Устройство для управления возбуждением синхронной электрической машины Советский патент 1982 года по МПК H02P9/14 

(5) УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к электроте нике и может быть использовано в уст ройствах управления электрическими машинами. Известно устройство управления возбуждением синхронной электрической машины, содержащее автоматический регулятор возбуждения с блоком дистанционного изменения уставки напряжения и блоком слежения уставки блока ручного регулирования за выходным напряжением автоматического регулятора возбуждения. В данном устройстве дистанционное изменение уставки напряжения автоматического регулятора возбуждения производится с помощью электродвигателя, связанного механически с сельсином. Для уменьшения бросков тока и перевода на блок ручного регулирования предусмотрен блок слежения уставки блока ручного регулирования за выходным напряжением автоматического регулятора возбуждения II3. Недостатком данного устройства является относительно низкая надежность вследствие наличия механических вращающихся частей. При переходе с ручного регулирования на автоматический возможна потеря устойчивости машины из-за отсутствия блока слежения уставки автоматического регулятора возбуждения за выходным сигналом блока ручного регулирования, что снижает надежность работы синхронной машины. , Известен также измерительный орган напряжения с дистанционным задатчиком для автоматического регулятора возбуждения, которое в качестве дистанционного задатчика содержит цифро-аналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, генератор импульсов, прерыватель с гальванически развязанным входом 12. Это устройство характеризуется более высокой надежностью, так как в нем отсутствуют вращающие части, Э90 однако надёжность его по-прежнему не велика из-за сбоев счетчика, вызванных отсутствием задержки между передними фронтами импульса установки прерывателей триггеров счетчика и импульса с генератора импульсов. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой ство для управления возбуждением син хронной электрической машины, содержащее тиристорный преобразователь, быход которого подключен к обмотке возбуждения, систему управления тиристорами преобразователя, вход которой подключен через коммутирующий элемент к выходам блоков автоматического и ручного регулирования возбуждения, -два блока дистанционного изменения уставки, при этой кажды содержит генератор тактовых импульсо выход которого подключен через схему управления к счетным входам триггеро реверсивного счетчика, выходы которо го подключены к входам декодирующего преобразователя, а выходы декодирующего преобразователя каждого блока дистанционного изменения уставки сое динены со входами блоков соответственно автоматического и ручного регулирования возбуждения, ключ управления и ключ режима работ, соединенн с блоком коммутации 31. К недостаткам известного устройства следует отнести относительно ни кую надежность устройства в момент переходов с ручного режима регулиров ния на автоматический и наоборот, что приводит к снижению устойчивости, а следовательно, и надежности электрической машины. В данном устройстве переход с одного режима регулирования на другой осуществляется оперативным персоналом, использующим специальный блок контроля. При переходе с одного режима регулирования возбуждения на другой для сохранения устойчивости синхронной электрической машины необходимо выравнить с достаточной точностью напряжения на выходах блоков автоматического и ручного регулирования. Эта точность определяется опытом оператора. При неточной продготовке указанных напряжений во;зможна потеря устойчивости синхронной электрической машины К недостаткам данного устройства от косятся сложность регулирования изза наличия двух ключей управления: один - для режима ручного регулирования, другой - для режима автоматического регулирования возбуждения, что создает неудобство в эксплуатации. Цель изобретения - повышение надежности работы синхронной электрической машины путем повышения надежности работы устройства в момент переходов с ручного режима регулирования на автоматический и наоборот. Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления возбуждением синхронной машины введены усилитель рассогласования, формирователь логических сигналов с двумя выходами, инвертор, две логические схемы, каждая из которых содержит шесть логических элементов 214-НЕ, при этом выходы блоков автоматического и ручного регулирования возбуждения соединены со входами усилителя рассогласования, выход которого соединен со входом формирователя логических сигналов, каждый из выходов которого соединен с первыми входами nepiBoro и второго логических элементов 2И-НЕ обеих логических схем, при этом вторые входы этих логических элементов в каждой из логических схем соединены между собой и подключены в первой схеме - ко входу инвертора и ключу режима работы через блок коммутации, а во второй схеме - к выходу инвертора, причем выходы этих