Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины Советский патент 1979 года по МПК H02P9/14 

1

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам автоматического регулирования возбуждения синхронных машин

Автоматический регулятор возбуждения. (АРВ) является неотъемлемой частью системы возбуждения крупных синхронных генераторов.

Известен АРВ, в котором трехфазное напряжение генератора, получаемое от трансформатора, суммируется с напряжением, получаемое от трансформатора, сумзчируется с напряжением, пропорциональным реактивному току генератора (токовая компенсация), выпрямляется, фильтруется, сравнивается с опорным напряжением от стабилизатора с термокомпенсированным стабилитроном и усиливается операционным усилителем. Усиленный сигнал подается на вход тиристорного преобразователя (управляемый возбудитель) Для демпфирования колебаний предусмотрен системный стабилизатор - регулирование по изменению частоты и ее первой производной l.

Известен гакже АРВ, в котором регулирова(ие в (10рмальных режимах осуществляется по отклонению напряжения генератора с введением дополнительной составляющей по реактивному току генератора для компенсации падения напряжения в повысительном трансформаторе. Для стабилизации системы операционный усилителе охвачен сложного вида активно-емкостной цепью обратной связи. Для повышения надежности генераторов при работе в режимах перегрузок, а также д.ая

0 наиболее полйого использования возможностей синхронных машин по потреблению и генерированию реактивной мощности АРВ снабжен ограничителями токов ротора и статора и ограничи5телем угла 2 .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является унифицированный АРВ сильного действия, в котором блоки вы0явления отклонений напряжения и частоты своими входами подключены к напряжению генератора, а выходами через пропорционально-дифференцирующие блоки - к входу суммирующе5го усилителя. Выход сум тарующего усилителя соединен с входом управляемого возбудителя и через блок обратной связи со своим же входом. Трехфазное напряжение генератора

0 по схеме регулирования суммирует;я

с напряжением, пропорциональным реактивному току, выпрямляется, фильтруется, а затем подается на сбалансированный нелинейный мост (выявительный элемент отклонения напряжения), С выхода нелинейного моста сигнал, пропорциональный отклонению напряжения, после усиления (суммирующим усилителем) подается на вход системы управления возбудителем з,

Однако известные АРВ отличаются ограничительным диапазоном уставок статизма, что объясняется связанностью регулировок усиления по высокой и низкой частоте в канале напряжени и нестабильностью статической харак теристики из-за дрейфа каналов напряжения и частоты.

Кроме того, структура их не позволяет разрешить противоречие между требованиями высокого быстродейс ВИЯ и статической точности.

Целью изобретения является повышение быстродействия, статической точности и расширение диапазона уставок статизма регулирования напряжения.

Это достигается тем, что предложенное устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины, содержащее блоки выявления отклонения напряжения и частоты, пропорционально-дифференцирующие блоки, суммирующий усилитель и блок обратной связи, причем выходы блоков выявления отклонения напряжения и частоты связаны через пропорционально-дифференццрующие блоки с суммирующим усилителем, а вход блока обратной связи эключен на вход суммирующего усилителя, снабжено пропорционально-интегрирующим усили телем и блоком частотной компенсации, причем выход пропорциональноинтегрирующего усилителя связан со входом суммирующего усилителя, а вход - с выходагли блоков выявления отклонения напряжения и обратной связи и через блок частотной компенсации - с выходом блока выявления отклонения частоты.

Для дальнейшего повышения быстродействия и точности блок выявления отклонения напряжения содержит быстродействующий %i прецизионный элементы, причем выход быстродействующего элемента подключен к пропорционально-дифференцирующему блоку, а выход прецизионного - к входу пропорционально-интегрирующего усилителя.Для дальнейшего увеличения быстр действия и помехоустойчивости выход пропорционально-интегрирующего усил теля связан с сумматором через быст действующий элемент блока выявления отклонения напряжения и пропорционально-дифференцирующий блок.

На фиг. 1 представлена схема предложенного устройства для автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора; на фиг. 2 -- то же, но с блоком выявления отклонения напряжения, выполненным с применением быстродействующего и прицизконного элементов; фиг. 3 - то же, но с иным подключением пропорционально-интегрирующего усилителя.

