Устройство для моделирования аккумулирующей электростанции Советский патент 1989 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к моделированию электрических систем и может быть использовано совместно с моделями энергосистем, для анализа установившихся и переходных режимов.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.

На фиг о 1 представлена структур- ная схема устройства,- на фиг.2 - эпю pa напряжения на накопительном конденсаторе обратимого преобразователя тока.

Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов, интегратор Зуфильтр 4, модель 5 сверхпроводящего индуктивного накопителя энергии, управляе мьй источник 6 тока, трансформатор 7 обратимый преобразователь 8 тока, тиристоры 9-12, накопительный конден- сатор 13, преобразователи активной 14 и реактивной 15 мощности в напря- жение, источник 16 опорного напряжения, сумматоры 17 и 18, компараторы 19 и 20, регулятор 21 режимов работы аккумулирующей электростанции, ин- тегросумматоры 22 и 23, фазовращатель 24, регулируемьй фазовращатель 25, усилитель 26 с регулируемым коэффициентом усиления и инвертор 27.

Устройство работает следующим образом.

Выход устройства для моделирования аккумулирующей электростанции подключается к модели исследуемой энергосистемы. Мощность, потребляв- мая или отдаваемая устройством, измеряется и преобразуется в постоянные напряжения с помощью преобразователей активной 14 и реактивной 15 мощности. С выходов этих преобразователей информация об активной и реактивной мощности поступает в регулятор 21 режимов работы аккумулирующей электростанции на первые входы интегросумматоров 22 и 23 Соответственно, вторые входы которых являются входами задания активной Р и реактивной Q мощности устройства. Сигнал с выхода интегросумматора 22 воздей- ст вует на регулируемьй фазовращатель 25 по входу задания фазы таким образом, чтобы свести к нулю разность 4Р Р - Р (активная мощность устройства регулируется изменением фазы напряжения первичной обмотки трансформатора 7 по отношению к напряжению на выходе устройства). Сигнал с выхода :интегросумматора 23 поступает на вход задания коэффициента усиления усилителя 26 с регулируемым коэффициентом усиления, на ин- формационньм вход которого подается выходное напряжение U устройства. П лучаемьш на выходе усилителя с регулируемым коэффициентом усиления сигнал воздействует через последующие элементы схемы на величину напряжения первичной обмотки трансформатора 7 таким образом, чтобы свести к нулю разность 4Q Q - Q (реактивная мощность устройств регулируется изменением величины напряжения на первичной обмотке трансформатора).

Фазовращатель 24, дающий фазовьй сдвиг около 30°, задает исходную рабочую точку для обеспечения симметри диапазонов регулирования вьщаваемой и потребляемой устройством активной мощности. Сигнал с выхода фазовращателя 24 подается на информационный вход регулируемого фазовращателя 25. Выходное напряжение последнего инвертируется инвертором 27, имеюащм коэффициент передачи - 1. Сигналы с выходов регулируемого фазовращателя и инвертора используются в качестве опорных сигналов для формирования напряжения на накопительном конденсаторе 13 обратимого преобразователя 8 тока, форма которого представлена на фиг.2. Эти сигналы поступают на вторые входы первого 17 и второго 18 сумматоров, первые входы которых подключены к накопительному конденсатору 13. С выходов сумматоров и от источника 16 опорного напряжения сигналы подаются на первьй 19 и второй 20 компарат оры, срабатывающие в моменты равенства опорного напряжения и напряжения на накопительном конденсаторе . I

Первьй 1 и второй 2 формирователи импульсов вырабатывают гальванически развязанные сигналы управления тиристорами 9-12 обратимого преобразователя 8 тока, который представляет собой мостовой параллельный инвертор тока на неполностью управляемых вентилях. Работа его основана на принципе амплитудно-импульсной модуляции. При отсутствии модулирующего напряжения напряжение на накопительном конденсаторе (фиг.2) имеет пилообразную форму, амплитуда которого задается величиной напрялсения Частота пилообразного напряжения определяется величиной тока управляемого источника 6 тока моде- ли 5 сверхпроводящего индуктивного- накопителя энергии и емкостью накопительного конденсатора 13. Частота пилообразного напряжения выбрана на 2 порядка вьше частоты модулирующег сигнала (рабочей частоты модели).Эт позволяет легко выделить модулирующий сигнал фильтром 4. Управляемый источник 6 тока и интегратор 3 моделируют сверхпроводящий индуктив- ньй накопитель энергии (СПИН). Для имитации СПИН различной энергоемкости предусмотрены уставки индуктивности L и исходного значения тока Ij накопителя. Ь задается в интеграторе 3, а Ij - в управляемом источнике 6 тока. Интегратор 3 служит для определения скорости изdlc6

dt

ка приращения тока. Интегрируемой . величиной является выходное напряжение Uj управляемого источника 6 тока, которое эквивалентно напряжению на зажимах СПИН. Вьфажение для выходного тока управляемого источника тока имеет вид:

менения тока

накопителя и знаг- т +MPI

dcpj cLo - Lip

(1)

де

I - начальное значение тока

спин;

и - напряжение на зажимах спин;

Ld - индуктивность СПИН; р - оператор Лапласа.