логических элементов в каждой логической схеме соединены с первыми входами пятого и шестого логических элементов 2И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходами третьего и четвертого логических элементов 2И-НЕ, первые входы которых соединены через блок коммутации с ключом управления, вторые входы третьего и четвертого логических элементов 2И-НЕ объединены между собой и соединены в первой логической схеме с выходом инвертора, а второй логической схеме - с входом инвертора, выходы пятого и шестого логических элементов 2И-НЕ обеих логических схем соединены со входами схем управления блоков дистанционного изменения уставки соответственно блоков автоматического и ручного регулирования возбуждения. На чертеже представлена блок-схема устройства для управления возбуждением синхронной электрической машины. 5 На представленной блок-схеме воз буждение электрической машины .1 осу ществляется с помощью тиристорного преобразователя 2, управление тирис торами которого обеспечивается сист мой 3 управления. Вход системы 3 уп равления с помощью коммутирующего элемента k подключается в режиме ру ного регулирования возбуждения к вы ходу блока 5 ручного регулирования, а в режиме автоматического регулиро ния возбуждения - к блоку 6 автомат ческого регулирования. Уставка напр жения указанных блоков 5 и 6 изменя ется соответственноблоками 7 и 8 дистанционного изменения уставки напряжения, которые идентичны и содержат преобразователь 9 код - аналог, величина напряжения на выходе которого соответствует состоянию триггеров реверсивного счетчика 10. Реверсивный счетчик 10 обеспечивает прямой и обратный счет импульсов, поступающих с генератора 11 тактовых импульсов и фиксирует их в двоичном коде. Управление реверсивным счетчиком 10 осуществляется схемой 12 управления. Управляющие входы схемы 12 управления блока 7 соединены с выходами первой логической схемы 13 а управ ляющие входы схемы 12 управления бло 1ка 8 соединены с выходами второй логической схемы 1. Каждая логическая схема 13 и 14 содержит шесть логических элементов 15 20 2И-НЕ. Первые входы логических элементов 15, 16 2И-НЕ обеих логических схем 13 и 1 соединены соответственно с выходами 21 и 22 формирователя 23 логических сигналов. Вторые входы логических элементов 15) 16 2И-НЕ в каждой логической схеме 13 и соединены между собой и подключены в первой схеме - ко входу инвертора 24 и к выходу 25 блока 26 коммутации. Выход 27 блока 2б коммутации подключен к первому входу третьего логического элемента 172И-НЕ логической схемы 13. Выход 28 блока 26 коммутации подключен к первому входу четвертого логического элемента 18 2И-НЕ первой логической схемы 13- Выводы 29 и 30 блока 2б коммутации подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого логических элементов 17, 182И-НЕ второй логической схемы 14. 1 Выходы блока 5 ручного регулирования и блока 6 автоматического регулирования подключены к входам усилителя 31 рассоглаСования. Перевод с автоматического регулирования тока возбуждения на ручное и обратно осуществляется ключом 32 режима работы. Изменение уставки напряжения блоков 5 и 6 ручного и автоматического регулирования осуществляется ключом 33 управления. Устройство работает следующим образом. В режиме ручного регулирования воз буждения ключ 32 режима работы устанавливается в положение Ручное, при этом выход блока 5 ручного регулирования через коммутирующий элемент 4 подключается к входу системы 3 управления. На выходах 25, 27, 28 и 29, 30 блока 26 коммутации ( ключ 33 управления в нейтральном положении) формируются сигналы соответственно логического нуля и единицы. При этом на выходах логических элементов 15 18 2И-НЕ формир5ются сигналы логической единицы, а на выходах логических элементов 19, 20 2И-НЕ первой логической схемы 13 сигналы логического нуля. Это приводит к тому что с выходов 21 и 22 формирователя 23 логических сигналов на схему 12 управления блока 7 дистанционного изменения уставки импульсы не поступают, а, следовательно, не пост упают и импульсы с генератора П тактовых импульсов на сметчик 10. В результате напряжение на выходе блока 5 ручного регулирования остается неизменным. С выхода инвертора 24 на вторые входы первого и второго логических элементов 15 16 2И-НЕ логической схемы 14 поступает сигнал логической единицы, и с выхода 25 блока 26 коммутации на вторые входа) третьего и четвертого элементов 17, 18 2И-НЕ - сигнал логического нуля. В результате на выходах логических элементов 19, 20 2И-НЕ второй логической схемы 14 логические сигналы под действием ключа 33 управления не формируются, а формируются под действием сигналов с выходов 21 и 22 формирователя 23 логических сигналов. Если напряжение на выходе блока 5 ручного регулирования больше напряжения на выходе блока 6 автоматического регулирования возбуждения, на выходе усилителя 31 79 появляется напряжение рассогласования, под действием которого на выходе 21 формирователя 23 формируется сигнал логической единицы, а на выхо де 22 - сигнал логического нуля. В результате на выходе логического эле мента 19 2И-НЕ логической схемы I формируется сигнал логиМеской единицы, а на выходе логического элемента 20 2И-НЕ этой же логической схемы 1 сигнал логического нуля. Это приводи к тому, что схема 12 управления блока 8 дистанционного изменения уставки подготавливает реверсивный счетчик 10 к прямому счету и обеспечивае прохождение импульсов с выхода rqyeратора 11 на счетные входы триггеров реверсивногосчетчика 10. В р.