CS231744B1

CS231744B1 - Connection for output voltage control sy

Info

Publication number: CS231744B1
Application number: CS82550A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Soukup; Jan Kabelik
Original assignee: Jaroslav Soukup; Jan Kabelik
Priority date: 1982-01-27
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1984-12-14
Also published as: CS55082A1

Abstract

Vynález se týká zapojení pro regulaci výstupního napětí synchronního generátoru o velikém výkonu, zejména zkratového, jehož výstup je zpětnovazebně připojen na primář neznázorněQého měřicího transformátoru. K usměrňovači na sekundárním vinutí neznázoměného měřicího transformátoru je v sérii zapojen první filtr typu dolní propusti, první derivační obvod, druhý filtr typu dolní propusti, druhý derivační obvod a třetí filtr typu dolní propusti. Ha výstupy prvního, druhého a třetího filtru jsou paralelně připojeny vstupy sumátoru napětí, jehož výstup je zapojen na jeden vstup komparátoru, na jehož druhý vstup je zapojen regulovatelný zdroj referenčního napětí. Na výstup komparátoru je zapojen bezkontaktní o spínač zápolený v obvodu budicího vinutí CD stejnosměrného budicího dynama překlenutého diodou zapojenou v nepropustném směru vzhle- ** dem ke stejnosměrnému zdroji.The invention relates to a circuit for regulating the output voltage of a high-power synchronous generator, especially a short-circuit generator, the output of which is connected in feedback to the primary of a measuring transformer (not shown). A first low-pass filter, a first derivation circuit, a second low-pass filter, a second derivation circuit and a third low-pass filter are connected in series to the rectifier on the secondary winding of the measuring transformer (not shown). The inputs of a voltage adder are connected in parallel to the outputs of the first, second and third filters, the output of which is connected to one input of a comparator, the second input of which is connected to an adjustable reference voltage source. A contactless switch is connected to the output of the comparator, connected in the circuit of the excitation winding CD of a DC excitation dynamo bridged by a diode connected in a non-conductive direction with respect to the DC source.

Description

(54) Zapojení pro regulaci výstupního napětí synchronního generátoru o velikém výkonu, zejména zkratového(54) Wiring for regulating the output voltage of a high power synchronous generator, especially a short circuit

Vynález se týká zapojení pro regulaci výstupního napětí synchronního generátoru o velikém výkonu, zejména zkratového, jehož výstup je zpětnovazebně připojen na primář neznázorněQého měřicího transformátoru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit for regulating the output voltage of a high power synchronous generator, in particular a short-circuit generator, the output of which is coupled to the primary of a measuring transformer (not shown).

K usměrňovači na sekundárním vinutí neznázoměného měřicího transformátoru je v sérii zapojen první filtr typu dolní propusti, první derivační obvod, druhý filtr typu dolní propusti, druhý derivační obvod a třetí filtr typu dolní propusti. Ha výstupy prvního, druhého a třetího filtru jsou paralelně připojeny vstupy sumátoru napětí, jehož výstup je zapojen na jeden vstup komparátoru, na jehož druhý vstup je zapojen regulovatelný zdroj referenčního napětí. Na výstup komparátoru je zapojen bezkontaktní o spínač zápolený v obvodu budicího vinutí CD stejnosměrného budicího dynama překlenutého diodou zapojenou v nepropustném směru vzhle- ** dem ke stejnosměrnému zdroji.A first low-pass filter, a first derivative circuit, a second low-pass filter, a second derivative circuit, and a third low-pass filter are connected in series to the rectifier on the secondary winding of a measurement transformer (not shown). The outputs of the first, second and third filters are connected in parallel to the inputs of a voltage summator, the output of which is connected to one input of a comparator, to the other of which a controllable reference voltage source is connected. The contact of the comparator is connected by a contactless switch wound in the circuit of the drive excitation winding of the DC drive dynamo bridged by a diode connected in the impermeable direction with respect to the DC source.

Vynález se týká zapojení pro reghlaci výstupního napětí synchronního generátoru o velikán výkonu, zejména zkratového jehož výstup je zpětnovazebně připojen na primární vinutí neznázorněného méřicího transformátoru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit for regulating the output voltage of a synchronous generator with a power output, in particular a short-circuit output whose output is feedback coupled to the primary winding of a measuring transformer (not shown).

