Устройство для испытаний автоматического регулятора возбуждения турбогенератора Советский патент 1990 года по МПК H02P9/14 G05B17/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при испытании автоматических ретуляторов возбуждения, (АРВ), преимущественно на электростанциях с бесщеточными турбогенераторами в предпусковый период.

Цель изобретения - повышение надежности проверки автоматического регулятора возбуждения и снижение материальных затрат при испытаниях.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Автоматический регулятор возбуждения 1 с тремя входами: по отклонению напряжения генератора, по отклонению тока ротора и по отклонению напряжения возбуждения, своим выходом соединен с входом управления тиристорного преобразователя 2. Блок-модель 3 генератора имеет два выхода, один из которь1х подключается к входу по отклонению

напряжения АРВ. а другой - к входу по отклонению тока ротора АРВ, и один вход по отклонению напряжния возбуждения. Блок-модель 4 бесщеточиого возбудителя имеет вход, соединенный с выходом тири- сторного преобразователя 2, и вход для соединения с выходом блока-модели 5 реакции якоря, и два выхода один из которых соединен с. входом АРВ 1 по отклонению напряжения возбуждения, а другой выход - с входом блока-модели 3 генератора. Блок-модель 5 реакции якоря выполнен на операционном усилителе 6, охваченном цепочкой обратной связи из последовательно соединенных резистора 7 и конденсатора 8 и параллельно включенного им резистора 9. Вход усилителя 6, являющийся входом блока-модели 5 реакции я коря.соединен с выходом блока-модели 3 генератора по отклонению тока ротора, а выход операционного усилителя 6 - с соответствующим входом блока-модели 4 бесщеточногр возбудителя. Блок-модель 3 генератора функционально содержит в себе два узла: один из которых выполнен на последовательно соединенных операционных усилителях 10 и 11, вход первого из которых является входом по отклонению напряжения возбудителя, а выход второго усилителя - выходом по отклонению тока ротора. Второй узел блока-модели 3 генератора представляет собой три :поспедовательно соединенных усилителя 12-14. .Усилители 12 и 14 осуществляют моделирование насыщения магнитопровода генератора путем охвата усилителя 13 цепью обратной связи, выполненной на резисторе 15 и усилителя 12 обратной связью с диодом 16. Выход усилителя 14 является выходом блока-модели 3 генератора по отклонению напряжения. Блок-модель 4 бесщеточного возбудителя состоит из последовательно включенных инерционного звена, сумматора (операционных усилителей 17 и 18), выпрямителя 19 и выходного операционного усилителя 20. Выход выпрямителя 19 соединен с входом усилителя 10 блока-модели 3 генератора.

При испытаниях АРВ на злектростан- ции используют штатный тиристорный преобразователь, присоединенный своим информационным входом к выходу АРВ, а входами питания - через трансформатор к шинам собственных нужд электростанции, Блоки3-5 служат для замены натурных элементов системы автоматического регулирования.

При лабораторных испытаниях возможна замена тиристорного преобразователя его моделью.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение АРВ через тиристорный преобразователь 2 вызывает изме- нение напряжения на входе операционного усилителя 17. При соблюдении условий подобия напряжение на выходе операционного усилителя пропорционально магнитному о потоку возбудителя при его холостом ходе. 0 Сумматор, собранный на операционном усилителе 18, формирует на своем выходе напряжение, которое после выпрямителя 19 пропорционально напряжению возбуждения генератора. Через вспомогательный 5 усилитель 20 напряжение, пропорциональное напряжению возбуждения, поступает на вход АРВ. Таким образом, последовательно соединенные операционные усилители 17 и 18, выпрямитель 19 и усилитель 20, 0 связанные между собой и с внешней схемой, представляют модель бесщеточного возбудителя. При этом выпрямитель 19 обеспечивает прохождение на выход блока только напряжение положительной поляр- 5 ности, что существенно для имитации действия бесщеточного возбудителя.

Блок-модель генератора имитирует физические процессы в синхронном генераторе, работающем в режиме холостого хода, 0 Инерционное звено, собранное на усилителе 10 и включенное на выход выпрямителя 19, формирует на своем выходе напряжение, пропорциональное току ротора генератора If. Таким образом, реализован первый 5 канал блока-модели генератора, осуществляющий связь lf(Uf), где Uf - напряжение возбуждения.

