Автономная дизель-электрическая станция Советский патент 1990 года по МПК H02P9/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроэнергетических сие темах.

Цель изобретения - повышение экономичности автономной дизель-электрической станции путем обеспечения оптимальной во всем диапазоне нагрузок частоты вращения второго приводного двигателя.

На чертеже представлена структурная схема автономной дизель-электрической станции, .

Автономная дизель-электрическая станция содержит первый асинхронизи™ рованный синхронный генератор (АСГ) 1, силовой выход которого связан с шинами 2 распределительного устройства, а ротор механически связан с ротором первой асинхронизированной синхронной машины (АСМ) 3, обмотка ротора кото-рой связана с обмоткой ротора первого АСГ, электрический генератор 4,силовой выход которого связан с силовым выходом первого АСГ 1, приводные двигатели (ПД) 5 и 6 АСГ и электрического генератора с регуляторами 7 и 8 частоты вращения ПД.

Автономная дизель-электрическая станция содержит также датчик 9 активной мощности на шинах распределительного устройства, два усилительно-преобразовательных узла 10 и 11, регулятор 12 напряжения на шинах распределительного устройства, задатчик 13 частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала и вторую АСМ 14.

Электрический генератор 4 выполнен в виде второго АСГ, механически связанного ротором с ротором второй АСМ 14.

Каждый из регуляторов 7 и 8 частоты вращения ПД выполнен в виде датчика частоты вращения (15 или 16) приводного двигателя, выход которого свя

0

5

0

5

0

5

0

5

зан с первым входом элемента сравнения (17 или 18), подключенного выходом к входу исполнительного органа (19 или 20) регулятора частоты вращения ПД.

Связь датчика частоты вращения ПД с первым входом элемента сравнения в регуляторе 8 частоты вращения ПД вто- рого АСГ осуществлена непосредственным соединением, а в регуляторе 7 частоты вращения ПД первого АСГ - через функциональный преобразователь 21 частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки ПД, вторые входы элементов 18 и 17 сравнения регуляторов частоты вращения ПД первого и второго АСГ связаны соответственно с выходом датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройства и с выходом датчика 15 частоты вращения ПД первого АСГ, управляющий вход задатчика 13 частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала подключен к выходу регулятора 12 напряжения на шинах распределительного устройства, а выход соединен со статорными обмотками первой 3 и второй 14 АСМ, роторные обмотки которых через соответствующие усилительно-преобразовательные узлы 10 и 11 подсоединены к роторным обмоткам одноименных АСГ.

Силовые входы усилительно-преобразовательных узлов 10 и 11 подключены к шинам 2 распределительного устройства. Выход датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройства подключен к первому входу полупроводникового переключателя 22,второй вход которого подсоединен к выходу источника 23 опорного напряжения, а выход - к второму входу устройства 17 сравнения. ДД первого и второго АСГ выполнены с одинаковыми нагрузочными характерис

тиками, а первый и второй ЛСГ имеют идентичные характеристики холостого хода,внешние и регулировочные характеристики .Первая и вторая ЛСМ использова- ны в качестве датчиков скольжения.

Автономная дизель-электрическая станция работает следующим образом.

На холостом ходу автономной дизель электрической станции, когда ее нагрузка отсутствует, полупроводниковый переключатель 22 подает на элемент 17 сравнения стабильное напряжение ис- точника 23 опорного напряжения.Под действием этого напряжения частота вращения ПД 5 первого АСГ увеличивается. Сигнал от датчика 15 частоты вращения ПД первого АСГ подается в виде задающего воздействия UA4 на второй вход элемента 18 сравнения регулятора частоты вращения ПД второго АСГ 4. Под действием этого сигнала частота вращения ПД 6 второго АСГ увеличивается. Одновременно по мере увеличения частоты вращения ПД5 возрастает сигнал иы с выхода функционального преобразователя частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки ПД, что приводит к уменьшению разностного сигнала ILC UHO - U на выходе элемента 17 сравнения. Частота вращения С02 ПД 6 практически повторяет характер изменения частоты вращения W,, во времени ПД 5, и сигналы датчиков 15 и 16 частот вращения ПД 11дЧ1 идц равны. Процесс регулирования продолжается до тех пор, пока частота вращения ПД первого АСГ не достигнет установившегося значения, т.е. выполня