Při buzení generátorů o velikém výkonu z točivých strojů se napětí generátoru reguluje napětím hlavního budiče, jehož buzení se provádí ze zdroje s konstantním stejnosměrným napětím, například z pomocného budiče, přičemž se proud z tohoto zdroje reguluje sériovým odporem - odporovým regulátorem. U těch generátorů, u nichž je třeba často měnit velikost napětí, například generátory ve zkratovnách, generátory hnané otáčkově nedokonale stabilizovanými motory apod·, je nutno budicí proud trvale regulovat, aby napětí generátoru zůstalo konstantní.In generating high-power generators from rotating machines, the generator voltage is controlled by the voltage of the main exciter, which is driven from a constant DC voltage source, for example an auxiliary exciter, and the current from this source is controlled by a series resistor. For those generators in which the magnitude of the voltage needs to be changed frequently, such as short-circuit generators, generators driven by imperfectly stabilized motors, etc., the excitation current must be permanently controlled to keep the generator voltage constant.

' <Jsou známa zapojení pro automatickou regulaci napětí generátorů, které působí jako stabilizátor jmenovitého napětí generátoru při změnách zatížení. Tyto regulátory stabilizují v úzkém rozsahu v oblasti jmenovitého napětí. U generátorů, kde je nutno často stabilizovat napětí na hodnotách v rozsahu od nuly do jmenovitého napětí generátoru při chodu naprázdno i eventuelně při zatížení, což se vyskytuje zejména ve zkratovnách, se provádí regulace ručně. Vzhledem k velkým časovým konstantám je stabilizace napětí na určité hodnotě při ručním řízení velmi pomalé, čímž se zvyšuje spotřeba energie.Connections for automatic voltage regulation of generators are known which act as a stabilizer of the rated voltage of the generator when load changes. These controllers stabilize in a narrow range in the nominal voltage range. For generators, where the voltage is often to be stabilized at values ranging from zero to the nominal voltage of the generator during idling and possibly under load, which occurs especially in short-circuiting plants, regulation is carried out manually. Due to the large time constants, the voltage stabilization at a certain value during manual control is very slow, thus increasing energy consumption.

Shora uvedené nevýhody odstraňuje nebo alespoň podstatně snižuje zapojení pro regulaci výstupního napětí synchronního generátoru o velikém výkonu, zejména zkratového, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k usměrňovači na sekundárním vinutí měřicího transformátoru je v sérii zapojen první filtr typu dolní propusti, první deriveční obvod, druhý filtr typu dolní propusti,, druhý derivační obvod a třetí filtr typu dolní propusti. Na výstupy prvního, druhého a třetího filtru jsou paralelně připojeny vstupy sumátoru napětí, jehož výstup je zapojen na jeden vstup komparétoru, na jehož druhý vstup je zapojen regulovatelný zdroj referenčního napětí. Ha výstup komparétoru je zapojen bezkontaktní spínač zapojený v obvodu budicího vinutí stejnosměrného budicího dynama překlenutého diodou zapojenou v nepropustném směru vzhledem ke stejnosměrnému zdroji.The above drawbacks eliminate or at least substantially reduce the wiring for controlling the output voltage of a high power synchronous generator, especially a short-circuit generator, according to the invention, characterized in that a first low-pass filter, a first low-pass filter is connected in series to the rectifier. a derivative circuit, a second low-pass filter, a second derivative circuit, and a third low-pass filter. The outputs of the first, second and third filters are connected in parallel to the inputs of a voltage summer, the output of which is connected to one input of the comparator, to the other of which a controllable reference voltage source is connected. The output of the comparator is connected by a contactless switch connected in the circuit of the excitation winding of the direct excitation dynamo bridged by a diode connected in the impermeable direction with respect to the direct current source.

Výhodou zapojení je automatická regulace pulsně buzeného generátoru umožňující nabuzení generátoru na požadované předem nastavené napětí za dobu asi o řád kratší než při ručním buzení a s větší přesností. Při náhlém zatížení nebo odlehčení generátoru se udržuje jeho svorkové napětí na této hodnotě s malou časovou konstantou, což při ručním buzeni je vyloučené. Nahrazením ručního buzení umožňuje regulátor plně zautomatizovat technologické procesy spojené a provozem generátoru.The advantage of the wiring is the automatic regulation of the pulse excited generator, which enables the generator to be excited to the required preset voltage in about a time shorter than with manual excitation and with greater accuracy. When the generator is suddenly loaded or unloaded, its terminal voltage is maintained at this value with a small time constant, which is eliminated by manual excitation. By replacing the manual excitation, the controller enables to fully automate the technological processes associated with the generator operation.

