Автоматический регулятор возбуждения для синхронной машины Советский патент 1989 года по МПК H02P9/14 

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах автоматического управления возбуждением синхронных машин.

Цель изобретения - повьшение надежности работы путем исключения возможности перегрева и отключения синхронной машины при повторной перегрузке.

На б)иг, 1 представлена блок-схема автоматического регулятора возбуждения для синхронной мапины; на фиг, 2 - принципиальная схема примера выполнения генератора импульсов. Автоматический регулятор возбуждения для синхронной машины содержит регулируемый источник 1 питания обмотки возбуждения с управляющим входом, который соединен с выходом сумматора 2. Вход сумматора 2 подключен к выходу органа 3 сравнения с тремя входами, каждый из которых соединен соответственно с выходами датчика 4 напряжения синхронной машины, блока 5 изменения уставки, ограничителя 6 перегрузки. Ограничитель 6 перегрузки содержит измерительный орган 7 с входами 8 и 9, исполнительный орган 10 с уходами 11 и 12 и выходами 13 и 14, датчик 15 ограничиваемого . параметра тока ротора (или статора синхронной машины), выход которого подключен к входу 8 измерительного органа 7 к входу 11 исполнительного

ГчЭч| СО

органа 10, вход 12 последнего подклю чен к выходу измерительного органа 7, вход 9 которого подключен к выходу 14 исполнительного органа 10,

Измерительньш орган 7 содерлсит формирователь 16 иьтульсов с входа- шл и выходами 21 и 22, реверсивный 8 миразрядный счетчик 23 с входом 24 для нрямого счета и входом 25 для обратного счета, импульсов, которые подключены соответственно к выходам 21 и 22 формирователя 16 импульсов, -Выход ка}кд,ого разряда реверсивного 8-ми разрядного счетчика подключен к одному из входов логического элемента 26 с восемью- входам и логического элемента 1ШЕ 27 с восемью входам. Выход первого разряда реверсивного 8-ми разрядного счетчика 23 подключен к одному входу триггера 28, другой вход которого подключен к выходу логического элемента И-НЕ 26 и к входу 19 формирователя 16 импульсов. Выход элемента ИЛИ 27 подключен к входу 20 форми- ровггтепя 16 импульсов. Формирователь 16 импульсов содержит генератор 29 импульсов с входами 30 и 31, генератор 32 импульсов с входами 33 и 34 которые соединены соответственно с входами 30 и 31 генератора 29 импульсов. Ком1 аратор 35, входы которого являются входами 17 и 18 формирователя 16 импульсов и вxoдa ш 8 и 9 измерительного органа 7 Вход 17 формирователя 16 импульсов подключен к входу 34 генератора 32 импульсов, - вход 33 которого под 1шючен к вйходу регулируемого источник 36 опорного напряжения. Выход компаратора 35 через элемент НЕ 37 соединен с третьи входом элемента И-ГШ 38, второй вход которого через элемент НЕ 39 соедине с выходом генератора 29 импульсов, а иервьй вход элемента И-НЕ 38 являетс входом 19 формирователя 16 импульсов вход 20 которого подключен к третьем входу элемента 40, второй вход последпего соединен с выходом компаратора 35, а первый вход с выходом генератора 32 импульсов. Выходы элементов И-НЕ 38 и 40 являются выходами 21 и 22 формирователя 16 импульсов о Исполнитет1ьны,й орган 10 содержи формирОБате-ТЕь 41 импульсов с входами 42т45 и выходами 46--48, реверсивный разрядный счетчик 49 с вхо™ дом 50 для.нрямого счета и входом 51

0

5

0

5

0

0

35

W

для обратного счета импульсов, которые подключены соответственно к выходам 46 и 47 формирователя 41 импульсов. Выход каждого разряда реверсивного 8-ми разрядного счетчика 49 подключен к одному из входов элемента И-НЕ 52 с восемью входами, и элемента ИЛИ 53 с восемью входами, а также к соответствующему входу цифроаналогового преобразователя 54, выход которого является выходом 13 исполнительного органа 10. Входы 44 и 45 формирователя 41 импульсов подключены соответственно к выходам элемента И-НЕ 52 и элемента ИЛИ 53, Формирователь 41-импульсов содерж1;1Т генератор 55 импульсов с входами 56 и 57, генератор 58 импульсов с входами 59 и 60, которые соединены соответственно с входами 56 и 57 генератора 55 импульсов через тслючевой элемент 61. Выход регулируемого источника 62 опорного напряжения подключен к входу 59 генератора 58 импульсов. Управляющий вход 63 ключевого элемента 61 является входом 43 формирователя 41 импульсов. Третьи входы элементов И-НЕ 64 и 65 являются соответственно входами и 45 формирователя 41 импульсов, Выкод генератора 55 импульсов через элемент -iE 66 подключен к второму входу элемента И-НЕ 64, первый вход и выход которого под1шючены соответственно к выходу и первому входу элемента И-НЕ 65о

Второй вход элемента И-НЕ 65 подключен к выходу генерато-ра 58 импульсов.

