Устройство для управления параллельной работой генераторов Советский патент 1988 года по МПК H02J3/46 

59

И.юбрегение относится к электротехнике и может быть использовано для управления параллельной работой, например, судовых lenepaTopoB с квазистатическими внешними характеристиками.

Це.П) изобретения у11рон1,ение и повы- 1нение надежности работы устройства.

На фиг.,1 показана блок-схема устройства; на . 2 - структурная схема блока д и нами чес ко го приор итета.

Устройство содержит генераторы 1 -3 с замыкающими блок-контактами 4 6 их ли- пейных контакторов 4-- 6 и возбудители 7 9, в пенях возбуждения которых включены нос.чедователыю соответственно силовые ключи 10 12с входами для подключения к выходам возбудите.чей и к входам усилителей Л 15, пороговые элементы 16 18 с входами для подключения к выходам генераторов 1 3, работающих па общую шину 19 с |(а рузкой 20, и промежуточные pe,:ie 21 23, Н{)дк;|к ченпые к клемме с положите,;1ьпым 1апряжением через замыкающие блок-контакты 4 () .линейных контакторов i-eneparo- |)()в I 3.

стройство содержит блок 24 формирова- пия оче)еде11 и фиксапий первых мест внутри и вне групп lenepaTOpoB, состояниш из б.ю- ка 25 динамическою приоритета, к,|ючей 2( 29 и pe.ie .30 33. Первый, второй и чет- 1и )гый вхо.чы блока 25 соединены соответ- cnuMiiio через замыкаю1пие контакты 34 3() р1 .н 21 2.i с к.1еммой по,ложите.1ЫК)го напряжения.

.Лиа.югпчпо трегий вход блока 25 соединен .( паралле,1ьио включенные замы- kaioHiiie контакты 37 и 38 реле 21 и 22 с к. icMMoii П1)Ложите,П)1К)го напряжения.

15 устройстве/ входят также : лемепты ii9 п И) с|1авне11ия, инверторы 41 и 42, двух- иходоиые ;.11 мепты И 43 и 14 и RS-T)Hrre- ч,1 45 и 4().

Вход yi И.1НТСМЯ 13 соединен через нере- ь..1И)чак)П1И1( контакт 47 реле 21 с В1)1ходом мосюгового |,1емента И) либо через перек,1ю- чаюший конгакт 48 реле 31 с прямым выходом грипера 45, либо с выходом :1, 1емеп- та 40 cpaiinennH. Вход уси, и1те;1я 14 соеди- ШП1 через 11ерек,1к чаюп1ий контак 49 ре- .:е 22 с выходом 11орог(.)вого : ;1емепга 17 .1ибо черсм переключающий контакт 50 реле 30 ( прямым выходом RS-триггера 45, ,;1ибо с выходом :).емен1а К) сравнения. Вход уси- .1птеля 15 соединен через переключаюпшй коп I акт 51 pe. ie 23 с выходом Hoporosioiо ;1лемепга IS либо г прямым выходом RS-TpHi - гера 4().

11ерв1)1Й вход :(,1емента 40 сравнения сое динеп через замыкаюпи1Й контакт 52 ре ,ie 30 с выходом возбудителя 8 и через замыкающий кот акт 53 реле 31 с выходом воз- будит(мя 7. Второй вход ч,1емепта 40 сравнения соединен с первым входом элемента 39 сравнения, через зам1)1как)1ций кон i акт 54 ре- .le 31 (, 1И)1ход()м во.будителя X и через замыкаюп1,ий контакт 55 реле 30 с выходом возбудителя 7. Второй вход элемента 39 еравнения соединен через замыкаюший контакт 56 реле 23 с выходо.м возбудителя 9. Выход : лемента 39 сравнения соединен с первым входом элемента И 43 и с входом инвертора 41.

Выход инвертора 41 подключен к первому входу элемента И 44, вторые входы элементов И 43 и 44 соединены с входом инвер тора 42, выход которого подключен к R-BXO- дам RS-триггеров 45 и 46, S-входы которых соединены соответственно с выходами элементов И 43 и 44. Выход инвертора 42 подключен через замыкающий контакт 57 реле

с 33 к выходу порогового эле.мента 18, а также через замыкаюший контакт 58 реле 32 соединен с В1)1ходом порогового элемента 16 через замыкаюни1Й контакт 59 реле 30 и с выходом порогового э.лемента 17 через за- мыкаюпшй контакт 60 реле 31.