Zapojeni podle vynálezu je dále popsáno a jeho činnost vysvětlena s pomocí výkresů, na nichž je vyznačeno na obr. , zapojení blokově a na obr. 2 závislosti napětí generátoru a budicího obvodu na čase graficky.The circuit according to the invention is described below and its operation is explained with the aid of the drawings, in which the circuit diagram and the circuit diagram of the generator are shown graphically.

Podle obr. 1 je primární vinutí neznázorněného měřicího transformátoru zpětnovazebně připojen k výstupu synchronního generátoru, buzeného ze stejnosměrného budicího dynama s budicím vinutím £. K usměrňovači JI na sekundárním vinutí neznázorněného měřicího transformátoru je v sérii zapojen první filtr £l typu dolní propusti, první derivační obvod DO1. druhý filtr E2, typu dolní propusti, druhý derivační obvod D02 a třetí filtr F3 opět typu dolní propusti.According to FIG. 1, the primary winding of a measurement transformer (not shown) is feedback coupled to the output of a synchronous generator driven from a DC drive dynamo with a drive winding. A first low-pass filter 61, a first derivative circuit DO1, is connected in series to the rectifier 11 on the secondary winding of a measuring transformer (not shown). a second low pass filter E2, a second derivative circuit D02, and a third low pass filter F3 again.

Na výstupy filtrů £l, £2. a £} jsou paralelně připojeny vstupy sumátoru SU napěří, jehož výstup je zapojen na jeden vstup komparétoru £, na jehož druhý vstup je zapojen regulovatelný zdroj ffi, referenčního napětí. Na výstup komparétoru £ je zapojen případně přes izolační vazební člen 0 bezkontaktní spínač £ zapojený v čárkovaně vyznačeném obvodu budicího vinutí B překlenutého diodou 2 polovanou v nepropustném směrní vzhledem k jeho napájecímu napětí z z pomocného stejnosměrného zdroje £.For filter outputs £ 1, £ 2. and p} are connected in parallel to the inputs of the SU voltage sumper whose output is connected to one input of the comparator 8, to the other input of which a controllable source of reference voltage is connected. The output of the comparator 6 is connected via an isolating coupler 0 with a contact-free switch 6 connected in a dashed circuit of the field winding B, bridged by a diode 2 polarized in a waterproof direction with respect to its supply voltage from an auxiliary DC source 6.

Napětí z měřicího transformátoru ae po převedení na stejnosměrné a vyfiltrované porovnává v komparátoru K s nastaveným napěřím regulovatelného zdroje BZ referenčního napětí. Výstupem z komparátoru £ je ovládán bezkontaktní spínač £ zapojený v obvodu budicího vinutí g tak, že bezkontaktní spínač £ je sepnut, je-li napětí na výstupu sumátoru £32 nižší než referenční napětí regulovatelného zdroje HZ a je rozepnut je-li výstupní napětí sumátoru £g, závisející jednak na okamžitém napětí generátoru, jednak na rychlosti jeho vzrůstu nebo poklesu, vyšší. Bezkontaktní spínač £ připojuje stejnosměrné napětí z pomocného stejnosměrného zdroje 2 na magnety budícího vinutí £, například dynama, ze kterého je napájen rotor generátoru.The voltage from the measuring transformer ae, after conversion to DC and filtered, compares in the comparator K with the set voltage of the adjustable source BZ of the reference voltage. The output of the comparator 6 controls the contactless switch 8 connected in the field winding circuit g so that the contactless switch 8 is closed when the voltage at the summator output 32 is lower than the reference voltage of the adjustable source HZ and is off when g, depending on the instantaneous voltage of the generator and on the rate of its rise or fall, higher. The non-contact switch 6 connects the DC voltage from the auxiliary DC source 2 to the magnets of the excitation winding 6, for example a dynamo, from which the generator rotor is supplied.

Když napětí na komparátoru £ přivedené z výstupu sumátoru £g napětí přesáhne nastavené referenční napětí zdroje BZ bezkontaktní spínač £ rozepne a proud indukovaný zanikáním magnetického pole v budicím vinutí £ se uzavře přes diodu 2 a začne klesat rychlostí danou časovou konstantou budiče. V důsledku toho začne klesat i napětí na generátoru. Při poklesu napětí na výstupu sumátoru SU pod hodnotu referenčního napětí bezkontaktní spínač £ opět sepne.When the voltage on the comparator 6 applied from the output of the voltage summator 8g exceeds the set reference voltage of the source BZ, the contactless switch 6 opens and the current induced by the extinction of the magnetic field in the excitation winding 6 is closed via diode 2 and starts to decrease at the speed given by the exciter time constant. As a result, the voltage on the generator starts to drop. If the voltage at the SU summator output falls below the reference voltage value, the contactless switch 8 closes again.

