CS253163B1

CS253163B1 - Device for turbo-alternator's excitation regulation stabilization with ringless excitation

Info

Publication number: CS253163B1
Application number: CS859030A
Authority: CS
Inventors: Emil Hrzan; Vaclav Kuna; Petr Petrasek
Original assignee: Emil Hrzan; Vaclav Kuna; Petr Petrasek
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1985-12-10
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS903085A1

Abstract

Zařízení se týká budicích systémů velkých synchronních strojů. Řeší problém stabilizace regulace buzení turboalternátoru s bezkroužkovým buzením. Podstata řešení spočívá v tom, že výstup měřicího transformátoru sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru je připojen na člen fázového součtu a výstup měřícího transformátoru proudu třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru je připojen na druhý vstup členu fázorového součtu, jehož výstup je připojen na usměrňovač s filtrem. Vstup regulátoru buzení je připojen přes člen oddělující ustálenou složku signálu na usměrňovač s filtrem.The device relates to excitation systems large synchronous machines. He's solving a problem stabilization of turbocharger excitation control with ringless excitation. Essence The solution is that the output of the measuring the voltage transformer first and a second phase stator winding of the turbocharger is connected to a phase sum member and a current transformer output the third phase of the stator winding of the turbocharger is connected to the second member input a phasor sum whose output is connected on a filter rectifier. Input the exciter controller is connected via a member separating the steady state signal component at filter rectifier.

Description

Vynález se týká zařízení pro stabilizaci regulace buzení turboalternátoru s bezkroužkovým buzením.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for stabilizing the regulation of excitation of a turbo-alternator with a ringless excitation.

Dosud se používala pro stabilizaci regulace buzeni turboalternátoru zapojení vyhodnocující odchylku budicího proudu od ustáleného stavu z čidla budicího proudu realizovaného pomocí bočníku v budicím obvodu turboalternátoru nebo pomocí měřících transformátorů proudu na střídavé straně neřízeného nebo řízeného usměrňovače. U bezkroužkového buzení turboalternátoru s budičem, jehož vinutí kotvy je na hřídeli turboalternátoru, se pro měření velikosti budicího proudu používá cívek ve statické části budiče, které jsou umístěny ve směru příčného magnetického pole. Tento způsob měření však nedává pravdivou informaci o průběhu budicího proudu při rychlých přechodných dějích, a proto je pro stabilizační obvody regulátoru buzení, využívající odchylky budicího proudu od ustálené hodnoty, nevhodný. U budicích soustav turboalternátoru, které pracují v náročnějších podmínkách, např. při připojení turboalternátoru na tvrdou sít přes větší vazební reaktanci, je však nutné výše zmíněné stabilizační obvody použít. Z toho vyplývá nezbytnost pomocných kroužků na rotoru alternátoru, což znamená podstatné zvýšení výrobních nákladů.Until now, a circuit evaluating the deviation of the excitation current from the steady state from the excitation current sensor realized by a shunt in the excitation circuit of the turbo-alternator or by means of AC current transformers on an uncontrolled or controlled rectifier has been used to stabilize the turbo-generator excitation control. In the ring-free excitation of an exciter with an exciter whose armature winding is on the turbo-generator shaft, coils in the static part of the exciter that are located in the direction of the transverse magnetic field are used to measure the excitation current. However, this method of measurement does not provide true information about the excitation current during fast transient events, and is therefore unsuitable for the excitation regulator stabilizing circuits utilizing excitation current deviations from a stable value. However, in the case of turbo-alternator excitation systems that operate under more severe conditions, for example when a turbo-alternator is connected to a hard network through greater coupling reactance, the above-mentioned stabilizing circuits must be used. This implies the need for auxiliary rings on the alternator rotor, which means a substantial increase in production costs.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstup měřicího transformátoru sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru je připojen na prvý vstup členu fázového součtu, jehož druhý vstup je připojen na výstup měřicího transformátoru proudu třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru. Výstup členu fázového součtu je připojen na vstup usměrňovače s filtrem, jehož výstup je spojen se vstupem členu pro oddělení ustálené složky signálu, jehož výstup je připojen na jeden ze vstupů regulátoru buzení.The principle of the invention is characterized in that the output of the common voltage measuring transformer of the first and second phases of the stator winding of the turbo-alternator is connected to a first input of a phase sum member whose second input is connected to the output of the current transformer of the third phase of the stator winding of the turbo-alternator. The output of the phase sum member is connected to the input of the filter rectifier, the output of which is connected to the input of the steady state component, the output of which is connected to one of the inputs of the field controller.

