Электроэнергетическая установка Советский патент 1989 года по МПК H02P9/42 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в ветро- и гидроэнергетике.

Целью изобретения является улучшение устойчивости работы в генераторном и двигательном режимах в широком диапазоне изменения частоты вращения .

На чертеже представлена функциональная схема электроэнергетической установки.

Электроэнергетическая установка содержит синхронную машину 1, первый 2 и второй управляемый 3 статические преобразователи, первый из которых входом связан с якорной обмоткой синхронной машины 1, а выходом

через сглаживающий реактор 4 и датчик 5 тока - с входом второго статического преобразователя 3, выходом подключенного к электрической сети 6, а управляющим входом - к выходу регулятора 7 тока, управляющий и задающий входы которого связаны соответственно с датчиком 5 тока и задат- чиком 8 тока, регулятор 9 потока возбуждения, выходом связанный с управляющим входом возбудителя 10 синхронной машины 1, а управляющим и задающим входами - с датчиком 11 потока и задатчиком 12 потока. Установка содержит также регулятор 13 частоты вращения, управляющим и задающим входами соединенный соответст Јь

00

00

со

венно с датчиком 14 частоты вращения и задатчиком 15 частоты вращения. Первый статический преобразователь 2 выполнен управляемым, дополнительно введены регулятор 16 напряжения и 6noKs 17 произведения, первый и второй входы которого подключены к выходам датчика 14 частоты вращения и регулятора 13 частоты вращения соответственно , а выход - к задающему входу регулятора 16 напряжения, управляющий вход которого связан с датчиком 18 напряжения, включенным на выходе первого статического преобразователя 2, причем управляющий вход последнего подключен к выходу регулятора 16 напряжения.

На чертеже, кроме того, показана связь датчика 14 частоты вращения с ротором синхронной машины 1 через датчик 19 положения ротора.

Электроэнергетическая установка работает следующим образом.

Устойчивая работа синхронной машины с двухзвенным преобразователем частоты в якорной цепи в двигательном и генераторном режимах при любых механических характеристик на валу достигается путем соответствующего управления электромагнитным моментом машины. Из литературы известно, что необходимым условием статической устойчивости электрической машины является условие устойчивости по частоте вращения:

+ Рэ О,

(О

Рм

ЭМм жесткость механической

WR характеристики механизма, сопряженного с валом СМ;

Рз а™„

жесткость механической характеристики синхронной машины.

Очевидно что условие (1 ) выполнится, если электрическая машина будет иметь механическую характеристику вида

М,

Л , OJ.

(2)

где

ol, - коэффициенты регулирования.

Обеспечение выполнения условия (1) достигается соответствующим подбором значений коэффициентов о(в и of,

Выразив электромагнитный момент МА синхронной машины через ее параметры и параметры преобразователя, получим

0

5

0

5

0

м Р UI

П w, KvKtwR где Р

(3)

- активная мощность; U - напряжение в звене постоянного тока на стороне первого статического преобразователя ; I - ток в звене постоянного

тока; t - коэффициенты схемы для моКу,К

-i

tt

стовой схемы статического преобразователя:

ЗУЗ v 2-/3 -- К

тг Л1 IT Выбрав в качестве параметров регулирования ток I в звене постоянного тока и напряжение U в звене постоянного тока на стороне первого статического преобразователя 2, можно получить требуемую моментную характеристику синхронной машины 1 при следующих условиях:

I - const; U (/;, +еО )WR, 4)

sf 0 , d - коэффициенты регулирования. Подставляя (4) в (3), имеем

м H i ± Jji«iЈLe

где

К„-

Ку Кг

с+ )

(5)

Соотношения (4) реализуются функциями регулирования для регуляторов тока звена постоянного тока и напряжения в звене постоянного тока: регулирование тока I осуществляется воздействием на угол /S7 управления второго статического преобразователя 3:

(i-Wi 1 (1-г3ал) +Р2о;

(Ь;

регулирование напряжения в звене постоянного тока U осуществляется воздействием на угол управления первого статического преобразователя 2:

/5, U-(o(e+oilWR )UR Ka+/if0, (7)

где К.,К0.,Ку - коэффициенты усиления усилителей.

Управление синхронной машиной 1 осуществляется по трем каналам, одним из которых является регулирование потока возбуждения регулятором 9 потока через возбудитель 10. Входные сигналы регулятора 9 потока - задающий и измеренный - поступают с

выхода члдатчика 12 и датчика 11 потока соответственно. Канал управления по постоянному току реализуется регулятором 7 тока, на вход которого подаются задающий от задатчнка 8 тока и измеренный от датчика 5 тока сигналы. Выходной сигнал регулятора 7 тока является управляющим для второго статического преобразователя 3. По третьему каналу управления осуществляется регулирование выпрямленного напряжения в функции частоты вращения. Для этого на вход регулятора 16 напряжения подаются величины напряжения: измеренного - от датчика 18 напряжения и заданного - от блока 17 произведения.

Выходной сигнал регулятора 16 напряжения является управляющим для первого статического преобразователя 2. Блок 17 произведения формирует сигнал, квадратично зависимый от частоты вращения, для чего на входы упомянутого блока подаются сигналы: пропорциональный измеренной частоте вращения от датчика 14 частоты, и задания от регулятора 13 частоты вращения, на входы которого поступают сигналы от задатчика 15 частоты и измеренный от датчика 14 частоты. На вход последнего может поступать сигнал датчика 19 положения ротора.

Таким образом, обеспечение независимого управления тремя параметрами электрической машины - потоком, током и напряжением статора с заданными законами управления - позволяет выполнить ее механическую характеристику с регулируемой жесткостью, что делает возможным устойчивую работу электроэнергетической установки во всем множестве режимов (двигательном, генераторном) при любых механических характеристиках на валу электрической машины. Вследствие этого в системе отсутствует необходимость установки разгонных устройств, что также является ее преимуществом,,

Формула изобретения

Электроэнергетическая установка, содержащая синхронную машину, первый и второй управляемый статические преобразователи, первый из которых входом связан с якорной обмоткой синхронной машины, а выходом через сглаживающий реактор и датчик тока - с входом второго управляемого статического преобразователя, выходом под5 ключенного к электрической сети, а управляющим входом - к выходу регулятора тока, управляющий и задающий входы которого связаны соответственно с датчиком тока и задатчи0 к°м тока, регулятор потока возбуждения, выходом связанный с управляющим входом возбудителя синхронной машины, а управляющим и задающим входами - с датчиком потока и

5 задатчиком потока соответственно, регулятор частоты вращения, управляющим и задающим входами соединенный соответственно с датчиком частоты вращения и задатчиком частоты враще0 ния, отличающаяся тем, что, с целью улучшения устойчивости работы в генераторном и двигательном режимах в широком диапазоне изменения частоты вращения, первый стати5 ческий преобразователь выполнен управляемым, введены регулятор напряжения и блок произведения, первый и второй входы которого подключены к выходам датчика частоты вращения и

0 регулятора частоты вращения соответственно, а выход - к задающему входу регулятора напряжения, управляющий вход которого связан с датчиком напряжения, включенным на выходе пер5 вого статического преобразователя, причем управляющий вход последнего подключен к выходу регулятора напряжения .

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в ветро- и гидроэнергетике. Целью изобретения является улучшение устойчивости работы в генераторном и двигательном режимах в широком диапазоне изменения частоты вращения. Установка имеет независимое управление тремя параметрами электрической машины - потоком, током и напряжением статора с заданными законами управления, что позволяет выполнить ее механическую характеристику с регулируемой жесткостью и не требует наличия разгонных устройств. 1 ил.