Устройство для реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины Советский патент 1992 года по МПК H02P9/14 H02P9/30 

занную с двумя блоками формирования импульсов и имеющий две обмотки возбуждения, смещенные в пространстве на 90 электрических градусов, которые через соответствующие первый и второй усилители, охваченные обратной связью по тОку, связаны с конусным и синусным функциональными преобразователями, автоматический регулятор возбуждения, первыми информационными входами связанный с выходами трансформаторов направления и тока якорной обмотки синхронной машинь|, а вторымиинформационными входами - с первыми выходами первого и второго датчиков токавозбуждения синхронной машины, логический бло,к с пороговыми элементами на каждом из трех входов, реализующий функцию

Y Xi-Xa+Xi- Хз,

где Xi -логический сигнал на выходе порогового элемента первого входа,

Х2 - логический сигнал на выходе пороговогр элемента второго входа,

Хз - логический сигнал на выходе порогового элемента третьего входа, первым и вторым управляющими входами подключенный ко вторым выходам соответственно первого и второго датчиков тока возбуждения синхронной машины, а информационнь1М входом ко второму выходу автоматического регулятора возбуждения и выходом связанный с входом бесконтактного передатчика сигналов и управляющими входами первого и второго управляемых переключателей полярности, объединенные информационные входы которых подключены к первому выходу автоматического регулятора возбуждения, а. выходы соотвественно к входам косинусного и синусного функциональных преобразователей, прерыватели импульсов, управляемые передатчиком сигналов.

Недостатком этого устройства является пониженная надежность, обусловленная большим количеством прерывающих органов (равное числу вращающихся тиристоров) двух прерывателей импульсов, а также наличием двух блоков формирования им-, пульсов.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и упрощение его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины дополнительный генератор снабжен выводом от общей точки соединения его якорных обмоток и дополнительно введены две группы разделительных трансформаторов, число которых в каждой группе равно числу тиристоров соответствующего преобразователя, при этом вторичные обмотки каждого трансформатора подключены параллельно управляющему переходу одного из тиристоров, а первичные обмотки одними из выводов соединены с соответствующими выходами блока формирования импульсов, а вторые

выводы в каждой из групп объединены между собой и общие выводы соединения подключены к соответствующим выходам прерывателя импульсов, общий коммутирующий вход которого соединен с выводом от

общей точки соединения якорных обмоток дополнительного генератора.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная

схема блдка разделительных трансформаторов; на фиг. 3 - принципиальная схема логического блока..

Устройство реверсивного бесщетрчного возбуждения синхронной машины 1 содержит первый 2 и второй 3 вращающиеся тфазные тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключенные к т-фазной якорно(1 обмотке 4 вспомогательного генератора 5 переменного тока,

а первыми объединенными выводами разноименной полярности - непосредственно к одному из выводов для подключения обмотки 6 возбуждения синхронной машины, другой вывод для подключения обмотки б

возбуждения связан с вторыми разноименными выводами первого 2 и второго 3 вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый 7 и- второй 8 датчики тока возбуждения синхронной машины 1. Дополнительный генератор 9 снабжен выводом от общей точки соединения его якорных обмоток 10, связанных через блок формирования импульсов управления 11с одними из выводов первичных обмоток

первой 12 и второй 13трупп разделительных трансформаторов (фиг. 2), число которых в каждой группе равно числу тиристоров соответствующего тиристорного преобразователя 2, 3.

Вторые выводы первичных обмоток

каждой из групп разделительных трансформаторов 12, 13 объединены между собой и общие выводы соединения подключены к соответствующим выходам исполнительного органа 14 прерывателя импульсов 15, общий коммутирующий вход которого связан с выводом от общей точки соединения якорных обмоток 10 дополнительного генератора 9.- Вторичные обмотки каж.дого трансформатора подключены параллельно

управляющему переходу одного из тиристоров и шунтированы диодами.

Дополнительный генератор 9 (фиг. 1) имеет первую 16 и вторую 17 обмотки возбуждения, смещенные в пространстве на 90 электрических градусов и подключенные соответственно к выходам первого 18 и второго 19 усилите71ей, охваченных отрицательной обратной связью по току. Входы первого 18 и второго 19 усилителей связаны соответственно с выходами косинусного 20 и синусного 21 функциональных преобразователей. Входы функциональных преобразователей 20, 21 соединены соответственно с выходами переключающих органов 22, 23 первого 24 и второго 25 управляемых переключателей полярное™, объединенные информационные входы которых связаны с первым выходом автоматического регулятора 26. Первые информационные входы автоматического регулятора 26 подключены к выходам датчиков напряжения 27 и тока 28 якорной обмотки синхронной машины 1, а вторые информационные входы регулятора подсоединены к первым выходам первого 7 и второго 8 датчиков тока возбуждения синхронной машины 1. Устройство содержит логический блок 29 с пороговыми элементами на каждом из трех входов, реализующий функцию

Y Xi-Xa+Xi-Хз,

где Xi - логический сигнал на выходе порогового элемента первого входа,

Х2 - логический сигнал на выходе порогового элемента второго входа,

Хз- логический сигнал на выходе порогового элемента третьего входа.

