Устройство для моделированияСиНХРОННОй элЕКТРичЕСКОй МАшиНы Советский патент 1981 года по МПК G06G7/62 

ны блок вычисления проекции-переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротрра, выход которого соединен с третьим входом гармонического преобразователя, четвертый вход которого подключен к выходу второго фильтра, второй выход блока вычисления скольжения, тока и напряжения соединен со вторыми входами первого и второго модуляторов, выход первогофильтра подключен ко входу блока вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора, а также тем, что блок вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора содержит управляемые делители напряжения, блок задания напряжения возбуждения электрической машины, интегрирующий конденсатор и операционный усилитель, в обратную связь которого включен паргшлельно интегрирующий конденсатор и первый управляемый делитель напряжения, одни выводы второго и третьего управляемых делителей напряжения соединены со входом операционного усилителя, выход которого является выходом блока вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора, входом которого является другой вывод второго управляемого делителя напряжения, выход блока задания напряжения возбуждения электрической машины подключен к другому выводу третьего управляемого делителя напряжения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит гармонический преобразователь 1, блок 2 вычисления скольжения тока и напряжения, блок 3 формирования управляющих импульсов модуляторы 4 и 5, фильтры 6-8, блок 9 вычисления проекции переходной ЭДО электрической машины на поперечную ось ротора, блок 10 задания напряженчя возбуждения электрической машины задатчик 11 напряжения, пропорционального величине механического момент на валу электрической машины, преобразователь 12 электрической мощности усилитель 13 мощности, трансформатор 14, катушка 15 индуктивности, резисторы 16-1У, интегрирующие конденсатор 20 и 21, операционные усилители , управляемые делители напряжения, выполненные на потенциометрах 26-29, ключи 30 и 31.

В устройстве выход гармонического преобразователя 1 подключен ко входу блока 2 внчисления скольже«ия, тока и напряжения. Первый выход блока 2 подключен ко входу блока 3 формирова НИН управляющих импульсов. Первый выход блока 3 соединен с первым входом гармонического преобразователя 1 и первым входом первого модулятора 4. Второй выход блока 3 соединен со вторым входом гармонического npefodразователя 1 и первым входом второго модулятора 5. Выходы модуляторов 4 и 5 подключены соответственно ко вход м первого и второго фильтров 6 и 7. Устройство содержит блок 9 вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора, вход которого соединен с выХодом первого фильтра 6. Выход блока 9 подключен к третьему входу гармони еского преобразователя 1, четвертый вход которого соединен с выходом второго фильтра 7. Второй выход блока 2 вычисления скольжения, тока и напряжения соединен со вторыми входами первого и второго модуляторов 4 и 5. Третий выход блока 2 служит для подключения устройства к модели внешней электрической сети и является выходом устройства для моделирования электрической машины.

Гармонический преобразователь 1 содержит операционный усилитель 24, в -обратной связи которого включен полосовой фильтр 8. Первый вх9Д операционного усилителя 24 через последовательно соединенные потенциометр

S 29 и ключ 30 подключен к выходу

фильтра 7. Второй вход операционного усилителя 24 через псследсвательно соединенные резистор 19 и ключ 31 подключен к выходу -блока 9 . Управляющие входы ключей 30 и 31 являются первым и вторым входами гармонического преобразователя 1, третьим и четвертым входами которого являются информационные входы ключей; 30 и 31.

J Фильтр 8 служит для получения на выходе усилителя 24 синусоидального напряжения основной частоты. Ключи 30 и 31 работают в режиме амплитудных модуляторов, на выходах которых получаются прямоугольные импульсы.

сдвинутые по фазе относительно друг

друга на 90 . Амплитуда прямоугольных импульсов на выходе ключа 30 пропорциональна в.еличине проекции тока статора электрической машины на поперечную ось ротора.

Амплитуда прямоугольных импульсов на выходе ключа 31 пропорциональна величине проекции переходной ЭДС электрической машины на Поперечную ось

0 ротора Ел. Потенциометр 29 предназначен для введения параметра (х„- х ) электрической машины, где Хп - индуктивное сопротивление статора по поперечной оси, XjJ - переходное соппотив5 ление статора по продольной оси . Блок 2 вычисления скольжения тока и напряжения предназначен для вычисления величины скольжения ротора электри-, ческой машины, величины тока статоQ pa if и величины напряжения статора Uf. Блок 2 содержит последовательно

. соединенные усилитель 13 мощности, катушку 1 индуктивности, резистор 16, напряжение с которого через трансформатор 14 и усилитель 22 подается на

