Способ перевода синхронного компенсатора с обмотками возбуждения на роторе по продольной и поперечной осям из режима выдачи в режим их потребления реактивной мощности и обратно Советский патент 1977 года по МПК H02P9/10 

при этом изменяют направление регулирования возбуждения по продольной оси.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Формируют и контролируют сигналы, пропорциональные изменению нанряжения в регулируемой точке сети в пространственного (Зглового) положения тела ротора СКВ исходном режиме выдачи реактивной мощности в зависимости от указанных сигналов автоматически регулируют возбуждение соответственно по продольной оси (A.PE-d) и поперечной оси (АРЪ-q). СК поперечной оси проводят знакопеременное регулирование возбуждения на поддержание угла сдвига ротора, близкого к нулю (); по продольной оси проводят регулирование возбуждения для поддержания требуемого значения напряжения в заданной точке сети таким образом, что при его повышении снижают ток в продольной облмотке возбуждения до нуля, а при его снижении увеличивают этот ток (отрицательная обратная связь по напряжению). С повышением напряжения в заданной точке сети ток продольной обмотки возбул дения вплоть до нуля.

В случае близости к нулю значения тока продольной обмотки возбуждения при условии повышенного напряжения выводят поперечное регулирование (АРБ-) на поддержание угла (при этом за счет механических потерь угол б будет несколько увеличиваться) и почти одновременно производят форсировку возбуждения по поперечной оси в таком направлении, чтобы ротор поворачивался в сторону дальнейшего увеличения угла.

По смещению ротора и установлению его с углом эл. град, (что происходит за счет торможения ротора из-за потерь) снимается форсировка и вводится поперечное регулирование (АРБ-) на поддержание угла 6л;180эл. град., предварительно подготовленное к действию по отклонению от этого угла. При этом за счет () направление тока в поперечной обмотке меняется на обратное, а затем при достижении ротором положения б ь:180 эл. град, снижается почти, до нуля. Здесь возможно было бы после достижения угла эл. град, временно вообще снимать возбуждение по поперечной оси. При этом ротор повернулся бы до 180 эл. град, за счет моментов потерь и явнополюсности (при явнополюсном СК) и только после этого включать (APE-q) на поддержание угла 180°. Однако при этом время перехода значительно увеличивается.

Бблизи значения угла 180 эл. град, производится изменение направления регулирования возбуждения но продольной оси, после чего (APB-d) начинаег поддерживать напряжение в заданной гочке сети, повышая ток в продольной обмотке возбуждения и соответственно увеличивая потребление реактивной мощности СК при возрастании напрял ення

и снижая значения этих режимных параметров при уменьшении напрял ения сети (что эквивалентно переходу положительной обратной связи по напряжению в системе (APE-d). Обратный перевод СК в режим выдачи реактивной мощности производится при снижении напряжения в заданной точке сети. Со снижением напряжения уменьшают ток продольной обмотки возбуждения вплоть до

нуля.

Бблизи этого значения при условии сниженного напряжения в сети выводят (APE-q) на поддержание угла б л; 180° и одновременно производят форсировку возбуждения по

поперечной оси, а также переключение (АРВd) в исходное нолол ение. Такое переключение вызывает возрастание тока в продольной обмотке возбуждения, что совместо с форсировкой по поперечной оси приводит к быстрому повороту ротора к исходному пололсению бл;0. Для перевода СК в исходный режим направление форсировки по поперечной оси безразлично. Однако в одном случае СК сначала начинает потреблять активную мощность при провороте, а затем накопленную энергию отдает в сеть; в другом случае СК сначала выдает, а потом потребляет. Эта возможность управления активной мощностью в процессе динамического перехода в некоторых случаях полезна.

При повороте ротора на угол 6л; ««±90 эл. град, форсировка по поперечной оси снимается и вводится (АРЕ-д) на поддерл ание угла 6«0.

По установлению угла б л; О автоматически обеспечивается требуемый режим выдачи реактивной мощности по поддержанию заданного наиряжения сети. Регулирование возбуждения СК в соответствии с предлагаемым способом может быть реализовано посредством использования элементов и устройств, применяемых в системах автоматического регулирования возбуждения синхронных машин.

На чертел е приведена блок-схема, иллюстрирующая один из возмол ных вариантов реализации способа, где 1 - синхронный компенсатор, включенный через трансформатор

2на шины узла с нагрузкой Z - сопротивление линии связи с мощной системой; -

3продольная (основная) обмотка возбуждения СК, нолучающая питание от нереверсивного ползпроводникового возбудителя - дополнительная поперечная обмотка возбул дения,

размещаемая на роторе таким образом, чтобы ее магнитная ось была сдвинута на 90 эл. град, относительно оси основной обмотки возбуледения; 6-маломощный полупроводниковый реверсивный возбудитель, питающий поперечную обмотку возбуждения; 7 - углоизмерительная машина (датчик угла сдвига ротора СК), выходной сигнал которого подается в регулятор 8 возбуждения п& поперечной оси, где формируются сигналы,

пропорциональные изменению пространственного положения ротора, в частности сигналы отклонения угла (Дб бск-бэт) и его лервой и второй производных. Эти сигналы усиливаются, суммируются и подаются через контакты 9, 10 или 11, 12 и инвертор 13 на возбудитель 6.