Aby napětí na generátoru vlivem regulace přes dvě časové konstanty, a to časovou konstantu obvodu budicího vinutí £ a časovou konstantu neznázorněného rotoru generátoru, nekmitalo kolem regulované hodnoty, přičítá se k napětí generátoru jeho první derivace získaná v prvém derivačním obvodu DO1 čímž se eliminuje na regulaci nepříznivý vliv zpožděním vzniklým soustavou o dvou časových konstantách. Další nepříznivý vliv na regulaci má zpoždění vznikající zejména v prvním a druhém filtru F1. F2 případně i třetí filtr £J, které jsou nezbytné k dokonalému vyfiltrování usměrňovačem JJ usměrněného napětí neznázorněného transformátoru. Toto zpoždění je eliminováno přičtením k napětí generátoru i jeho druhé derivace získané v druhém derivačním obvodu D02. Napětí z výstupu sumátoru SU rovné součtu všech jeho vstupních napětí se přivádí na komparátor £ ovládající přes izolační vazební člen 0, například optoelektronický člen, bezkontaktní spínač £ připojující pomocný stejnosměrný zdroj 2 na budicí vinutí £.To ensure that the voltage across the generator does not oscillate around the regulated value due to regulation over two time constants, namely the field constant of the field winding circuit and the time constant of the generator rotor (not shown), the first derivative obtained in the first derivative circuit DO1 is added. adversely affected by delays caused by a system with two time constants. Another negative influence on the control is the delay occurring especially in the first and second filter F1. F2 and possibly the third filter 8, which are necessary to completely filter the rectifier 10 of the rectified voltage of the transformer (not shown). This delay is eliminated by adding to the generator voltage its second derivative obtained in the second derivative circuit D02. The voltage from the output of the summator SU equal to the sum of all of its input voltages is applied to a comparator 5 operating via an insulating coupler 0, for example an optoelectronic element, a contactless switch 5 connecting the auxiliary DC power supply 2 to the field winding.

Na obr. 2 vyznačuje průběh 1 závislost napětí UB budicího obvodu na čase i po připojení stejnosměrného zdroje 2 pomocného napětí k budicímu vinutí £. Průběh £ znázorňuje závislost napětí Ug generátoru na čase i po připojení budicího napětí k jeho rotoru a průběh J je výslednou závislostí napětí generátoru po připojení budicího napětí k budicímu obvodu, na čase i· Jakmile sepne bezkontaktní spínač £, zvětšuje se na rotoru generátoru napětí podle průběhu J.. Vzhledem k časové konstantě rotoru generátoru vyznačené průběhem £ se výsledné napětí na svorkách generátoru zvětšuje podle výsledné časové konstanty vyznačené průběhem £.In FIG. 2, the waveform 1 indicates the voltage dependence of the excitation circuit UB over time even after the DC auxiliary voltage source 2 has been connected to the excitation winding. The waveform znázorňuje depicts the voltage dependence of the generator voltage Ug on time even after the excitation voltage has been applied to its rotor and the waveform J is the resulting voltage dependence of the generator upon connection of the excitation voltage to the excitation circuit. Due to the time constant of the rotor of the generator indicated by the waveform se, the resulting voltage at the terminals of the generator increases according to the resulting time constant indicated by the waveform..

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Circuit for regulating the output voltage of a high power synchronous generator, especially a short-circuit generator, whose output is connected to the primary winding of the measuring transformer, characterized in that a first filter (F,) of the type is connected in series to the rectifier (U). a low-pass filter, a first derivative circuit (DO1), a second low-pass filter (F2), a second derivative circuit (D02), and a third low-pass filter (F3), the outputs of the first, second and third filters (F1, F2, F3) are connected in parallel to the inputs of the voltage summator (SU), the output of which is connected to one input of the comparator (K), the other input of which is a controllable reference voltage source (BZ), (S) connected in the excitation winding circuit (B) of a DC excitation bridged by a diode (D) connected in an impermeable direction with respect to a DC power supply (Z) connected in series in the field of the excitation winding (B) of the DC excitation dynamo.

Wiring according to Claim 1, characterized in that the input of the proximity switch (S) is connected to the output of the comparator (K) via an insulating coupler (0).