Генераторы 29, 32, 55 и 58 импульсов -идентичны. Генератор 29 импульсов содеряшт интегратор 67 (фиг. 2) с входами 68-70, компаратор 71 с вы- хода ми 72 и 73. Входы 68 и 69 интегратора 67 являются входами 30 и 31 генератора 29 импульсов, выход которого является выходом 72 компаратора 71, Выход 73 компаратора 71 подключен к входу 70 интегратора 67, выход которого подключен к входу компаратора 71, Интегратор 67 содержит операционный усилитель 74 с инвертирующим входом 75 и неинвертируюпц-га входом 76. В цепи обратной связи операционного усилителя 74 включен, конденсатор 77, инвертирующий вход 75 через резисторы 78 и 79 подключен

5 14

к входам 68 и 69 интегратора 67, а неинвертирующий вход 76 через резистор 80 подключен на общую точку схемы. Компаратор 71 содержит операционный усилитель 81 с инвертирующим входом 82 и неинвертирующим входом 83, регулируемьш резистор 84, один вход которого является входом компаратора 71, а другой - подключен на выход операционного усилителя-81, неинвертирующий вход 83 которого подключен к движку резистора 84. Выход операционного усилителя 81 через диод

85подключен к выходу 73 компаратора 71. Выход операционного усилителя 81 через резистор 86 является выходом 72 компаратора 71 и через резистор

86и стабилитрон 87 подключен на об- щую точку схемы. Инвертирующий вход 82 операционного усилителя 81 через резистор 88 подключен-к общей точке схемы.

В нормальном режиме работы синхронной машины положительное напряжение, пропорциональное току ротора или статора синхронной мапшны в зависимости от того, какой из них больше, с выхода датчика 15 ограничиваемого параметра поступает на первый вход компаратора 35, на входы 31, 34 и 60 генераторов 29, 32 и 58 импульсов и на основной вход ключевого элемента 61. Постзптающае напряжение сравнивается в генераторах 29 и 32 с отрицательн ым напряжением источника 36 опорного напряжения, а в генераторе 58 и компараторе 35 с отрицательным напряжением источника 62 опорного напряжения. И в этом режиме напряжение с выхода датчика 15 не превьшает напряжений уставок генераторов 29, 32 и 58 и компаратора 35. При этом на выходе компаратора 35 напряжение положительное, на выходе элемента НЕ 37 сигнал логического нуля, препятствующий прохождени импульсов с генератора 29 на счетный вход 24 реверсивного счетчика 23.На выходе первого разряда счетчика 23 сигнал логического нуля устанавливает триггер 28 в положение, при котором на управляющем входе 63 ключевого элемента 61 формируется сигнал логического нуля.; При этом напряжение с выхода датчика 15 на генератор 55 не поступает, импульсы на выходе генератора 55 не формируются и заполнение счетчика 49 не про96

исходит. При перегрузке синхронной машины по току возб ткдения (превышение тока выше, например 1,1 иом-:-

нального значения) напряжение с вы- ,

хода датчика 15 превышает уставку

reHepaTofpa 29 и компаратора 35. При этом на выходе компаратора 35 формируется сигнал логического нуля, по- ступающий на вход элемента И-НЕ 40, препятствуя прохождению импульсов с выхода генератора 32 (в случае ложного формирования импульсов), на счет- ньтй вход 25 счетчика 23. Одновремен- но на выходе элемента НЕ 37 формируется -сигнал логической единицы, разрешающий прохождению импульсов с выхода генератора 29 через элементы НЕ 39, элемент И-НЕ 38 на счетный вход 24 счетчика 23, обеспечивающий прямой счет импульсов. Частота импульсов с выхода генератора 29 пропорциональна величине перегрузки. Время заполнения счетчика определяет- ся величиной перегрузки синхронной машины. При заполнении реверсивного счетчика, что соответствует нагреву синхронной машины до предельно допустимой температуры, на выходе элемента И-НЕ 26 формируется сигнал логического нуля, поступающий на вход элемента И-НЕ 38, препятствуя дальнейшему счету импульсов счетчиком 23. С выхода элемента И-НЕ 26 сигнал поступает также на триггер 28, который переходит в новое устой швое состояние, на его выходе формируется сигнал логической единицы, поступающий на управляющий вход 63 ключевого элемента 61, разрешающий прохождению напряжения с выхода датчика 15 на вход генератора 55. Импульсы с выхода генератора 55 через элемент НЕ 66, элемент И-НЕ 64 поступают на счетный вход 50 счетчика 49, обеспечивая прямой счет импульсов.

