Устройство для автоматического управления автономной электроэнергетической установкой Советский патент 1975 года по МПК H02P9/04 

Изобретение относится к устройствам автоматизации автономных электроэнергетических установок с генераторами постоянного и неременного тока, приводимыми во вращение двигателем внутреннего сгорания.

И.звестно устройство автоматического управлемия автономной электроэнергетической установкой с генераторамн постоягнюго и переменного тока н приводным двигателем внутреннего сгорания, содержащее электромагнитный регулятор подачи топлива, токовая обмотка которого включена в якорную цепь генератора постоянного тока, фазочувствительный выпрямитель с контуром носледовательного резонанса уиравляемый выпрямитель, регуляторы напряжения и мощности, измеритель активной мощности, модулятор, блок умножения и нелииейные преобразователи.

Недостатком известного устройства является сложность схемы и низкая надежность. Цель изобретеиия - устранить указанные недостатки.

Это достигается за счет того, что обмотка управления блока умножения подключена через первый нелинейный преобразователь к зажимам генератора постоянного тока, в якорную цепь которого включена обмотка управления модулятора, по выходу соединенного с рабочими обмотками блока умножения, выходные зажимы которого через вынрямитель

2

соединены с одной из обмоток управления регулятора мониюсти, две другие обмотки которого также через выпрямптели соединены с подвозбудителем и измерителем активной мощности, причем обмотка напряжения электромагнитного регулятора МОЕЦНОСТИ подключена к выходу унравляемого выпрямителя, но цепи управления соединенному через фазоимнульсный орган с выходом фазочувствнтельного выпрямителя с контуром носледовательного резонанса на управляемом дросселе, обмотка подмагничивания которого через второй нелинейный преобразователь и выпрямитель подключена к выходным зажимам блока умножения.

На фнг. 1 показана принциниальная электрическая схема устройства; на фиг. 2, а - зависимость мощности двигателя внутреннего сгорания от его угловой скорости сод; на

фиг. 2, б - зависимость нанряжения Ur генератора на выходных зажимах от тока его якоря /г (внешняя характеристка генератора).

Объектом управления является автономный электроагрегат, состоящий из двигателя внутреннего сгорания (ДВС), приводящего во вращение генератор постоянного тока Г и бесконтактный генератор переменного тока, конструктивно состоящий из подвозбудителя ПВ, возбудителя ВЗ, врап;ающегося выпрямителя

ВВ с обмоткой возбуждения ОВСГ и сипxpOHHoro генератора СГ с регулятором напряжения РН.

На дроссельную заслонку ДВС воздействует электромагнитный регулятор подачи топлива, токовая обмотка ЭРТ которого включена последовательно в силовую цепь генератора Г, а обмотка напряжения ЭРН подключена к выходным зажимам управляемого выпрямителя УВ на тиристорах. Управляющие электродь тиристоров подключены через фазоимпульсное устройство ФИУ к выходным зажимам фазочувствительного выпрямителя ФВ с контуром последовательного резонанса, образованным конденсатором С и обмотками управляемого Др1 и неуправляемого Др2 дросселей. Обмотка подмагничивания дросселя Др2 подключена через нелинейный преобразователь Hill и выпрямитель В1 к выходным зажимам блока умножения БУ. Обмотка возбуждения ОВГ генератора Г включена последовательно с угольными столбами регулятора напряжения РУН и регулятором мощности РУМ к выходным зажимам генератора Г, к которым также подключена обмотка управления ОУ1 регулятора РУН. Обмотка ОУ2 этого регулятора включена на падение напряжения участка силовой цепи генератора Г.

Обмотки управления регулятора мощности РУМ подключены через выпрямители В1-ВЗ соответственно к выходным зажимам: ОУЗ - блока умножения БУ, ОУ4 - к выходным зажимам подвозбудителя ГШ, ОУ5 - измерите ля активной мощности нагрузки ИАМ в силовой цепи генератора СГ.