Первый и второй управляющие входы логического блока 29 подключены к вторым выходам первого 7 и второго 8 датчиков тока возбуждения, а информационный вход связан со вторым выходом автоматического регулятора возбуждения 26. Выход логического блока 29 связан через согласующий блок 30 с входом бесконтактного передатчика сигналов 31, выход которого подключен к управляющему входу командного органа 32 прерывателя импульсов 15, и с управляющими входами командных органов 33, 34 управляемых переключателей полярности.

Логический блок 29 (фиг. 3) содержит пороговые элементы (компараторы) 35, 36, 37 на каждом из входов и пять логических элементов типа 2И-НЕ 38-42, с помощью которых реализуется логическая функция Х2+Х1 -Хз

Устройство работает следующим образом.

Для конкретности при описании работы устройства принимаем синхронную машину

1. - синхронным компенсатором, что соответствует наиболее тяжелым условиям работы системы возбуждения, требующим равноценной работы систем при различной полярности токов возбуждения в обмотке

0 возбуждения 6.

В режиме выдачи реактивной мощности предполагаем работающим первый вращающийся тиристорный преобразователь 2.

5 В соответствии со значениями сигналов . датчиков тока 7 и. 8 и датчиков напряжения 27 и тока 28 синхронной машины 1 автоматический регулятор возбуждения 26 вырабатывает сигнал управления, по второму

0 выходу воздействующий на информационный вход логического блока 29. Полярность сигнала управления определяет выбор работающего вращающегося тиристорного преобразователя, в данном случаепреобра5 зователя 2. При отсутствии сигнала от датчика тока 8 о наличии тока от второго тиристорного преобразователя 3 на выходе логического блока 29 существует логический сигнал, разрешающий работу первого

0 преобразователя 2 и запрещающим работу второго преобразователя 3. Это достигае ся тем, что логический сигнал с выхода логического блока29 воздействует на вход согласующего блока 30, который сигналом

5 первого выхода через передатчик 31 воздействует на командный орган 32 управляемого прерывателя импульсов 15 таким образом, что его исполнительный орган 14 соединяет общую точку якорной обмотки 10

0 дополнительного генератора 9 с общей точкой первичных обмоток разделительных трансформаторов блока 12. При этом замыкается цепь для прохождения импульсов управления с выхода системы формирования

5 импульсов 1 Т через первичные обмотки раз- делительных трансформаторов блока 12 и размыкается цепь первичных о,бмоток разделительных трансформаторов блока 13. Сигналы второго и третьего выходов согласующего блока-30 воздействуют на команд ные органы 33 и 34 управляемых переключателей полярности сигналов 24, 25 таким образом, что сигнал управления с первого выхода автоматического регулятора возбуждения 26 проходит через их переключающие органы 22, 23 без изменения своей полярности. Функциональные преобразователи 20, 21 по входному сигналу управления формируют такие сигналы на . своих вь ходах, которые, пройдя через усилители мощности 18, 19, приобретают вид .следующих зависимостей токов в обмотках возбуждения 16, 17 дополнительного генератора 9

ll6 lm-COS(K-Uy), ll7 lm-Sin(K-Uy),

где Иб, И - токи в обмотках 16, 17;

Im - максимальное значение тока в обмотке возбуждения;

К- коэффициент пропорциональности;

Uy - выходной аналоговый сигнал упрёвления на выходе автоматического регулятора возбуждения 26.

Такой закон изменения токов во взаимно перпендикулярных обмотках возбуждения 16, 17 дополнительного генератора 9 дает линейную зависимость угла поворота результирующего вектора магнитного поля дополнительного генератора 9 от выходного сигнала автоматического регулятора возбуждения 26, а следовательно, и угла управления тиристорами первого вращающегося тиристорного преобразователя 2.

Допустим, что в энергосистеме сложилась такая ситуация, что синхронный компенсатор должен перейти в режим потребления реактивной энергии, при этом автоматический регулятор возбуждения 26 меняет свой выходной сигнал, изменяется его полярность.

Такое изменение сигнала управления (Uy).Ha первом выходе автоматического регулятора возбуждения 26 приводит по цепи

22-20-18-16

10-11-12-2 23-21-19-17к переводу первого вращающегося тиристорного преобразователя 2 в инверторный режим. В результате происходит гашение поля в обмотке 6 синхронной машины 1. Изменение полярности сигнала управления по второму выходу автоматического регулятора возбуждения 26 и получение информации От датчика 7 об уменьшении тока первого тиристорного преобразователя 2 до нуля вызывает изменение логического сигнала на выходе логического блока 29 на противоположный, что означает разрешение работы второму вращающемуся тиристорно му преобразователю 3 и запрет работы первому преобразователю 2. Это достигается воздействием через согласующий блок 30 на командный орган 32 прерывателя

импульсов управления 15 (через передатчик сигналов 32) и на командные органы 33, 34 управляемых переключателей полярности 24, 25. При этом общая точка

якорной обмотки 10 дополнительного генератора 9 соединяется исполнительным органом 14 с общей точкой разделительных трансформаторов блрка 13, а исполнительными органами 22, 23 полярность

сигнала управления (Uy) с выхода автоматического регулятора возбуждения 26 меняется на противоположную. Зависимость токов в обмотках 16, 17 дополнительного генератора 9 принимает вид

ii6 im-cos(-K Uy),

l7 lm-Sin(-K Uy),

что в результате по цепи 10-11-13-3 приводит к работе второго вращающегося тиристорного преобразователя в выпрямительном режиме и появлению тока противоположного направления в обмотке

возбуждения в синхронной машине 1.