е зульта те происходит смена состояний герое счетчика 10, что приводит к изменению напряжения на выходе декодирующего преобразователя 9 и увеличению напряжения на выходе блока 6 автоматического регулирования возбуждения ., Изменение напряжения на выходе блока 6 происходит до тех пор пока оно не выравняется с напряжением с выхода блока 5 ручного регулиро вания. При равенстве указанных напряжений на выходе усилителя 31 рассогласования напряжение установится равным нулю, в результате, на выходах 21 и 22 формирователя 23 форми руются сигналы логического нуля. Это приведет к тому, что на выходах логических элементов 19, 20 2И-НЕ формируются сигналы логического нуля, f под действием которых импульсы с генератора 11 блока 8 на счетные входы триггеров реверсивного счетчика 10 не поступают и они сохранят свое сос тояние. При переводе ключа 33 управления положение, например, Больше, на выходе 27 блока 2б коммутации формируется сигнал логической единицы, под действием которого на выходе логического элемента 17 2И-НЕ первой логической схемы 13 формируется сигнал логического нуля, а на выходе логического элемента 19 2И-НЕ - сигнал логической единицы. В результате схема 12 управления блока 7 подготавливает триггеры реверсивного счетчика 10 для прямого счета и обеспечивает прохождение импульсов с генератора 11 на счетные входы триггеров реверсивного счетчика 10. При этом состояние триггеров 8 изменяется, что приводит к увеличению напряжения на выходе декодирующего преобразователя 9 и на выходе блока 5. Под действием напряжения с выхода блока 5 изменяется сдвиг импульсов управления на выходе системы 3 управления таким образом, чтобы увеличить ток возбуждения электрической машины 1. Увеличение тока возбуждения происходит до тех пор, пока ключ 33 управления находится в положении Больше. При переводе ключа 33 управления в положение Меньше на выходе 28 блока 2б коммутации формируется сигнал логической единицы, а на выходе 27 сигнал логического нуля. В результате на выходах логических элементов 19, 20 2И-НЕ формируются сигналы соответственно логического нуля, логической единицы, при этом схема 12 управления блока 7 подготавливает триггеры реверсивного счетчика 10 к обратному счету и обеспечивает подачу импульсов с выхода генератора 11 на счетные входы триггеров. Это приводит к уменьшению напряжения на выходе декодирующего преобразователя 9 блока 7 и на выходе блока 5 ручного регулирования, что в конечном итоге приводит к уменьшению тока возбуждения электрической машины 1. При увеличении или уменьшении напряжения на выходе блока 5 происходит автоматически подгонка уставки.выходного напряжения блока 6 автоматического регулирования возбуждения к выходному напряжению блока 5 ручного регулиро . вания. Для перехода с режима ручного регулирований тока возбуждения на режим автоматического регулирования ключ 32 режима работ .устанавливается в положение Автоматическое. При этом выход блока 6 автоматического регулирования подключается через коммутирующий элемент 4 к входу системы 3 управления, а выход блока 5 отключается. На выходе 25 блока 26 коммутации формируется сигнал логической единицы, а на выходе инвертора 2 сигнал логического нуля. Под действием сигнала логической единицы, поступающего на вторые входы логических элементов 15 и 16 2И-НЕ логической схемы 13, обеспечивается прохождение сигналов с выходов 21 и 22 формирователя 23 на схему 12 управления блока дистанционного изменения уставки блока 5 ручного регулирования. Под действием этого сигнала логической единицы, поступающего на вторые входы третьего и че вертого логических элементов 17, 18 2И-НЕ логической схемы И, обеспечивается прохождение логических си1- налов с ключа 33 управления на схему 12 управления блока 8 дистанционного изменения уставки блока автоматического регулирования возбуждени Под действием сигнала логического нуля, поступающего с выхода инвертор 2k на вторые входы третьего и четвертого логических элементов 17, 18 /логической схемы 13, исключается прохождение сигналов с ключа 33 управления на вход схемы 12 управления блока 7. Под действием этого же сигнала логического нуля, поступающего на вторые входы первого и второго логических элементов 15, 16 2И-НЕ ло гической схемы 1, обеспечивается возможность прохождения сигналов с выходов 21 и 22 формирователя 23 на схему 12 управлений блока 8. Так как в предыдущем режиме ручного регу лирования тока возбуждения автоматически обеспечивалась подгонка выходного напряжения блока 6 