ются равенства UHfl Uw , U, со U0 , где со0 - частота врацения ПД, соответствующая условно Uw UH, При достижении указанных равенств нараста0

0

жения после усиления в усилительно- преобразовательных узлах подаются в роторные обмотки соответствующих АСГ, обеспечивая их возбуждение. В результате частота выходных напряжений первого и второго АСГ равна заданной частоте. Выходные напряжения АСГ равны между собой. Для поддержания номинальной величины напряжения на шинах распределительного устройства регулятор 12 напряжения изменяет величину выходного сигнала задатчика частоты с регулируемой амплитудой выходного 5 сигнала возбуждения АСГ, обеспечивая регулирование потоком возбуждения АСГ.

Таким образом, на холостом ходу ПД 5 и 6 первого и второго АСГ работают на минимальной частоте, обеспечивающей минимальный расход топлива и воздуха и достаточный запас кинетической энергии вращающихся масс на случай наброса 100%-ной нагрузки. Любые отклонения частот вращения ПД обоих АСГ по причине изменения рабочих процессов (температурный режим, пропуск вспышки в цилиндре) заставляют регуляторы частоты вращения ПД стабилизировать частоты их вращения относительно 0 .

На малых нагрузках (десятые доли от номинальной) напряжение ив на вы-1 ходе датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройства меньше напряжения источника опорного напряжения (UH UHQ) , полупроводниковый переключатель 22 по-прежнему подключает к устройству 17 сравнения выход источника опорного напряжения и процесс регулирования останется неизменным.

При нагрузках, на которых с выхода датчика 9 активной мощности на шинах

5

0

0

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроэнергетических системах. Целью изобретения является повышение экономичности устройства. Устройство содержит два асинхронизированных синхронных генератора 1 и 4, включенных на параллельную работу и приводимых во вращение приводными двигателями (ПД) 5,6, регуляторы 7,8 частоты вращения ПД, включающие элементы сравнения 17,18, исполнительные органы 19,20, датчики 15,16 частоты вращения, функциональный преобразователь 21 частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки ПД. Устройство также содержит датчик 9 активной мощности, полупроводниковый переключатель 22, источник опорного напряжения 23, регулятор 12 напряжения на шинах 2 распределительного устройства, задатчик 13 частоты, асинхронизированные синхронные машины 3,14, усилительно-преобразовательные узлы 10,11. Особенность функционирования устройства заключается в обеспечении оптимальной частоты вращения ПД при различной нагрузке устройства. 1 ил.

ние частоты вращения ПД 5 и 6 прекра- .г распределительного устройства сигнал UH больше напряжения U

щается. Частота О)о есть минимальная допустимая частота врацения, при которой ПД 5 и 6 работают устойчиво. Стабильное синусоидальное трехфазное напряжение от задатчика частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала подается в статорные обмотки АСМ 3 и 14, в роторных обмотках которых наводятся ЭДС с частотой, равной частоте скольжения. Так как частота вращения С0г , то на входы усилительно-преобразовательных узлов 10 и 11 поступают напряжения скольжения равной амплитуды и частоты. Эти напря50

55

ц псшрп/лспмл и , ПОЛУ ПРОВОДНИКОВЫЙ переключатель подключ ет к соответствующему входу элемента 17 сравнения выход датчика 9 активной мощности на шинах распредели тельного устройства мощности. Проце регулирования частот вращения ПД 5 и 6 при этом не изменяется, так как регулирование происходит относитель но нового уровня U до выполнения

равенств Urt s U,

Ц)

АШ

4w что

соответствует новым частотам вращения ПД, оптимальным для данной вели чины нагрузки.