первый вход преобразователя 12 электрической мощности, второй вход которого соединен с выходом усилителя 13 мощности. На выходе преобразоват ля 12 электрической мощности по. лучается напряжение пропорциональное выходной мощности устройства которая может быть принята рапной величине электромагнитного момента на валу электрической машины. На первый вход интегратора, образованного совокупностью элементов 17, 18, 20 и 23 поступает напряжение, пропорциональное неличине элёктромашинного момента на валу а на второй вход интегратора с выхода задатчика 11 напряжения, пропорциональногр величине механического момента на валу электрической машины поступает напряжение обратного знака. Б замкнутой схеме на выходе операционного усилителя 22 получается напряжение, пропорциональное скольже нию ротора электрической машины, с помощью которого регулируется частота выходных импульсов блока3 форми рования управляющих импульсов. Модуляторы 4 и 5 выполняют функции амплитудных модуляторов. На их первые управляющие входы поступают прямоугольные импульсы с соответству ющих выходов блока 3, а на их вторые входы со второго выхода блока 2 поступает синусоидальное напряжение основной частоты, пропорциональное величине тока статора ip. На выходе фильтра 7 получается напряжение, пропорциональное величине проекции тока статора на поперечную ось i, а на выходе фильтра 8 - напряжение пропорциональное величине проекции тока статора на продольную ось ijj. Фильтры 6 и 7 вносят в каналы преобразования запаздывание,необходимое §ля учета действия успокоительных контуров в продольной и поперечной осях ротора электрической мгшшны. Блок вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора содержит блок 10 задания напряжения возбуждения электрической Мсццины, операционный усилитель 25, конденсатор 21, потенциометры 26-28. На потенциометре 26 устанавливае ся параметр (xj- х)электрической машины, где xj индуктивное сопротив ление статора по продольной оси. На потенциометре 27 устанавливается паргилетр -электрической машины, где Xjjj - активное сопротивление вз имоиндукции статора и ротора, Г активное сопротивление обмотки возбуждения. С помощью потенциометра 28 устанавливается необходимая вели чина масштаба моделирования ЭДС,- а величина конденсатора 21 определяет ся величиной постоянной времени Т обмотки ротора при разомкнутой об- мотке статора. Устройство работает следующим образом. В блоке 1 воспроизводится величина переходной ЭДС генератора в виде синусоидального напряжения, которое используется в блоке 2 для вычисления скольжения ротора, тока и напряжения статора электрической машины. Напряжение постоянного тока, пропорциональное скольжению ротора, поступает с выхода блока 2 на вход блока 3 и управляет частотой прямоугольных импульсов, оформи- рованных на выходах блока 3 таким образом, чтобы импульсы на первом и втором его выходах отличались по фазе друг от друга на 90. При величине скольжения равной нулю, что характерно для синхронного режима работы электрической машины с сетью, частота импульсов на выходах блока 3 равна заданной номинальной частоте модели. В переходных режимах работы, когда появляется скольжение, отклонение частоты импульсов блока 3 от номинальной пропорционально величине скольжения. Величина скольжения вычисляется в блоке 2, где с помощью элементов 11-18, 20, 22 и 23 получается не Iтолько напряжение постоянного тока, пропорциональное скольжению S (вы,ход усилителя 23), но и два синусоидальные напряжения, одно из которых пропорционально току статора i (выход усилителя 22), а другое - напряжению статора Uj- {выход устройства) . При возникновении возмущения, сопровождающегося изменением величины и фазы напряжения Up и тока 1 статора, а также при изменении величины механического момента на валу электрической машины, изменяется величина напряжения на выходе усилителя 23, что приводит к изменению фазы и частоты выходных импульсов блока 3. Вследствие этого происходит изменение величины напряжений на выходгис модулятора 4 и 5 и на выходах подключенных к ним фильтров 6 и 7. Изменение напряжения на выходе фильтра б соответствует изменению проекции тока статора (i() на поперечную ось ротора, а изменение напряжения на выходе ,фильтра 7 отражает изменение проекций тока статора (ij) на продольную ось в переходных режимах и в режимах с различной загрузкой. В блоке 9 вычисляется мгновенное значение величины проекциипереходной ЭДС Ей электрической машины на поперечную ось ротора, а в гармоническом преобразователе по полученным величинам ij .и Ei формируется синусоидальное напряжение,которое по величине и фазе соответствует переходной ЭДС Е| электрической машины за переходным .сопротивлением х. Последнее воспроизводится с помощью

катушки 15 индуктивности, причем напряжение с выхода блока 1 подключно к катушке 15 индуктивности через усилитель 13 мощности.

После нескольких циклов качаний возникающие колебания затухают и в этом случае избранный режим работы электрической машины является устойчивым. В противном случае возникает раскачивание и режим является неустойчивым. С помощью предложенного уройства исследуется устойчивость электрической машины в различных режимах ее работы.

Действие регуляторов возбуждения в синхронных электрических маиинах воспроизводится с помощью блока 10, а действие регуляторов первичного двигателя осуществляется с помощью блока 11 известными способами.

формула изобретения

1. Устройство для моделирования синхронной электрической машины, содержащее гармонический преобразователь, выход которого подключен ко входу блока вычисления скольжения тока и напряжения, первый выход которого подключен ко входу блока формирования управляющих импульсов, первый выход которого соединен с пер вым входом гармонического преобразователя и первым входом первого модулятора, второй выход блока формирования управляющих импульсов соединен со вторьм входом гармонического преобразователя и первым входом второго модулятора, выходы модуляторов подключены соответственно ко входам первого и второго фильтров отлич ающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, устройство содержит блок выэлектрической машины на поперечную ось ротора, выход которого соединен с третьим входом гармонического преобразователя, четвертый вход которого подключен к выходу второго фильтра, второй выход блока вычисления скольжения, тока и напряжения соединен со вторыми входами первого и второго модуляторов, выход первого фильтра подключен ко входу блока вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора.

2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что блок вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора содержит управляекые делители напряжения, блок задания напряжения возбуждения электрической машины, интегрирующий конденсатор и операционный усилитель, в обратную связь которого включены параллельно интегрирукмций конденсатор и первый управляемый.делитель напряжения, одни выводы второго и третьего управляемых делителей напряжения соединены со входом операционного усилители, выход которого является выходом блока вычисления проекции переходной ЭДС электрической машины на поперечную ось ротора, вхдом которого является другой вывод второго управляемого делителя напряжения, выход блока задания напряжения возбуждения электрической машины подключен к другому выводу третьего управл.емого делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 369585, кл. G Об G 7/62, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 484531, кл. G Об G.7/62, 1973