Výhoda zařízení podle vynálezu spočívá v úspoře pomocných kroužků a sběracího ústrojí na rotoru turboalternátoru, určených pro snímání signálu úměrného budicímu proudu turboalternátoru a v snížení poruchovosti budicí soustavy a tím celého energetického bloku odstranění těchto elektromechanických prvků.The advantage of the device according to the invention consists in saving the auxiliary rings and the collecting device on the rotor of the turbo-alternator intended for sensing a signal proportional to the excitation current of the turbo-alternator and in reducing the failure of the excitation system and thereby the entire energy block.

Příklad praktického provedení vynálezu je znázorněn jednak blokovým schématem na přiloženém obrázku č. 1 a jednak fázorovým diagramem napětí na obr. 2.An example of a practical embodiment of the invention is illustrated both by the block diagram in the enclosed Figure 1 and by the phasor voltage diagram in Fig. 2.

Zařízení podle vynálezu je sestaveno z regulátoru A buzení, jehož prvý vstup 1.1 je připojen na výstup 3.1 čidla A budicího proudu střídavého budiče, a jehož druhý vstup 1.4 je připojen na prvý výstup 7.1 měniče A napětí prvé fáze statorového vinuti turboalternátoru, spojeného druhým výstupem 7.2 se zemí, a jehož třetí vstup 1.5 je připojen na prvý výstup 8.1 měniče A napětí druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru, spojeného druhým výstupem 8.2 se zemí, a jehož čtvrtý vstup 1.6 je připojen na prvý výstup 9.1 měniče A napětí třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru spojeného druhým výstupem 9.2 se zemí, a jehož pátý vstup 17 je připojen na prvý výstup 101 měniče 10 proudu prvé fáze statorového vinutí turboalternátoru spojeného druhým výstupem 10.2 s osmým vstupem 1.10 regulátoru A buzení, jehož šestý vstup 1.8 je připojen na prvý výstup 11.1 měniče 11 proudu druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru spojeného druhým výstupem 11.2 s osmým vstupem 1.10 regulátoru 1 buzení, jehož sedmý vstup 19 je připojen na druhý vstup 14.2 měřicího transformátoru 14 proudu třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru, jehož prvý vstup 14.1 je spojen s prvým výstupem 12.1 měniče 12 proudu třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru spojeného druhým výstupem 122 s osmým vstupem 1.10 regulátoru A buzení.The device according to the invention consists of an excitation controller A, the first input 1.1 of which is connected to the output 3.1 of the AC driver A, and the second input 1.4 of which is connected to the first output 7.1 of the voltage converter A of the stator winding of the turbo-alternator connected by the second output 7.2. with ground, and whose third input 1.5 is connected to the first output 8.1 of the inverter of the second phase of the stator winding of the turbo-alternator connected to the second output 8.2 of the ground, and whose fourth input 1.6 is connected to the first output 9.1 of the a second output 9.2 with ground, and whose fifth input 17 is connected to the first output 101 of the first phase current transformer 10 of the turbo-alternator connected by the second output 10.2 to the eight input 1.10 of the excitation controller A, the sixth input 1.8 is connected to the first output 11.1 of the current converter 11 second stage stato turbo-alternator winding connected by the second output 11.2 to the eighth input 1.10 of the excitation controller 1, the seventh input 19 of which is connected to the second input 14.2 of the third phase current transformer 14 of the stator winding of the turbo-alternator whose first input 14.1 is connected to the first output 12.1 of the third-phase current converter 12 a stator winding of the turbo-alternator connected by the second output 122 to the eightth input 1.10 of the excitation controller A.