автоматического регулирования возбуждения к выходному напряжению блока 5 ручно го регулирования, разность этих напр жений равна нулю, и толчка тока возбуждения электрической машины 1 не наблюдается. Управление уставкой напряжения блока 6 автоматического регулировани возбуждения и подгонка выходного напряжения блока 5 ручного регулирования к выходному напряжению блока 6 автоматического регулирования возбуждения происходит аналогично рассмотренному режиму ручного регулирования тока возбуждения. Переход с ав томатического регулирования на ручной также происходит без бросков тока возбуждения электрической машины Благодаря введению дополнительных элементов: усилителя 31 рассогласова ния, формирователя 23 логических си|- налов, инвертора 2, двух логических схем 13 и 14, каждая из которых содержит шесть логических элементов 15 - 20 2И-НЕ, обеспечивается автоматическое слежение выходного напряжеИия блока 5 за выходным напряжением блока 6 в режиме автоматического регулирования возбуждения электрической машины 1 , и автоматичес кое слежение выходного чапряжения блока 6 за выходным напряжением блока 5 в режиме ручного регулирования тока возбуждения. В результате процесс перехода с одного режима регулирования тока возбуждения на другой осуществляется без скачков тока возбуждения, что позволяет повысить устойчивость синхронной электрической машины и, как следствие, ее надежность. С введением указанных конструктивных элементов возможен переход с одного режима регулирования на другой автоматически без вмешательства оператора. Это позволяет автоматизировать процесс управления синхронной электрической машиной. Использование одного ключа управления для работы в ручном и автоматическом режимах обеспечивает удобство в эксплуатации. Формула изобретения Устройство для управления возбуждением синхронной электрической машины, содержащее тиристорный преобразователь, выход которого подключен к обмотке возбуждения синхронной электрической машины, систему управления тиристорами преобразователя, вход которой подключен через коммутирующий элемент к выходам блоков автоматического и ручного регулирования возбуждения, соответственно два блока дистанционного изменения уставки, каждый из которых включает в себя генератор тактовых импульсов, выход которого подключен через схему управления к счетным входам триггеров реверсивного счетчика, выходы которого подключены ко входам декодирующего преобразователя, выход декодирующего преобразователя одного лока дистанционного измерения уставки соединен со входом блока регулирования возбуждения автоматического, а выход декодирующего преобразоватея другого блока дистанционного изменения уставки - со входом блока ручного регулирования возбуждения, ключ правления и ключ режима работ, соеиненные со входами блока коммутации, тличающееся тем, что, с елью повышения надежности работы синронной электрической машины путем овышения надежности работы устройста в моменты переходов с одного режи-: 11 ма регулирования на другой, в него введены усилитель рассогласования, формирователь логических сигналов с двумя выходами, инвертор, две логические схемы, каждая из которых содержит шесть логических элементов 2И-НЕ, причем выход блоков автоматического и ручного регулирования возбуждения соединены со входами усилителя рассогласования, выход которого соединен со входом формирователя лотических сигналов, каждый из выходов которого соединен соответственно с первыми входами первого и второго логических элементов 2И-НЕ обеих логических схем, вторые входы указанных логических элементов в каждой из логических схем соединены между собой и подключены в первой схеме ко входу инвертора и через блок коммутации к ключу режима работы, а во второй схеме - к выходу инвертора, причем выходы логических элементов в каждой логической схеме соединены с первыми входами пятого и шестого логических элементов 2И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходами TpeTijero и четвертого логических эле ментов 2И-НЕ, первые входы которых соединены черезблок коммутации с

Afm

33 -. 1 ключом управления, вторые входы третьего и четвертого логических элементов 2И-НЕ объединены между собой и соединены в первой логической схеме с выходом инвертора, а во второй логической схеме - со входом инвертора, выходы пятого и шестого логических элементов 2И-НЕ одной логической схемы соединены со входами схемы управления блока дистанционного изменения уставки блока автоматического регулирования возбуждения, а выходы пятого и шестого логических элементов другой логической схемы - со входами схемы управления блока дистанционного изменения уставки блока ручного регулирования возбуждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Методические указания по наладке тиристорных систем возбуждения с АРВ сильного действия турбогенераторов ТВГ - 300 и ВГВ - 200 ОРГРЭС, Москва, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Р 9/1, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке ff , кл. Н 02 Р 9/1, 1976.