Второй канал указанного блока необходим для реализации зависимости Ur(Uf), где 0 Ur - напряжение генератора. С зтой целью использую тся связанные между собой операционные усилители 12 и 13. Напряжение, пропорциональное величине If, поступает на вход усилителя 13, а на его выходе обра- 5 зуется напряжение, пропорциональное Ur. С целью отражения нелинейной зависимости напряжения генератора от тока возбуждения используется цепь обратной связи, охватывающей усилитель 13. Усилитель 12 50 присоединен своим инвертирующим входом к источнику напряжения смещения, и выходу усилителя 13 и через диод 16 к своему выходу. Такое включение обеспечивает возможность кусочно-линейной аппрокси- 55 мации характеристики холостого хода генератора.

Вспомогательный усилитель 14 служит для формирования величины отклонения напряжения генератора от заданного значения.

Таким образом, на вход АРВ поступают напряжения, пропорциональные AUf.AUr, и If, обеспечивающие возможность испытания АРВ до пуска турбогенератора. Три указанных величины формируются при помощи блока-модели 3 генератора, блока-модели 4 бесщеточного возбудителя и блока 5 реакции якоря.

Блок реакции якоря содержит операционный усилитель 6, охваченный специаль- ной обратной связью. Соотношение между параметрами элементов указанной обратной связи подбирается таким, чтобы передаточная функция блока правильно отражала реакцию якоря возбудителя. Пе- редаточная функция блока реакции якоря имеет вид:

ц-рт,

где k2 - эквивалентное приведенное сопро- тивление реакции якоря возбудителя;

р - оператор дифференцирования;

Ti - постоянная времени запаздывания реакции якоря;

Т2 - переходная постоянная времени реакции якоря.

Сигнал I через блок реакции якоря поступает на второй вход сумматора 18 блока- модели и бесщеточного возбудителя.

Поскольку величина Д LJr, формируется как сигнал, эквивалентный выходному сигналу измерительного органа АРВ. он включается взамен выхода измерительного органа. Динамические, характеристики измерительного органа могут учитываться тем, что точка ввода сигнала AUr. переносится на вход фильтра измерительного органа.

Использование изобретения позволяет осуществлять настройку и проверку АРВ на остановленном турбогенераторе и сократить время на осуществление этих onepta- ций.

Формула изобретения

1. Устройство для испытаний автомати- ческого регулятора возбуждения турбогенератора, содержащее аналоговый блок-модель генератора с входом по напряжению возбуждения и выходами по напряжению генератора и току ротора, тиристорный преобразователь, управляющий вход которого предназначен для соединения с выходом автоматического регулятора возбуждения, первый выход блока модели генератора является вывбдом для подключения к измерительному входу автоматического регулятора возбуждения по отклонению регулируемого напряжения, а второй выход блока-модели генератора является выводом для подключения к входу автоматического регулятора возбуждения по току ротора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности проверки автоматического регулятора возбуждения и снижения материальных затрат на испытания, в него дополнительно введены блок-модели бесщеточного возбудителя и реакции якоря, причем блок-модель бесщеточного возбудителя выполнена в виде последовательно соединенных инерционного звена, сумматора, выпрямителя и усилителя, вход инерционного звена соединен с выходом тиристорного преобразователя, второй вход усилителя соединен с источником напряжения смещения, а выход усилителя предназначен для соединения со входом автоматического регулятора возбуждения по отклонению напряжения возбуждения, второй вход сумматора соединен с выходом блока модели реакции якоря, который содержит операционный усилитель, охваченный цепью обратной связи, вы- полненной в виде последовательной RC-цепи, зашунтированной резистором, вход блока модели реакции якоря соединен с выходом блока-модели генератора по току ротора, а вход блока-модели генератора по напряжению возбуждения соединен с выходом выпрямителя блока-модели бесщеточного возбудителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что передаточная функция блока реакции якоря имеет вид

1 4-РТ2

1 + рТГ

где ka - эквивалентное приведенное сопротивление реакции якоря возбудителя;

р - оператор дифференцирования;

TI - постоянная времени запаздывания реакции якоря;

Та - переходная постоянная времени реакции якоря.

k2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при испытаниях и проверке автоматических регуляторов возбуждения /АРВ/, на электростанциях при остановленном турбогенераторе, а в лабораторных условиях с любой моделью энергосистемы. Целью изобретения является повышение надежности проверки АРВ и снижение материальных затрат. Сущность изобретения заключается в том, что при испытаниях АРВ существующая блок-модель 3 генератора дополняется блоком-моделью 4 бесщеточного возбудителя и блоком-моделью 5 реакции якоря. Введение указанных блоков-моделей 4 и 5 позволяет осуществить реальное моделирование бесщеточного турбогенератора и ввести в АРВ все необходимые обратные связи по регулируемым параметрам. Благодаря использованию нелинейных обратных связей, охватывающих усилители блоков-моделей, выходные параметры блока-модели 3 генератора могут имитировать различные режимы работы, а также учет нелинейностей, присущих самому турбогенератору. 1 ил.