Измеритель мощности нагрузки генератора Г представляет собой два каскадно включенных магнитных усилителя-модулятора М и блока умножения БУ, собранных по мостовой схеме. Обмотка управления модулятора М включена последовательно в якорную цепь генератора Г. К выходной диагонали моста модулятора М подключены рабочие обмотки блока умножения БУ. Обмотка управления блока БУ подключена через нелинейный преобразователь НП2 к зажимам генератора Г.

Устройство работает следующим образом.

При отборе мощности на переменном токе стабильной частоты выключатель К включен, закорачивая рабочую обмотку управляемого дросселя Др2.

Действие устройства при отклонении частоты переменного тока от резонансной частоты контура, образованного из конденсатора С и обмотки неуправляемого дросселя Др1, направлено на такое изменение тока в обмотке напряжения электромагнитного регулятора подачи топлива, при котором частота тока (а следовательно, скорость вращения двигателя внутреннего сгорания) оставались бы на неизменном уровне.

Так, например, при увеличении частоты изменение фазы управляющих импульсом на выходе фазоимпульсного устройства ФИУ приведет к уменьшению угла управления тиристоров, что вызовет увеличение среднего

значения выпрямленного тока в обмотке напряжения ЭРН электромагнитного регулятора подачи топлива, что приведет к уменьшению скорости вращения двигателя внутреннего сгорания за счет уменьшения подачи топлива в двигатель.

В режиме поддержания стабильной скорости вращения двигателя ДВС обеспечена возможность отбора мощности и на постоянном токе.

Действие устройства при этом направлено на формирование у генератора Г внешней характеристики, состоящей (см. фиг. 2, б) из участка повышения выходного напряжения генератора в функции тока нагрузки АБ; участка постоянства мощности нагрузки БВ; участка постоянства тока нагрузки BE.

Повышение напряжения на зажимах генератора Г в функции тока нагрузки достигается с помощью угольного регулятора напряжения РУН.

При этом за счет компенсации падения напряжения в питающих кабелях повышается точность поддержания напряжения на зажимах потребителя.

Начиная с точки Б, которая соответствует максимальной мощности двигателя внутреннего сгорания, в работу вступает угольный регулятор мощности РУМ.

Управление регулятором РУМ осуществляется обмотками ОУЗ - ОУ5.

Обмотка ОУЗ питается выходным токо.м измерителя нагрузки постоянного тока, содержащего модулятор и блок умножения. Модулятор М преобразует ток генератора Г в пропорциопальное напряжение переменного тока, которое используется для питания блока умножения БУ. Учитывая, что ток в обмотке управления блока умножения пропорционален выходному напряжению генератора Г, выходное напряжение блока умножения пропорционально электрической мощности нагрузки генератора Г.

При неизменной скорости вращения ДВС напряжение на выходных зажимах подвозбудителя неизменно. Ампер-витки, создаваемые обмоткой ОУ4, подключенной через выпрямитель к подвозбудителю, будут также неизменными.

С помощью обмотки ОУЗ, осуществляющей отрицательную обратную связь по мощности нагрузки, будет обеспечено формирование гиперболического участка БВ внешней характеристики генератора Г, соответствующего максимальному значению мощности, развиваемой

две.

При одновременном отборе мощности на постоянном и переменном токе благодаря действию обмотки ОУ5 ток в которой пропорционален активной мощности нагрузки перемен ного тока, уставка регулятора РУМ будет изменяться.

Так, например, будет формироваться участок Б В (Е ), что исключит перегрузку ДВС. Характеристика нелинейного преобразователя НП2 в цепи обмотки управления блока умножения БУ, измерителя напряжения генератора Г рассчитана таким образом, что при значениях Uf UB (Us - напряжение в точке В) нелинейный преобразователь НП2 работает, как пропорциональное звено.