Устройство содержит блок 1 задания уставки напряжения, подключенны ко входу блока 2 выявления отклонения напряжения о Блок 3 выявления Отклонения частоты 3 и блок 2 выявления отклонения напряжения подключены через пропорционально-дифференцирующий блоки 4 и J к входу суммирующего усилителя 6, воздействующего на возбудитель с системой управления 7. Блок 8 обратной связи включен с выхода суммирующего усилителя 6 на вход пропорционально-интегрирующего усилителя 9, Блок 10 частотной компенсации включен с выхода блока выявления отклонения частоты на вход пропорционально-интегрирующего усилителя 9.

Устройство работает следующим образом.

При быстрых изменениях регулируемого напряжения устройство работает аналогично известным. На низких частотах вступает в работу пропорционально-интегрирующий усилитель. Так как на его входе сравниваются сигнал отклонения напряжения и сигнал выхода регулятора, подаваемого через блок обратной связи,он обеспечи вает с высокой тoчE ocтью заданную статическую характеристику. Для исключения влияния пропорциональноинтегрирующего усилителя на эффективность стабилизирующего воздействия по частоте на его вход через специальное устройство подается и сигнал, пропорциональный изменению частоты. Быстродействиеи точность регулирования напряжения такого устройства определяются целиком возможностями измерительного элемента.

Принципиально невозможно построение выявителя отклонения напряжения, обладающего высоким быстродействием и в то же время большой статической точностью,

Для дальнейшего повышения быстродействия и точности регулирования блок напряжения содержит быстродействующий элемент 11 и прецизионный элемент 12, причем выход быстродействующего элемента подключен к пропорционально-дифференцирующему блоку, а выход прецизионного ко входу пропорционально-интегрирующего усилителя. Такое устройство с большим быстр действием реагирует на изменение ре гулируемого напряжения и.в то же время, может осуществлять регулирование с любым статизмом, вплоть до астатического, Так как усиление интегрирующего усилителя на низкой частоте имеет очень большое значение,, заданный статизм регулирования обеспечивается с высокой точностью. Для увеличения крутизны быстродействующего запоьшнающего устройства (что позволяет увеличить быстродействие регулятора за счет умень шения постоянной времени а канале напряжения) в устройстве выход пропорционально-интегрирующего усилите ля связан с сумматором через быстродействующий элемент блока ния и пропорционально-дифференцирую щий блок. Предложенное устройство просто по конструкции и технологично, выполнено оно на недефицитных стандар ных элементах широкого применения. Для него характерны возможность регулирования с любым статизмом, впло до астатического, повышение точности регулирования напряжения примерно на порядок, увеличение быстродей ствия регулирования напряжения не менее, чем в три раза. При этом максимальное чистое запаздывание не превышает половины периода регулируемого напряжения. Пульсации по тракту регулирования напряжения уменьшаются примерно на порядок. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического регулирования возбуждения сикхройной машины, содержащее блоки выявления отклонений напряжениями частоты, пропорционально-дифференци рующие блоки, суммирующий усилитель и блок обратной связи, причем выходы блоков выявления отклонений напряжения и частоты связаны через пропорционально-дифференцирующие блоки с суммирующим усилителем, а вход блока обратной связи включен на вход суммирующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности и расширения диапазона уставок статизма, оно снабжено пропорционально-интегрирующим усилителем и блоком частотной компенсации, причем выход пропорционально-интегрирующего усилителя связан со входом суммирующего усилителя, а вход - с выходом блоков выявления отклонения частоты. 2. Устройство поп.1, отличающееся тем, что, с целью дальнейшего повышения йлстродействия и точности, блок выявления отклонения напряжения содержит быстрюдействующий и прецизионный элементы, причем выход быстродействующего элемента подключен к пропорционально-дифференцирующему блоку, а выход прецизионного - к входу пропорционально-интегрирующего усилителя. Зв Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью Дсшьнейшего повышения быстродействия и помехоустойчивости, выход пропорционально-интегрирующего усилителя связан с сумматором через быстродействующий элемент блока выявления отклонения напряжения и пропорционально-дифференцирующий блок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.KlayF.W., South W.H. А solidstate regulatoj vor electric ufility applications IEEE Trans. Power Appar. and Syst., 1971, V 90 N 4. 2.Peneder F. Uni trol-Regler als Spannungler fur Generatoren Brown Boveri Hitt., 1969, 56 (f 9 3.Автоматический регулятор возбуждения сильного действия для гидрогенераторов, турбогенераторов и синхронных компенсаторов, унифицированный . Техническое описание и инструкции по эксплуатации. М., ВЭИ им. Ленина, 1970.