Регулятор 8 содержит дифференцирующие элементы 14 и 15 для получения первой и второй производных угла СК, блоки 16-18 установки коэффициентов усиления соответственно по отклонению угла и его первой и второй производным; источник 19 эталонного напряжения, контакты 9, 10 и И, 12 и инвентор выходного сигнала регулятора используются для его переключения .из режима на поддержание угла в режиме на поддержание угла 6 180°.

В регуляторе 20 возбуждения но продольной оси СК формируются сигналы, лропорциональные отклонению напряжения на шинах узла (ДЬу /у-Ua-f) и его первой производной. После усиления и суммирования выходной сигнал регулятора 20 через контакты 21, 22 или контакты 23, 24 и инвертор 25 подается на возбудитель 4.

Регулятор 20 содержит дифференцирующий элемент 26 для получения первой производной отклонения напряжения на щинах узла, блоки 27, 28 установки коэффициентов усиления по отклонению напряжения и его первой производной, контакты 21, 22 и 23, 24 и инвертор 25 выходного сигнала продольного регулятора, используемые для изменения направления регулирования тока продольной обмотки возбуждения (см. выше); источник 29 эталонного напряжения, блоки 30 и 31 установки коэффициентов усиления по первой и второй производным угла, вводимые для быстрого демпфирования качаний ротора в зоне значений угла 90° во время перевода СК из режима выдачи в режим потребления реактивной мощности.

В исходном режиме выдачи реактивной мощности в продольном регуляторе 20 замкнуты контакты 21, 22, в поперечном регуляторе 8 замкнуты контакты 9, 10. При этом выходной сигнал источника эталонного напряжения 14 равен нулю и регулятор 8 поддерживает угол сдвига ротора СК, равным нулю (6; 00.

При повышении напряжения на шинах узла продольный регулятор 20 снижает ток в обмотке возбуждения вплоть до нуля. Если при этом напряжение на шинах узла остается выше заданного осуществляется релейная форсировка возбуждения по поперечной оси. После поворота ротора на угол форсировка снимается, размыкают контакты 9,

10,установка источника эталонного напряжения 9 устанавливается пропорционально углу б л; 180° и затем замыкают контакты

11,12.

При этом ротор СК подтягивается к положению . Вблизи этого значения угла размыкают контакты 21, 22 продольного регулятора 20 и сразу после этого замыкают контакты 23, 24.

Это приводит к нарастанию тока в продольной обмотке возбуждения 5 и переходу СК в режим глубокого потребления реактивной мощности. Отметим в заключение, что управление работой продольного и поперечного регуляторов может производиться как автоматически, так и вручную.

Анализ устойчивости показал, что при работе СК с углом сдвига ротора б «180эл. град, в режиме потребления реактивной мощности предел устойчивости при (АРВ-) пропорционального типа составляет:

f/2

Упред для явнополюсных СК и

Qnpea неявнополюсных СК.

Учитывая, что переходные сопротивления xq и xd СК существенно меньше единицы (,,4 о. е.), то при ,0, возможные значения потребляемой мощности могут значительно превыщать номинальную мощность машин. ,

Эффективность -предлагаемого способа заключается также и в том, что при работе СК с углами 6 0 и становится возможным исключить взаимовлияние продольного и поперечного регулирования, интенсивно демпфировать качания ротора СК при возмущениях .в сети посредством (АРЕ-с/), повысить коэффициенты регулирования возбуждения по продольной оси СК.

Проверка предлагаемого способа, произведенная на математической модели явнополюсного СК, собранной на аналоговых вычислительных машинах подтвердила его осуществимость.

Формула изобретения

Способ перевода синхронного компенсатора с обмотками возбуждения на роторе по продольной и поперечной осям из режима выдачи в режим потребления реактивной мощности и обратно, заключающийся в формировании сигналов, пропорциональных изменению пространственного положения ротора, отклонению напряж:ения в узле его подключения, току продольной обмотки возбул дения и последующем управлении возбуждением в зависимости от указанных сигналов одновременно по лродольной и поперечной осям, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности снил ают ток в продольной обмотке возбуждения до нуля, форсируют возбуждение по поперечной оси и при повороте ротора на угол б 90 эл. граф, снимают форсировку, регулируют ток в поперечной обмотке для поддержания угла б, равным 180 эл. град., при этом изменяют направление регулирования возбуждения по продольной оси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. В. К. Воробьев, В. 3. Пекне, В. Ф. Федорова и др. Результаты исследований опытного образца риверсивного бесщеточного возбудителя синхронного компенсатора 50 МВД. -

«Электротехническая промышленность, сер. «Электрические машины, 1974, № 7.

2. Н. И. Соколов, Э. А. Каспаров. Повышение использования синхронных компенсаторов в режиме потребления реактивной мощности. «Электричество, 1971, № 3.

Ь.ГИ