0 Блок 25 динамического приоритета (фи1. 2) состоит из инверторов 61 - 64 и двух- входовых э.1ементов И 65 -68. Входы блока 25 соединены соответственно с первыми входами элементов И 65 68. Выходы блока

5

0

соединены соответственно с выходами

элемента И ()5, инвертора 62, э.чемента И ti7 и инве|)тора 64. Выход элемента И 65 через инвертор 62 соединен с вторым входом элеменга И 6(), выход которого через ин- ве|)гор 61 подключен к второму входу эл( Q мента И 65. Выход э.пемента И 67 через инверюр 64 соединен с вто|)ым входом элемента И 68, выход кото)ого через инвертор 63 соединен с вторым входом э,;|емента И 67. Блок 25 динамического приоритета формирует две очереди, одна из рап5 жи|1ует геператорь) 1 и 2 первой i-pynHi i, а д)у| ая ранжирует группы генераторов. Вторая группа представ,тепа одним генератором (генератор 3) и формирования очереди не т)ебует.

Заявки на формирование очереди подаются па блока 25 но мере включения генераторов I 3 на параллельную работу. Факт заявки отождествляется приходом по- ложительпого напряжения при замыкании контактов 34 и 37 реле 21, контактов 35 и 38

5 pf-it 22 и контакта 36 реле 23.

Очереди )нутри и вне групп генераторов при последовательном их включении к шипам 19 (|)О|)мнруются следуюп1им образом.

В исх(.|дном состоянии CHi Ha. iOB на входе 0 б,1ока 25 пет. На выходе инверторов 61 64 присутствует «1 и реле 31 и 33 через ключи 27 и 29 возбуждены. При вк, 1К)чепии генератора I через б, 1ок-контакт 4 линейног о контактора срабатывает промежуточное ре- , ie 21, которое через контакты 34 и 37 подает 5 положительное напряжение (си1 нал Xi) на входы элементов 65 и 67. 11ослед |ие. с)а- бат1)1вая, снимают возбуждение с ре,те 31 и .33, возбуждают через ключи 26 и 28 реле

30 и 32 и накладывают «Запрет на срабатывание элементов И 66 и 68.

Такнм образом, генератор I занял первое место в очереди внутри данной грунны, которая занимает первое место среди групп.

При включении генераторов 2 и 3 через блок-контакты о и 6 линейных контакторов срабатывают реле 22 и 23, которые замыкают контакты 38, 35 и 36. Действие контакта 38 нейтрализовано замкнутым ранее контактом 37. Контакты 35 и 36 подают положительные напряжения (сигналы Х и X.j) на входы элементов И 66 и 68, которые при этом не срабатывают, так как на вторых их входах присутствует «О. При этом изменений в блоке 25 нет, так как второй генератор в группе и вторая группа среди двух групп автоматически занимают вторые места в своих очередях.

При отключении генератора I от тин 19 реле 21 отпускает. Появление «О на первом входе элемента 65 снимает через ключ 26 возбуждение реле 30. На выходе инвертора 62 появляется «1, которая возбуждает через ключ 27 реле 31. енератор 2 занимает первое место в очереди. Пзменений в очереди групп нет, так как разомкнутый ко(ггакт ,37 шунтируется замкнутым контактом 38.

При отключении генератора 2 отпускает ре.пе 22, которое контактом 38 обуславливает появление «О на данном входе блока 35. Снимае1ся возбуждение реле 32 и нозбуж- даетси pe, ie 33, указывая, что вторая ip-yn- па (I eiieparop 3) занимает первг)е место в очеред : i рупн генераторов.

Пороговые элементы 16 18 реализуют пороговые функции Г-,

р. -Л, .ire Г,.,..,;

U), Ur i:...,,

где Lipi текущие напряжения па выходах генераторов 1 3;

Uii,,i, - уставки задаю{О1 о напряжения пороговых элементов.