При значениях U t/в благодаря действию НП2 на обмотку управления блока БУ поступает постоянный сигнал, в связи с чем сигнал на выходе этого блока будет пропорционален только току пагрузкп генератора Г. Т. е. регулятор мощности при указанных значениях выходного напряжения гене15атора Г вырождается в регулятор тока, обеспечивая формирование участка постоянства тока BE.

При отборе мощности только па постоянном токе выключатель К выключен.

Действие устройства D этом режиме пш равлено на формирование оптимальной регуляторной характеристики двигателя внутреннего сгорания и создание положительной динамической монщости, обеспечивающей новышение скорости вращения ДВС до номинального значения при ударном набросе нагрузки.

Онтимальная регуляторная характеристика бж двигателя внутреннего сгорания (см, фнг. 2, а) характеризуется тем, что уровень скорости вращения ДВС нрн холостом ходе и малых нагрузках ноннжен, что способствует увеличению моторесурса и экономии тон., а при дальнейшем увеличении отбираемой от две мощности оптимальная регуляторная характеристика совнадает с характеристикой бб миннмального расхода топлива (аа - внешняя характеристика дв гателя).

В связи с этим, Ирм холостом ходе установки контур последовательного резонанса, образованный конденсатором С и обмотками дросселей Др1 и Др2 настраивается путем изменения емкости конденсатора С на необходимую пониженную частоту.

При увеличении мощности нагрузки генератора Г контур носледовательного резонанса автоматически нерестраивается за счет питания обмотки подмагничивания управляемого дросселя Др2 выходным током блока умножения БУ. Этим достигается изменение скорости вращения ДВС в функции мощности нагрузки генератора Г. Благодаря нелинейному преобразователю НП1 в цепи обмотки подмагничивания дросселя Др2 зависимости (,;д /(..Уд) придается нелинейный характер.

соответствующий оптнмальпой регуляторной характеристике.

Г1оложительная динамическая мониюсть образуется благодаря питанию обмотки ОУ4 регулятора РУМ выходным напряжением нодвозбудителя ПВ, зависящим от скорости вращения.

При набросе нагрузки, превышающей без ограничения мощность ДВС, снижение иапряжения генератора Г по гиперболическому закон-/ обеспечивается на уровне, соответствуюш.ем текунтему значению скорости вращения ДВС. При этом создаются условия для повышенпя скорости вращения ДВС до требуемого значеиия.

Г1 р е д мет изобретения

Устройство для автоматического унравления автономной электроэнергетической установкой

с генераторами постоянного и переленного тока и нрнводным двигате.лем впутреипего сгорання. содержащее электромагнитный регулятор подачи топлива, токовая обмотка которого включена в якорную цепь геператора

постоянного тока, фазочувствительный выпрямитель с контуром последовательного резонанса, .управляемый вьшрямитель, регуляторы напряження и мощности, измеритель активиой МОИ1НОСТП. модулятор, блок умножения и нелинейные преобразователи, о т л и ч а ю щ е ес я тем, ччо, с цс;1ыо упроп1еиия и повышения надежности, обмотка управлеппя блока умножения подключена через нелннейпый нреобразователь к зажимам генератора постоянного тока, в якорную ii.ui. (которого включена обмотка управления :„одулятора, по выходу соедннеииого с рабочими обмотками блока умножения, выходные зажнмы которого через выпрямите.чь соединены с одной из обмоток управления регулятора мощности, две другие обмотки регулятора также через вынрямнтелн соединены с подвозбудптелем и измерителем активной мо дпости, причем обмотка нанряжсния электромагнитного регу.чятора

полДачи топлива подключеиа к выходу управляемого выпрямителя, но цепи управле П1я соединенному через фазоимнульсный орган с выходом фазочувствительпого выпрямптеля с контуром последовательного резонанса на унравляемом дросселе, обмот1-;а ио;1магппчпвания которого через второй нелинейный преобразователь н выпрямитель подключепа к выходным заж11Л1ам блока умиожеиия.

f f

НдкЬт

iog IceK

Уиг 2 а

и г

Vui 25