Устройство для управления синхронной машиной Советский патент 1982 года по МПК H02P9/14 

(5) УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНОЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использован в электрических машинах переменного тока. В настоящее время требования к к честву электрической энергии значите но возросли. Однако синхронные машины зачастую не могут обеспечить требуемого качества электроэнергии. Известно, что с объединением энерго систем и появлением длинных линий высокого напряжения (500, 750 и 1100 кВ) все чаще становится необходимой работа синхронных машин (генераторов,двигателей) с недовозбуждением из-за избытка реактивной мощности в сети (избыток реактивной мощности особенно возрастает в ночное время) для поддержания напряжения на требуемом уровне. Становится также необходимой работа существующих в энергосистеме синхронных компенсаторов в режиме с потреблением реактивной мощности из сети вплоть до Q -1, т.е. работа в режиме с отрицательным током возбуждения. Однако в указанных режимах необходимых уровней статистической устойчивости синхронных машин обеспечить не удается без дополнительных мероприятий. Известно устройство управления синхронной машиной, содержащее синхронный компенсатор и машину постоянного тока с жестко соединенными валами, обеспечивающее искусственную устойчивость синхронного компенсатора посредством системы регулирования машины постоянного тока. При отклонении угла синхронного компенсатора от заданного значения система регулирования машины постоянного тока обеспечивает появление момента на общем валу, стремящегося вернуть ротор в первоначальное положение П. Однако такое устройство не получило практического применения из-за сложности реализации, так как коллек3торно-щеточный аппарат машины постоянного тока не только ухудшает условия эксплуатации синхронного компенсатора, но понижает и надежность уст ройства в целом. Известно также устройство управления синхронной машиной переменного тока, содержащее синхронный компенса тор и разгонный асинхронный двигатель сЧИСЛОМ пар полюсов, меньшим, чем, у компенсатора, с жестко соединенными валами. Устройство обеспечивает искусственную устойчивость синхронного компенсатора посредством си темы регулирования разгонного асинхронного двигателя 21. Недостатком данного устройства яв ляется то, что оно может быть реализовано лишь в том случае, если число пар полюсов синхронного компенсатора больше числа пар полюсов разгонного асинхронного двигателя. Кроме того, указанное устройство не может устранить электромагнитной неустойчивости синхронной машины (так называемое явление емкостного самоаозбуждения), которая возникает при работе машины через ненагружеиные, , дальние или компенсированные линии электропередачи. Кроме того в устройстве дроссель насыщения при отсут ствии тока управления из-за ограниченного значения своего индуктирован ного сопротивления сохраняет на статорных обмотках разгонного асинхронного двигателя остаточное напряжение, в силу чего создаются дополнительные постоянные потери, снижающие общий КПД устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для управления синхронной ма шиной, обмотки статора которой подсоединены к сети, содержащее машину двойного питания, вал которой соединен с валом синхронной машины, а обмотки ротора подсоединены к выходу преобразователя частоты, силовые вхо ды которого подсоединены к сети, рег лятор, дэа управляющих входа которого соединены с датчиком напряжения сети и датчиком положения вала машины двойного питания, а выход подключен к управляющему входу преобразователя частоты. При этом известное- устройство применяется в качеств управляемых связей энергосистем (так называемых электромеханических преобразователей частоты)13}. 8 Недостатком устройства является невозможность устранения электромагнитной неустойчивости синхронной машины. Цель изобретения - повышение устойчивости. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен датчик общего тока между сетью и зажимами статорных обмоток синхронной машины, П(ичем статорные обмотки машины двойного питания подсоединены к упомяну тым зажимам синхронной машины, а выход датчика общего тока - к третьему входу регулятора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. Устройство содержит синхронную машину 1 и машину 2 двойного питания с жестко соединенными валами. При этом статорные обмотки машины 2 подключены к статорным обмоткам синхронной машины 1, а роторные обмотки подключены к выходу статического преобразователя 3 частоты. Выход регулятора k соединен со статическим преобразователем 3 а входы соединены с датчиком 5 углового положения вала машин, датчиком 6 частоты сети, датчиком 7 суммарного тока и датчиком 8 напряжения статоров обеих машин. Питание статического преобразователя 3 частоты осуществляется через трансформатор 9. Устройство работает следующим образом. По сигналам от датчика 5 углового положения вала машин и датчика 6 частоты сети в регуляторе формируется сигнал, пропорциональный углу между вектором напряжения сети и, например, поперечной осью ротора синхронной машины 1. По отклонению угла от заданного и по производным этого отклонения в регуляторе k формируются сигналы, которые управляют работой статического преобразователя 3 частоты, преобразующего напряжение сети в напряжение возбуждения требуемой величины и частоты. Это напряжение, приложенное к обмоткам возбуждения на роторе машины 2, обеспечивает появление момента на валу, стремящегося вернуть ротор синхронной машины в первоначальное положение. При емкостном самовозбуждении в статорных цепях машины появляются 59 лавинообразно возрастающие токи и напряжения на частоте, не связанной с частотой сети и определяемой только параметрами элементов схемы и скоростью вращения вала каскада. Сиг налы о токах и напряжениях самовозбуждения от датчиков 7 и 8 поступают в регулятор k, где по соответствующему закону, содержащему, например, перекрестные обратные связи по проекциям тока статора, формируются сигналы управления, обеспечиваю щие устранение этой электромагнитной неустойчивости. Естественно, что для повышения эффективности устройства управление синхронной машиной 1 и асинхронизированной синхронной машиной 2 необходимо осуществлять совместно по согласованным, т.е. не мешающим друг другу, законам регулирования как для повышения устойчивости по углу, так и для устранения емкостного самовозбуждения машин. Таким образом, в предлагаемом уст ройстве обеспечивается устойчивость по углу синхронной машины. Кроме того, дополнительно устраняется емкост ное самовозбуждение, что повышает ус тойчивость синхронной машины. Формула изобретения Устройство для управления синхрюн ной машиной, обмотки статора которой 8 подсоединены к сети, содержащее машину двойного питания, вал которой соединен с валом синхронной машины, а обмотки ротора подсоединены к выходу преобразователя частоты, силовые входы которого подсоединены к сети, регулятор, два управляющих входа которого соединены с датчиком напряжения сети и датчиком положения вала машины двойного питания, а выход подключен к управляющему входу преобразователя частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости, введен датчик общего тока менаду сетью и зажима-, ми статорных обмоток синхронной машины, причем статорные обмотки машины двойного питания подсоединены к упомянутым зажимам синхронной машины, а выход датчика общего тока к третьему входу регулятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Синхронные генераторы. Зып.5-й доклада СИГРЕ, 1958, Госэнергоиздат, 1959. с. 171. 2.Там же, с. 189. 3.Итоги науки и техники. Электрические машины и трансформаторы. Т. 2, 1979, с. .

Сеть (