В автономном режи.ме работы генераторов 1 - 3 выходные сигналы пороговых элементов 16 18, усиливаясь усилителями 13 - 15, через силовые ключи 10-12 управ:1яют токами возбуждения генераторов, поддерживая напряжение на их выходах равнЬ)1м

1..Д,.

Элемент 39 сравнения реали.ует пороговую функцию

р Л, i ,,;

- IO,,

а элемент 40 сравнения функцию Ру :

)1, ш, u,i:,,

где и, напряжение возбуждения генератора, занимающего первое место в очер(ди первой | руппы;

и, - напряжение возбу.ждения генератора, занимаюп1е|-о первое место fi очереди вгорой г)уппы;

и напряжение возбуждения генератора, занимающего второе место в очереди ne)Boii грунпы.

РП-.

46 реа.шзчюг

ЛР..., ;

л

.

0

где S1

S,

R,R.

Fi

5

Элементы 41 4t) реа.шзчюг .югичоскне уравнения

S, P,

S.Pui ,

Ri R, Pv, ;

F, g,; F, Q,,

установочный вход т)И1тера 45; установочный вход TpHiTQpa 4(i; сброс триггеров 45 и 46; 1ч - переключающие функции; - на уменьн1ение возбуждения генератора i;

F2 1 уменьшение возбуждения генератора J;

F.(F..0 - на увеличение возбуждения ге- 5 нераторов i и j.

Значения i, k, j определяются номерами генераторов, занимающих соответственно первые и вторые места в tiepBoii группе и первое место во второй группе. Второг о места во второй группе нет, так как в нее 0 входит только один генератор |j 3).

Пусть к шинам 19 подк, 1ючен генератор 1, занимающий первое место в оче)еди первой руппы (, , j 0). ( pa6aTiji- вают реле 21, 3i) и 32 и отпускакп реле 31 и 33. Замыкается контакт 59 реле ,30 и контакт 58 реле 32. соединяя BI IXCXI норогового элеме1 та 16 с входом инветора 42. Замыкаются контакты 52 и 55 pe, ie 30. При эт(тм напряжение Ui с выхода во.,будителя 7 подается на второй вход элемента 40 сравне- 0 ния и первый вход элемента 39 сравнения, а напряжение на первый вход э.-)емен- та 40. Па вых(5де элемента 39 формируется пороговая функция Р . 1. так как второй вход его отключен от генератора 3.

Пусть ...:, тогда на выходе эле 5 мента 16 формируется пороговая функция . Появ.1ение двух «1 на входе элемента 43 вызывает установк «1 на прямом выходе триггера 45, которая через не- реключаюший контакт 48 (прямое состояние) реле ,31 и переключающий контакт 47 реле 21 (инверсное состояние), ус11ливаясь по мощности усилителем 13, управляет работой силового ключа 10. изменяющего ток возбуждения возбудителя 7 в сторону уменьшения напряжения генератора I. Как то.1ько 5 .:, пороговая функция Рт, через инвертор 42 устанавливает триггер 45 в исходное состояние, что приводит к увеличе- пию тока возбуждения генератора 1.

Таким образом, происходит поддержание напряжения на шинах 19 с нагрузко 20, пи- 0 таюшихся от одиночного генератора I.

Подключают к шинам 19 генерато) 2, занимающий второе место в очереди nc pnoii группы (. k 2, j 0|. В первый момент времени генератор 2 еше не взя.1 па себя нагрузку, так как напряжение возбуждения 5 его Mefibine. чем у генератора 1 П ). При этом нороговая функпня с вьгхода э,1с- мепта 40 . - -- iC- iyfT коман.ча чере.( переключающий контакт 50 pe,ie 30 (пи ве|к ifoe состояние), переключающий кг)Н1;1К1

49 реле 22 (инверсное состояние), усилитель 14 на управление работой силового ключа 11, изменяющего ток возбуждения возбудителя 8 в сторону увеличения напряжения генератора 2. Как только и Pvi, 1, следует команда на уменыиение напряжения генератора 2.