По мере заполнения реверсивного счетчика 49 на выходе цифроаналого- вого преобразователя 54 растет напряжение, поступающее на вход органа 3 сравнения, снижающее величину тока возбуждения синхронной машины. При заполнении реверсивного счетчика 49 на выходе элемента И-НЕ 52 формируется -сигнал логического нуля, постзшающий на вход элемента И-НЕ 64, препятствующий прямому счету импульсов реверсивным счетчиком 49.

При снижении тока возбуждения (например, до значения 1.05 номинального) релшм .остывания синхронной машины, нанряжение на выходе компаратора 35 положительное и не пре пятствует .прохождению импульсов с выхода генератора 32 через элемент 40 на счетный вход 25 счетчика 23, обеспечивая обратный счет им™ пульсов. С выхода элемента НЕ 37 сигнал логического нуля поступает на вход элемента И-НЕ ,38, препятствуя прохолодениго импульсов с выхода гене™ ратора 29 на счетный вход 24 счетчика 23. При заполнении счетчика 23 па выходе элемента ИЛИ 27 формируется, сигнал логического нуляд поступающий на вход элемента И-НЕ 40, пре- дальнейпий счет импз льсов« Триггер 28 переходит в новое устойчивое состояние, на его выходе фор- мируется сигнал логического нуля, по- стут1аюш;и 1 на вход 63 ключевого элемента 61, отгатючая напряжение с вы™ хода датчика 15 с 57 генератора 55-импульсов. Генератор 55 импульсы не форм1-1рует., а генератор 58 формирует„ С выхода генератора 58 импульсы через э.лемент 65 поступают на счетный вход 51 реверсивного счетчика 49, обеспечивал

братный счет импульсов При заполении счетчика 49 на выходе элемента ЛИ 53 фор№фуетс сигкал логическоо нуля, поступающий на вход элемен- та И-НЕ 65, препятствуя дальнейшему счету импульсов pesepcHBHbHd счетчиком 49 о

ЦепИ;, связываюпгие первый вход и выход элемента И-НЕ 64 соответствен- но с выходом и первым входом элемента И-НЕ 65, исключают подачу импульсов по входу 51 реверсивного счетчика 49 и разрешают подачу им пульсов по входу 50 реверсивного счетчика (в режиме перегрузки синхронной манины)э а также исключают подачу импульсов по входу 50 и разрешают подачу импульсов по входу 51 реверсивного счетчика 49 (в реяси™ ме остывания синхронной машины)j что исключает сбои в работе реверсивного счетчика 49 при ложном форш рованяи импульсов в противопололшых каналах управления.. .

Генератор 29 импульсов (фиг, 2) работает следующим образом.

-

о о .

to

15

4712798

Когда выходное напряжение операционного усилителя 81 и компаратора 71 имеет максимальное положительное значение, диод 85 смещен в обратном направлении и напряжение на выходе интегратора 67 линейно уменьшается со скоростью, определяемой амплитудой входного положительного напряжения. Это напряжение является ре- зз льтатом суммирования напряжений, пост1,11аюг1Т1гх на входы 30 и 31 генератора 29 импульсов, Снилсение напряжения на выходе интегратора 67 происходит до тех пор, пока оно не превысит напряжения, снимаемого с движка резистора 84, В этот момент компаратор 71 переключается в другое состояние, при котором напряжение на выходе операционного усилителя 81 равно максимальному отрицательному значению, диод 85 открывается и выходное пололсительное напряжение интегратора 67 быстро нарастает до тех .пор, пока не превысит напряжения, снимаемого с движка резистора 84. При этом компаратор 71 возвращается в первоначальное состояние, и цикл повторяется. Частота выходных импульсов генератора 29 (определяющая скорость счета импульсов реверсивным счетчиком) настраивается резистором 84, Стабилитрон 87 ограничивает амп- литз/ду выходного напрялсения генератора импульсов

В автоматическом регуляторе воз- булсдения имеется возможность совместить с заданной точностью характеристику остывания ограничителя перегрузки с заданной характеристикой остывания синхронной машины и тем caMJaiM ИСКЛЮЧИТ, перегрев синхронной при повторных перегрузках и вывод синхронной маимны из работы.