г распределительного устройства сигнал UH больше напряжения U

0

5

ц псшрп/лспмл и , ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ переключатель подключает к соответствующему входу элемента 17 сравнения выход датчика 9 активной мощности на шинах распределительного устройства мощности. Процесс регулирования частот вращения ПД 5 и 6 при этом не изменяется, так как регулирование происходит относительно нового уровня U до выполнения

равенств Urt s U,

Ц)

АШ

4w что

соответствует новым частотам вращения ПД, оптимальным для данной величины нагрузки.

Поддержание выходного напряжения танции в заданных пределах обеспеивается посредством изменения вепи- ины выходного сигнала задатчика 13 астоты регулятором напряжения на шиах распределительного устройства.

Таким образом, предлагаемая станция позволяет повысить экономичность ПД за счет функционального регулирования Q Их частоты вращения при изменении на- рузки и обеспечивает при этом высокое качество электрической энергии И значительно упрощает выполнение ус- .повий нормальной параллельной работы с генераторов.

Формула изобретения

Автономная дизель-электрическая Q станция, содержащая первый асинхро- Низированный синхронный генератор, силовой выход которого связан с шинами распределительного устройства, а ротор механически связан с ротором 25 Первой асинхронизированной синхронной машины, обмотка ротора которой связана с обмоткой ротора первого асинхронизированного синхронного генератора, электрический генератор, силовой зо Ьыход которого связан с силовым выходом первого асинхронизированного синхронного генератора, приводные двигатели асинхронизированного синхронного генератора и электрического генерато ра с регуляторами частоты вращения приводных двигателей, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности станции путем обеспече- ия оптимальной во всем диапазоне на- о грузок частоты вращения второго приводного двигателя, введены датчик активной мощности на шинах распределительного устройства, два усилительно-преобразовательных узла, регулятор напряжения на шинах распределительного устройства и задатчик частоты с ре- , гулируемой амплитудой выходного сигнала, вторая асинхронизированная синхронная машина, электрический генератор выполнен в виде второго асинхронизированного синхронного генератора, механически связанного ротором с ротором второй асинхронизированной

35

50

с

Q 5 о о ,

5

0

синхронной машины, каждый из регуляторов частоты вращения приводных двигателей выполнен в виде датчика частоты вращения приводного двигателя,элемента сравнения, исполнительного органа, а регулятор частоты вращения приводного двигателя первого асинхронизированного синхронного генератора дополнительно содержит функциональный преобразователь частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки приводного двигателя, выход датчика частоты вращения приводного двигателя связан с первым входом элемента сравнения, подключенного выходом к входу исполнительного органа регулятора частоты вращения приводного двигателя, причем выход датчика частоты вращения приводного двигателя связан с первым входом элемента сравнения в регуляторе частоты вращения приводного двигателя второго асинхронизированного синхронного генератора непосредственно, а в регуляторе частоты вращения приводного двигателя первого асинхронизированного синхронного генератора - через функциональный преобразователь частоты вращения в сигнал, пропорциональный величине оптимальной нагрузки приводного двигателя, вторые входы элементов сравнения регуляторов частоты вращения приводных двигателей первого и второго асинхрокизированных синхронных генераторов связаны соответственно с выходом датчика активной мощности на шинах распределительного устройства и с выходом датчика частоты вращения приводного двигателя первого асинхронизированного синхронного генератора, управляющий вход задатчика частоты с регулируемой амплитудой выходного сигнала подключен к выходу регулятора напряжения на шинах распределительного устройства, а выход соединен со статорными обмотками первой и второй асинхронизированных синхронных машин, роторные обмотки которых через соответствующие усилительно- преобразовательные узлы подсоединены к роторным обмоткам одноименных асинхронизированных синхронных генераторов.