Таким образом, управление параллельной работой генераторов первой группы выполняется по методу ведущего генератора, где генератор 1 ведущий, а генератор 2 ведо- м ы и.

Подключают к щинам 19 генератор 3 (, k 2, j 3). Срабатывает реле 23. Замыкается контакт 56 реле 23. На второй вход элемента 39 подается напряжение LJ;t с выхода возбу, 1ителя 9. Пусть LV .,|, тогда , PI,. Пороговая функция через инвертор 42 устанавливает триггеры 45 и 46 в состояние Р| и, как следствие, на возбудители 8 и 9 подается команда на увеличение возбуждения. Напряжение на тинах 19 увеличивается. Пусть и Pv : 1. На входе элемента, 43 возникает информация 1 1, которая через триггер 45 выдает команду () на уменьщение возбуждения генератора 2. Через время t напряжение возбудителя 9 станет больше напряжения возбудителя 8 (Pvi-j. 0)- На входе элемента 44 возникает информация 11, которая через триггер 46 выдает команду ( на уменьшение возбуждения генератора 3. Нанряжение на типах 19 начинает уменьшаться до тех пор, пока Ргл 0. Снова срабатывают одновременно триггеры 45 и 46, выдав команду на одновременное увеличение возбуждения генераторов 2 и 3, и т. д. Продолжается процесс поддержания напряжения и распределения реактивной мощнос- ги между генераторами 2 и 3 по методу эк- стремально1Ч) генератора с настройкой на максимум.

Отключение генератора 1 от тин 19 ав- то.матически переводит его в автономный режим. Блок 25 динамического приоритета возбуждает реле 31, которое контактом 60 подключает на вход инвертора 42 выход порогового элемента 17. Отключение реле 30 вызывает переключающим контактом 50 (прямое состояние) подключение в.хода усилителя 14 к прямому выходу триггера 45. При этом генератор 2 занимает первое место в очереди первой группы. В дальнейц ем его параллельная работа с генератором 3 будет осуществляться но методу экстремального генератора с настройкой на максимум. Отключение генератора 2 от шин 19 автоматически переводит его в автономный режим работы, а блок 25 возбуждает реле 33, которое контактом 57 подключает выход элемента 18 на вход инвертора 42. Оставшийся подключенным к шинам 19 генератор 3 работает на нагрузку 20 в одиночном режиме и поддерживает напряжение на шинах равным заданному значению ..i,;.

Таким образом, все генераторы разбиты на группы, внутри которых сформированы очереди с фиксацией первых мест и организовано управление генераторов, занимаю- щих первые места в очередях групп, по методу экстремального генератора с настройкой на максимум и оставшихся генераторов по методу ведущего генератора.

10

Формула изобретения

0

Устройство для управления параллельной работой генераторов, содержащее синхронные генераторы с замыкающими блок-контактами их линейных контакторов и возбуг дителями, пороговые элементы с уставками заданного напряжения по числу генераторов с входными зажимами для соединения с выходами генераторов, работающих на общую с нагрузкой, усилители и ключевые элементы в цепях возбуждения возбудите0 лей каждого генератора, причем выходы усилителей соединены с одним из входов соответствующих ключевых элементов, вторые входы которых подключены к выходу своих возбудителей, два элемента сравнения,

где выход первого элемента сравнения соединен с первым входом первого элемента И и с входом первого инвертора, выход первого инвертора соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к входу

0 второго инвертора, выход которого соединен с R-входами первого и второго RS-триг- гера, S-входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, блок формирования очереди, содержащий ключи, реле с их контактами и

5 блок динамического приоритета, причем первый вход блока динамического приоритета соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен через третий инвертор с вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен через четвертый инвертор к второму входу третьего элемента И, второй вход блока динамического приоритета соединен с первым входом четвертого элемента И, третий вход блока динамического приоритета соединен с

5 первым входом пятого элемента И, выход которого соединен через пятый инвертор с вторым входом шестого элемента И, выход которого подключен через шестой инвертор к второму входу пятого элемента И, и два промежуточных реле, отличающееся тем,