20

25

30

35

40

Формула изобретен, ия

Автоматический регулятор возбзтж- дешгя Ди7я синхронной машины, содер- жапщй регулируемьш источник питания обмотки возбуждения, управляющим входом связанньй через сумматор сигналов регулирования с выходом органа сравнения, к входам которого подключены выходы датчика напряжения синхронной машины, блока изменения уставки и ограничителя перегрузки, выполненного в виде датчика ограничиваемого параметра и последова-

-14

тельно соединенных измерительного и исполнительного органов, при этом датчик ограничиваемого параметра связан с вторыми входа ш первых генераторов импульсов измерительного и исполнительного органов, первые входы первых генераторов обоих органов подключены к регулируемь м источникам опорного напряжения соответствующего органа, реверсивный N-разрядньй счетчик измерительного органа выходами соединен с N-входами логического элемента И-НЕ соответствующего органа, выходы N-разрядного счетчика исполнительного органа связаны через цифро- аналоговый преобразователь с выходом этого органа, являющегося и .выходом ограничителя перегрузки, а также компаратор измерительного органа и логический элемент НЕ и три логических элемента И-НЕ исполнительного органа выходы первого и второго логических элементов соединены соответственно с одним из входов друго1 о элемента и связаны соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного N-разрядпого счетчика того же органа, выход логического элемента НЕ соед1-;нен с вторым входом первого логического элемента И-НЕ, отлича-ющийся тем, что, с целью повыи1ения надежности работы путем исключения возможности перегрева и отключения синхронной машины при повторной перегрузке, в измерительный орган введены второй генератор импульсов, два логических элемента НЕ, два логических элемента И-НЕ с тремя входами, логический элемент ИЛИ с N-входами и триггер с двумя входами, в испол- нительный орган введены второй генератор импульсов, логический элемент ИЛИ с N-входами и ютючевой элемент, первый и второй логические элементы И-НЕ этого органа вьшолнены с тремя входами, а третий - с N-входами, при этом первый вход компаратора и вторые входы первого и второго генератора импульсов измерительного органа объединены между собой, а выходы первого генератора и компарато-

1279 °

ра через соответств лощие логические элементы НЕ соединены с вторым и третьим входами первого, введенного логического элемента того же органа, первым входом подключенного к выходу логического элемента И-НЕ с N-входами и второму входу триггера этого же органа, первый вход тригге- Q ра соединен с выходом первого разряда реверсивного счетчика, соединенного N-выходами с N-входами лоп-гческого элемента ИЛИ измерительного органа, выход указанного элемента liTM подклю-

15 чен к третьему входу второго введенного -логического элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго генератора импульсов и компаратора

0 того же органа, в котором первые входы обоих генераторов импульсов объединены между собой, выходы введенных первого и второго логических элементов И-НЕ соединены соответственно

5 с входами прямого и обратного счета реверсивного N-разрядного счетчика, а второй вход компаратора соединен с объединенными первыми входами генераторов импульсов исполнительного

0 органа, второй вход первого из которых через ключевой элемент, а второго - непосредственно связаны с выходом датчика ограничиваемого параметра, выходы указанных генераторов импульсов связаны с яторьми входа-

5

0

ми соответственно перногс; и второго логических элементов И-НЕ, причем первый - через логический элемент НЕ того же органа, третий вход первого логического элемента И-НЕ исполнительного органа соединен с выходом третьего логического элемента И-НЕ, а третий вход второго логического элемента И-НЕ - с выходом логического элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам реверсивного N-разрядного счетчика и входом третьего логического эл.емента И-НЕ этого же органа, управляющий вход ключевого элемента исполнительного органа соединен 0 с выходом триггера измерительного органа.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности работы путем исключения возможности перегрева и отключения синхронной машины при повторной перегрузке. Регулятор содержит регулируемый источник питания обмотки возбуждения, управляющий вход которого связан через сумматор сигналов регулирования с выходом органа сравнения, входами подключенного к датчику напряжения синхронной машины, блоку изменения уставки и ограничителю перегрузки. Ограничитель перегрузки состоит из датчика ограничиваемого параметра, измерительного и исполнительного органов. В регуляторе имеется возможность совместить с заданной точностью характеристику остывания ограничителя перегрузки с заданной характеристикой остывания синхронной машины и тем самым исключить перегрев машины при повторных перегрузках и ее отключение. 2 ил.