тогда с выхода датчика 14.1 по(ПС. п) N) г - (I. п, - R

Протекающие уравнительные л-оки вызывают поворот якорей серводвигателей 18.1, 18.2, 18.3, а следовательно, и смещение топливных реек

дается сигнал (ток) I , пропорциональный активному фазному току генератора 11.1. Одновременно дизель 19. вращает якорь тахогенератора 17.1, Тахогенератор 17.1 вырабатывает ЭДС Е. Cgl.N-, С - коэффициент пропорциональности, п - частота вращения якоря тахогенератора 17.1 дизелем 19.1.

Можно показать, что если Е + Е л.. Е, Еи нагрузка генераторо одинакова, то потенциал общей точки соединения обмоток якоря серводвигателей 18 (фиг,2, точка Ф) равен Е и якорные токи серводвигателей 18 равны нулю.;

При возникновении несимметрии нагрузки (например, 1 1 I , где 1, I) 1 - активный фазный ток, например, фазы А генераторов 11,1, 11,2, 11,3, измеряемой датчиками 14.1, 14.2, 14,3 тока, потенциал 4 точки Ф равен

- СЕ

R N

Е.EJ

N/2

Е, + Е

+ Е,

где W - число параллельно работающих

генераторов 11;

R - сопротивление обмоток якорей серводвигателя и тахогенератора, соединенных последовательно.

При этом через обмотки якорей серводвигателей 18 и тахогенераторов

17 потекут уравнительные токи

Ij, величина и направление которых

-1

зависят от величины и знака разности (в общем случае):

Nм

Nм

(ПС. п) N) г - (I. п, - R

Протекающие уравнительные л-оки вызывают поворот якорей серводвигателей 18.1, 18.2, 18.3, а следовательно, и смещение топливных реек

дизелей 19 в направлении, способствующем уменьшению до нуля выражения (2), что уменьшает величину рассогла25 сования между номинальным значением активного фазного тока синхронного генератора, и текущим значением активного фазного синхронного генератора,

30 Ток в. обмотке якоря серводвигател 18 уменьшается постепенно с уменьшением величины рассогласования актив- ной нагрузки синхронных генераторов 11, что обуславливает отсутствие перерегулирования и повьшает быстродействие процесса распределения активной нагрузки.

При параллельной работе генераторов различной мощности коэффициент

Q передачи датчика 14. тока (коэффициент трансформации) должен устанавливаться по формуле

35

р.

(Рп,ах

,)

(3)

50

где Р ,Pj - соответственно активные мощности наиболее мощного трехфазного генератора и 1-го генератоР (Р..х f - )

в номинальном режиме при пропорциональной нагрузке мощности каждого генератора через первичные обмотки трансформаторов датчика 14 тока поте- 55 кут неравные между собой токи. Чтобы токи, протекающие через обмотки якоря тахогенераторов 17 и серводвигателей 18, были равны нулю при одинаковой

15

20

частоте вращения первичных двигателей, необходимо, чтобы коэф(})ициент передачи датчика 1А тока выбирался по формуле (З), затем принцип работы устройства совпадает с описанным,,

В качестве источника 16 питания мо- жет использоваться импульсный источник питания с регулируемой частотой такта выходного напряжения, например, IQ в виде прямоугольной волны. Такой источник питания важно использовать в таких системах распределения ад тивной нагрузки, в которых имеет место перерегулирование при подаче постоянного напряжения на обмотки возбуждения сер- водвигателей. Уменьшение перерегулирования или его отсутствие поньштает быстродействие распределения активной нагрузки.

Таким образом, предлагаемый способ распределения активных нагрузок, реализованный устройством (фиг..), сводится к следующей последовательности действий.

Измеряют сигналы, пропорциональные активному фазному току синхронных генераторов .

Указанная операция реализуется с помощью датчиков 1-4 тока. При этом в качест ве датчика 14 тока может служить датчик полного тока в случае пропорционального распределения реактивных нагрузок или датчик активного тока в общем случае.