0 что, с целью упрощения и повып1ения надежности работы, оно снабжено дополнительно третьим промежуточным реле с его контактами, причем четвертый вход блока динамического приоритета соединен с первым входом ujecToro элемента И, первый и третий

5 выходы блока соединены соответственно с входами третьего и пятого элементов И, а второй и четвертый выходы блока соединены с выходами четвертого и niecToro инверторов, первое, второе и третье промежуточные реле с одной стороны соединены через замыкающие блок-контакты линейных контакторов с клеммой положительного напряжения, а с другой - с клеммой нулевого потенциала, другая клемма с положительным потенциалом через первые замыкающие контакты данных реле соединена соответственно с первым, вторым и четвертым входами и через параллельно включенные вторые замыкающие контакты первого и второго промежуточных реле с третьим входом блока динамического нриоритета, выходы которого через ключи соединены соответственно с входами реле блока формирования очереди, вход первого усилителя соединен через переключающий контакт первого промежуточного реле с ЕИ 1ходом нервого порогового элемента либо через нереключаюнии контакт второго реле блока формирования очереди с прямым выходом первого Г S-триггера, :1ибо с выходом второго элемента сравнения, вход второго усилителя соединен через пе)еклк)1Гак)ций контакт второго нр()1ежут()чно1() реле с В1)1ходом Епч))ог () 11О)огового э. юмента либо через iiepeK.iKj- чающий KOHT.iKT пе) )e.ie блока формирования очереди с прямым выходом нервого RS-триггера, либо с выходом второ

0

5

0

5

го элемента сравнения, вход третьего усилителя соединен через переключающий контакт третьего промежуточного реле с выходом третьего порогового элемента либо с прямым выходом второго RS-триггера, первый вход второго элемента сравнения соединен через первые замыкаюн1ие контакты первого и второго реле блока формирования очереди соответственно, с выходами второго и первого возбудителей, второй вход второго элемента сравнения соединен с первым входом первого элемента сравнения и через вторые замыкающие контакты первого и второго реле блока формирования очереди соответственно с выходами первого и второго возбудителей, второй вход первого элемента сравнения соединен через второй замыкающий контакт третьего промежуточного реле с выходом третьего возбудителя, вход второго инвертора соединен через замыкающий контакт третьего реле блока формирования очереди и через третьи зам1)1- кающие контакты первого и второго реле блока формирования очереди с вЕ,1ходми соответственно первого и второго пороговых элементов, а также через замыкающий контакт четвертого реле блока формирования очереди - с выходом третьего порогового элемента.

и (Обретение относится к : лектроте - нике и может быть И( 11(), 1ь:и)вано ii|)ii Ленин 11;1ралле.1Ы1ой заботой, 1анриме 1, довы.х генераторов с ква;1истатическими внешними .арактерисгикс ми. Lie.ibK) 113об 1етения является унрон11Ч ие и нокын1ение надежности устройства Устройство содержит rcHi - р:нторы I 3, во (будите; и 7 9, си. ювые ключи 10 12, уси, 1ители 13 15. пороговые элементы 16 18 с гчодами л.ля подключения к тинам 19 с на1 рузкой 20, промежугоч- )ie реле 21 2.3 с их контактами, блок 24 (}1()рмирования очередей и фиксации первых внутри и вне групп генераторов, содержащий блок 25 динамического приоритета, ключи 26 29 и реле 30 33 с их контактами 57, элементы 39 и 40 сравнения, инверторы 41 и 42, двухв.ходовые элементы Н 43 и 44 и Н5-т1П11 геры 45 и 46. Позволяет ра.чбмть генераторы на две группы (два генератора в первой rpyiHie и один во второй руппе), сформировать очередь впутри первой группы и выявить генератор, занимающий первое место в очереди, выполнить пара. ыельную работу этого lenepaTOpa с генератором rpyruibi но методу экстре- ма;1ьно1() генератора с нас|ро11кой на максимум, а второго генератора очере.ли первой pyiini.i по методу веду1него генератора. При эт(П1 исключается срыв пара.ыельной при выходе из с троя веду1це1 о геператора. что iioBbiniacT устойчивость распределения нагрузки между геперато|)амп. 2 нл. с С/ с

фиг. 2