УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Советский патент 1973 года по МПК H02P9/14 

1

Изобретение может быть использовано дЛй автоматического регулирования возбуждения синхронных машин, имеющих инерционные системы возбуждения (например, электромашинная система возбуждения).

Известные устройства для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины, содержащие инерционный возбудитель и управляемый выпрямитель и автоматический регулятор возбуждения не являются быстродействуюш,ими, так как. допускают применение только автоматических регуляторов возбуждения пропорционального действия и поэтому не могут эффективно использоваться для повыщения устойчивости синхронной ы&шины.

Целью изобретения является повышение быстродействия регулирования возбуждения в результате повышения быстродействия инерционных возбудителей и тем самым повышение статической и динамической устойчивости синхронной машины.

Указанная цель достигается в результате того, что в устройстве введена глубокая жесткая отрицательная обратная связь по току возбуждения (напряжению) возбудителя на вход управляемого выпрямителя, кратность форсировки которого увеличена пропорционально требуемому новышению быстродействия устройства.

Известно, что звенья системы регулирования, охваченные обратной связью, существенно изменяют свои переходные характеристики. Например, при охвате безынерционной жесткой отрицательной обратной связью инерционного возбудителя, имеющего постоянную времени Тл и коэффициент усиления Ks, он остается, как и ранее, апериодическим звеном, но с меньшей постоянной времени

7

1 +

Охватывая обратной связью несколько последовательных звеньев системы, можно при сравнительно малом по величине коэффициенте обратной связи /(ос сушественно изменить переходные характеристики системы регулирования, а увеличивая /(ос, новую постоянную времени 7i можно сделать весьма малой. Однако при этом в такой же мере уменьшается и коэффициент усиления звеньев, охваченных обратной связью. В связи с этим для сохранения общего коэффициента усиления системы регулирования на прежнем уровне необходимо соответствующим образом увеличить усиление одного или нескольких ее звеньев. Кроме того, увеличение коэффициента усиления любого звена, в свою очередь, требует расширения линейной части его характеристики.

На чертеже приведена структурная схема устройства для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины, где

1- синхронная машина (турбогенератор, гидрогенератор, синхронный комненсатор, синхронный двигатель); 2 - электромашинный возбудитель; 5 - неуправляемый выпрямитель (в случае бесшеточной системы возбуждения - вращаюшийся диодный выпрямитель); 4 - генератор переменного тока (вспомогательный синхронный генератор); 5 - управляемый (тиристорный) выпрямитель с системой управления; 6 - подвозбудитель (источник питания переменного тока); 7- блок жесткой отрицательной обратной связи; 8- автоматический регулятор возбуждения сильного действия синхронной машины.

В схеме жесткой отрицательной обратной связью охвачен не только инерционный возбудитель 2, но и управляемый выпрямитель 5 с его системой управления, питаюший обмотку возбуждения возбудителя 2. Обратной связью может быть охвачен также и автоматический регулятор возбуждения 8. Величина коэффициента обратной связи Кос выбирается таким образом, чтобы постоянная времени звеньев, охваченных обратной связью, уменьшалась до приемлемого значения. Для сохранения необходимой величины общего коэффициента усиления системы регулирования и расширения линейной части характеристики управляемого выпрямителя 5 во столько же раз увеличивается его анодное напряжение (напряжение подвозбудителя 6).

Если считать, что регулятор возбуждения 8 и управляемый выпрямитель 5 - безынерционные звенья, то при изменении напряжения синхронной машины / на At/ напряжение на обмотке возбуждения возбудителя 2 в первый момент времени изменится на величину

f,U ,

где Xs и /Cs - коэффициенты усиления регулятора 8 и выпрямителя 5 при разомкнутой обратной связи, в дальнейшем, с изменением тока возбуждения (напряжения) возбудителя

2в результате действия обратной связи будет изменяться и At/вв, стремясь к установившемуся значению

/Св-АГб-Д /

Af/BB

«

KoCKysKs

где Kz - коэффициент усиления возбудителя 2.

При форсировании возбуждения синхронной машины напряжение возбуждения возбудителя в первый момент времени достигнет максимальной величины, соответствующей полному открытию вентилей управляемого выпрямителя 5

Авм -ввн ф (1 Н As As)

где t/BBH - его номинальное значение; /Сф - кратность (потолок) форсирования возбуждения. В дальнейшем ток возбуждения (напряжение) возбудителя будет возрастать, а напряжение С/вв - уменьшаться с постоянной времени

т

т /2

1 I .

1 + ос -Ко-Кг

К моменту достижения током возбуждения (напряжением) возбудителя максимальной величины

ввм - ввн ф

напряжение возбуждения возбудителя уменьшается до значения

вв- ввн-/Сф.

Изобретение имеет большое значение в связи с широким внедрением бесщеточных систем возбуждения мощных турбогенераторов.

Оно позволяет создать быстродействующие диодные бесщеточные системы возбуждения, по своей эффективности практически не уступающие тиристорным бесщеточным системам. Для этого необходимо лищь, чтобы обмотка

возбуждения возбудителя и подвозбудитель были рассчитаны на повышенное напряжение. При этом диодная система возбуждения получается значительно проще, надежней и дешевле поскольку отсутствует необходимость в устройствах бесконтактной передачи управляющих сигналов на вращающийся выпрямитель.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического регулирован-ия возбуждения синхронной мащины, содержащее инерционный возбудитель, управляемый выпрямитель и автоматический регулятор возбуждения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия регулироiвaния, в нем введена глубокая жесткая отрицательная обратная связь по току возбужде ния (напряжению) возбудителя на вход управляемого выпрямителя, кратность форсировкй которого увеличена пропорционально требуемому повышению быстродействия устройства,