Измеряют сигналы, пропорциональные частоте вращения приводных двигателей генераторов. Указанная операция реализуется- за счет механической связи якоря тахогенератора с валом приводного двигателя,

I S

Перемножают указанные сигналы. Указанная операция реализуется при помощи тахогенератора, вырабатывающего ЭДС К- ,, пропорциональную произве-, дению (l.n- ), где L , г.- - сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводного двигателя (дизеля) i-ro генератора. Необходимо отметить, что указанная зависимость справедлива для линейного участка кривой намагничивания тахогенератора.

Определяют среднее значение указанного произведения, подсчитанного gg для всех п параллельно работающих генераторов. Указанная операция реализуется с noMouijjm параллельного соединения цепей из последовательно соеди25

30

,

40

45

.

50

5

0

g

ненных обмоток якорей тахогенераторов и серводвигателей. Потенциал общей точки равен среднему значению ЭДС тахогенераторов.

Осуществляют воздействие на вращающие моменты приводных двигателей генераторов пропорционально разности

N

(т. П. - (ZZ I п. )/К) до достижения i-.i

ею нулевого значения. Указанная операция реализуется за счет параллельного соединения обмоток якорей тахогенераторов и серводвигателей. При неравенстве величины (l.n.) ее среднему значению по обмотке якоря серводвигателя протекает уравнительный ток, который CMeniaeT топливные рейки приводных двигателей (дизелей), изменяя значение активного фазного тока генератора.

В результате применения предлагаемого способа повьшшется быстродейст- - вие процесса распределения активной

5 нагрузки за счет одновременного расп- . ределения активной нагрузки между всеми параллельно работающими синхронными генераторами без перерегулирования пропорционально их мощности.

0 При резких изменениях частоты вращения дизеля одного из генераторов та- хогенератор вырабатывает управляющий сигнал, пропорциональный не только току фазы генератора, но и скорости

изменения частоты вращения первичного двигателя, что повышает быстродействие процесса, распределения активной нагрузки. Это особенно важно в случае использования инерционных регуля0 торов частоты вращения первичных двигателей.

При использовании в качестве датчика тока датчика активного тока устройство пригодно для распределения

5 активной нагрузки независимо от способа распределездая реактивной нагрузки.

Выравнивание активной нагрузки . возможно как в сторону уменьшения,

0 так и в сторону увеличения отклонения активной нагрузки каждого генератора от требуемого (номинального) значения, т.е. .расширяются функциона 1ь- ные возможности.

Формула изобретения

Способ распределения активной нагрузки между параллельно работаюп91ми

синхронными генераторами, заключающийся в том, что измеряют сигналы, пропорциональные активному фазному току синхронных генераторов, и воздействуют на вращающие моменты приводных двигателей гене раторов в сторону уменьшения отклонения активного фазного тока от номинального значения отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, измеряют сигналы, пропорциональные частоте вращения приводных двигателей синхронных генераторов, перемножают указанные сигналы и сигналы, пропорцио- нальные активному фазному току генераторов, определяют среднее значение

53

произведения и осуществляют воздействие на вращающие моменты приводных двигателей генераторов пропорционально разности до достижения ею нулевого значения

N

{1, (Ell.n, )/N),

количество параллельно рабо- синхронных генераторов;

соответственно сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводного двигателя i-ro синхронного генератора.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами (, одинаковой или разной мощности) при условии пропорционального разделения реактивных нагрузок. Пель изобретения - повышение быстродействия. При этом в номинальном режиме измеряют сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводных двигатехгей синхронных генераторов, перемножают данные сигналы, опреде- ляют среднее значение произведения и воздействуют на вращающие моменты приводных двигателей генераторов проN . порционально разности (I. п.-(1-n.)/N) до достижения ею нулевого значения, где N - количество генераторов; 1 , п - соответственно сигналы, пропорциональные активному фазному току и частоте вращения приводного двигателя i-ro генератора. 2 ил. о а S (Л со ел о. ел 00

./ J/

Фиг. 1