(2)

Ы R

г- ,t

где - постоянная времени интегратора 3;

R - коэффициент передачи управляемого источника 6 тока, выходной ток KOTopoi:o является функцией входного управляющего напряжения. В вьфажении (1) знак приращения

определяется режимом работы СПИН

(заряд или разряд).

Формула изобретени

Устройство для моделирования аккумулирующей электростанции, содержащее первый и второй формирователи импульсов, интегратор и фильтр, о т личающееся тем, что, с

0

0

5

целью расширения класса решаемых задач, в него введены модель сверхпроводящего индуктивного накопителя энергии, выполненная в виде интегратора и управляемого источника тока, трансформатор, обратимый преобразователь тока, выполненный в виде моста, в плечи которого включены первый, второй, третий и четвертый тиристоры, накопительный конденсатор, преобразователи активной и реактивной мощности в напряжение, источник опорно- iro напряжения, два сумматора, два 5 компаратора, регулятор режимов работы аккумулирующей электростанции, состоящей из двух интегросумматоров, фазовращателя, регулируемого фазовращателя, усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и инвертора, причем выход преобразователя активной мощности в напряжение подключен к первому входу первого интегросум- матора регулятора режимов работы аккумулирующей электростанции, выход которого подключен к входу задания азы регулируемого фазовращателя регулятора режимов работы аккумулирующей электростанции, информационный Ьход которого подключен к выходу фазовращателя регулятора режимов рабо- ты аккумулирующей электростанции, вход которого подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления регулятора режимов работы аккумулирующей электростанции, информационный вход которого подключен к выходу устройства, а вход задания коэффициента усиления - к выходу второго интегросумматора регулятора режимов работы аккумулирукщей электростанции, первый вход которого подклю- чен к выходу преобразователя реактивной мощности в напряжение, вход, которого подключен к выходу устройства, к входу преобразователя активной мощности в напряжение и к выходу фильтра, вход которого подключен к вьшоду первичной обмотки трансфор- ма тора, первьй вывод вторичной обмотки которого подключен к катоду первого и аноду второго тиристоров обратимого преобразователя тока, к первому входу первого сумматора и к первому выводу накопительного конденсатора, второй вывод которого подключен к катоду третьего, аноду четвертого тиристоров обратимого преобразователя тока, к первому выводу

0

5

0

5

0

5

второго сумматора и к второму выводу вторичной обмотки трансформатора, анод первого тиристора подключен к аноду третьего тиристора, к выходу управляемого источника тока модели сверхпроводящего индуктивного накопителя энергии и к входу интегратора модели сверхпроводящего индуктивного накопителя энергии, выход которого подключен к входу задания величины тока управляемого источника тока, второй вход первого сумматора подключен к выходу регулируемого фазовращателя регулятора режимов работы аккумулирующей электростанции и входу инвертора регулятора режимов работы аккумулирующей электростанции, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения и второму входу первого компаратора, выход которого под- g ключен к входу первого формирователя импульсов, первьш и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и четвертого тиристоров обратимого преобра0 зователя тока, управляющие входы второго и третьего тиристоров обратимого преобразователя тока подключены соответственно к первому и второму выходам второго формирователя импуль5 сов, вход которого подключен к выходу второго компаратора, выход первого сумматора подключен к первому входу первого компаратора, а вторые входы первого и второго интегросум0 маторов являются входами задания активной и реактивной мощностей устройства соответственно.

Ус:тройство для моделирования аккумулирующей электростанции. Изобретение относится к моделированию электрических систем и может быть использовано для анализа процессов, происходящих в этих системах. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач. Устройство состоит -из измерителей активной и реактивной мощности, обратимого преобразователя тока и управляемого источника тока и интегратора, в совокупности моделирующих сверхпроводящий индуктивный накопитель энергии. В состав устройства входит также регулятор, выполненный на стандартных аналоговых операционных элементах. Регулятор обеспечивают работу устройства в режимах накопления, хранения и вьща- чи запасенной энергии. 2 ил. (Л

Ф11&1

Составитель Ю.Андреев Редактор Н.Тупица Техред М.Ходанич Корректор С.Иекмар

Заказ 7287/47 Тираж 667

ВНИНПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

- - - -- - - - ---- -------- - --------- ---- --.«-«-. --- «и .«-,«. в..,., ,,., .,.

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

Фиг. 2

Подписное