Таким образом, изобретение обеспечивает надежную работу системы возбуждения с помощью одного канала управления обоими вращающимися преобразователями, при этом существенно упрощен прерыватель импульсов: вместо большого количества вращающихся прерывающих органов применен один, что в итоге позволяет при относительной простоте исполнения

обеспечить высокую надежность работы устройства.

Формула изобретения

Устройство для реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины, содержащее первый и второй вращающиеся, т-фазные. тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключенные

к т-фазной якорной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной полярности непосредственно к одному из выводов для подключения обмоткивозбуждения синхронной машины, другой вывод для подключения обмотки возбуждения связан с вторыми разноименными выходами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый и второй датчики тока возбуждения, дополнительный генератор, имеющий якорную обмотку, связанную с входом блока формирования импульсов, и две обмотки возбуждения, смещенные в

пространстве на 90 электрических градусов, которые через соответствующие первый и второй усилители, охваченные обратной связью по току, связаны с выходами косинусного и синусного функциональных преобразователёй, автоматический регулятор возбуждения, первыми информационнь1ми входами связанный с выходами датчиков напряжения и тока якорной обмотки синхронной машины, а вторыми информационными входами с первыми выходами первого и второго датчиков тока возбуждения синхронной машины, логический блок с пороговыми элементами на каждом из трех уходов, реализующий функцию X2+Xi-Хз, где Xi - логический сигнал на выходе порогового элемента первого управляющего входа, Х2 - логический сигнал на выходе порогового элемента второго упра-вляющегр входа, Хз - логический сигнал на выходе порогового элемента информационного входа, первым и вторым управляющими входами подключенный ко вторым выходам соответственно первого и второго датчиков тока возбуждения синхронной машины, информационным входом - ко второму выходу автоматического регулятора возбуждения, а выходом связанный со входом бесконтактного передатчика сигналов и с управляющими входами первого и второго управляемых переключателей полярности, объединенными информационными входами подключенных к первому выходу автвматического регулятора возбуждения, а выходами соответственно ко входам косинусного и синусного функциональных преобразователей, прерыватель импульсов с входом управления, общим коммутирующим входом и двумя раздельными выходами, причем вход управления связан с выходом бесконтактного передатчика сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, дополнительный генератор снабжен выводом от общей точки соединения его якорных обмоток и дополнительно введены две группы разделительных трансформаторов, число которых в каждой группе равной числу тиристоров соответствующего преобразователя, при этом вторичные обмотки каждого трансформатора подключены параллельно управляющему переходу одного из тиристоров, а первичные обмотки одними из выводов соединены с соответствующими выходами блока формирования импульсов, а вторые выводы каждой из групп объединены между собой и общие выводы соединения подключены к соответствующим выходам прерывателя импульсов, общий коммутирующий вход которого соединен с выводом от общей точки соединения якорных обмоток дополнительного генератора.

Фиг.1

Фиг.з

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах возбуждения бесщеточных синхронных машин большой мощности. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства. Возбуждение синхронной машины производится через встречно-параллельно включенные тири- сторные преобразователи, управление которыми осуществляется от электрической машины - генератора управляющих сигналов путем регулирования тока возбуждения в продольно-поперечных обмотках с помощью ДРВ. Особенностью устройства является использование одного канала управления для работы обоих преобразователей, что достигается введением в устройство двух одинаковых групп разделительных трансформаторов в цепях управления тиристорами и соединением их первичных обмоток в две группы, связанные через переключающий прерыватель с общей точкой якорных обмоток генератора, в зависимости от режима работы синхронной машины. 3 ил.СОизобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам бесщеточного возбуждения синхронных машин.Известно устройство реверсивного бес- . щеточного возбуждения синхронной машины, в которой возбуждение осуществляется с помощью двух дополнительных генераторов, что приводит к увеличению габаритов и снижению .надежности системы возбуждения.•Известно устройство реверсивного бесщеточного возбуждения синхронной машины, содержащее первый и второй вращающиеся т-фазные тиристорные преобразователи, входами переменного тока подключенные к т-фазной якорной обмотке вспомогательного генератора переменного тока, а первыми объединенными выходами разноименной полярности - непосредственно к одному из выводов для подключения обмотки возбуждения синхронной машины, другой вывод для подключения обмотки возбуждения связан со вторыми разноименными выходами первого и второго вращающихся тиристорных преобразователей соответственно через первый и второй датчики тока возбуждения, дополнительный генератор, имеющий якорную обмотку, свя--vjGO О ^CN>&