Výstup 13 regulátoru A buzení je připojen na vstup 2.1 obvodu A tyristorového usměrňovače, který je svým výstupem 2.2 připojen jednak na vstup 3.2 čidla A budicího proudu střídavého budiče a jednak na budicí vinutí 4.1 střídavého budiče ý, přičemž vinutí 4.2 kotvy střídavého budiče A je připojeno na vstup 5.1 diodového usměrňovače A, jehož výstup 5.2 je připojen na budicí vinutí 6.1 turboalternátoru. Prvý výstup 7.1 měniče A napětí prvé fáze statorového vinutí turboalternátoru je spojen rovněž s prvým vstupem 13.1 měřicího transformátoru 13 sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru a prvý výstup 8.1 měniče A napětí druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru je spojen rovněž s druhým vstupem 13.2 měřícího transformátoru 13 sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru. Výstup 13.3 měřicího transformátoru 13 sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru je připojen na prvý vstup 15.1 členu 15 fázového součtu, jehož druhý vstup 15,2 je připojen na výstup 14.3 měřícího transformátoru 14 proudu třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru, a jehož výstup 15.3 je připojen na vstup 16.1 usměrňovače 16 s filtrem, jehož výstup 16.2 je spojen se vstupem 17.1 členu 17 pro oddělené ustálené složky signálu, jehož výstup 17.2 je připojen na devátý vstup 1.2 regulátoru _1 buzení.The output 13 of the field controller A is connected to the input 2.1 of the thyristor rectifier circuit A, whose output 2.2 is connected both to the input 3.2 of the drive A of the AC driver and second to the drive winding 4.1 of the AC driver. to the input 5.1 of diode rectifier A, whose output 5.2 is connected to the excitation winding 6.1 of the turbo-alternator. The first output 7.1 of the first phase voltage converter of the turbo-generator stator winding is also connected to the first input 13.1 of the measuring transformer 13 of the first and second phase stator windings of the turbo-alternator and the first output 8.1 of the second phase voltage converter of the turbo-alternator stator winding is also connected to the second input 13.2 the line voltage transformer 13 of the first and second phases of the stator winding of the turbo-alternator. The output 13.3 of the transformer 13 of the first and second phase stator windings of the turbo-alternator is connected to the first input 15.1 of the phase sum element 15, the second input 15.2 of which is connected to the output 14.3 it is connected to the input 16.1 of the filter rectifier 16, the output of which 16.2 is connected to the input 17.1 of the separate stabilized signal component 17, the output of which 17.2 is connected to the ninth input 1.2 of the excitation controller 1.

Měřící transformátor 13 sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového napětí turboalternátoru je realizován transformátorem 131, jehož jeden vývod sekundárního vinutí je spojen s nulou napájecího napětí, druhý vývod sekundárního vinutí s výstupem 13.3 měřícího transformátoru 13 sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového vinutí turboalternátoru s jehož vstupy 13.1 a 13.2 jsou spojeny vývody primárního vinutí transformátoru 131.The first and second phase stator voltage measuring transformer 13 of the turbo-alternator is realized by a transformer 131, one of which of the secondary winding is connected to the supply voltage zero, the other of the secondary winding with the output 13.3 of the first and second phase inputs 13.1 and 13.2 are connected by primary winding terminals of transformer 131.

Měřící transformátor 14 proudu třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru je realizován transformátorem 141, jehož jeden vývod sekundárního vinutí je spojen s nulou napájecího napětí, druhý vývod sekundárního vinutí s výstupem 14.3 měřícího transformátoru 14 proudu třetí fáze statorového vinutí turboalternátoru, s jehož vstupy 14.1 a 14.2 jsou spojeny vývody primárního vinutí transformátoru 141.The current transformer 14 of the stator winding of the turbo-alternator is realized by a transformer 141, one of which of the secondary winding is connected to the supply voltage zero, the other of the secondary winding with the output 14.3 of the third phase current transformer of the stator winding of the turbo-alternator. connected by transformer primary winding terminals 141.

Člen 15 fázorového součtu je realizován operačním zesilovačem 151, odpory 152; 153?The phasor sum member 15 is implemented by an operational amplifier 151, resistors 152; 153?

154 a potenciometrem 155. Prvý vstup 15.1 členu 15 fázorového součtu je připojen přes odpor 153 na invertující vstup operačního zesilovače 151, kam je rovněž připojen přes odpor 152 výstup operačního zesilovače 151 spojený s výstupem 15.3 členu 15 fázorového součtu, jehož druhý vstup 15.2 je spojen s jedním koncem potenciometru 155, jehož druhý konec je spojen s nulou napájecího napětí a jehož jezdec je připojen přes odpor 154 na invertující vstup operačního zesilovače 151, jehož neinvertující vstup je spojen s nulou napájecího napětí.154 and potentiometer 155. The first input 15.1 of the phasor sum member 15 is connected through a resistor 153 to an inverting input of an operational amplifier 151, which is also connected via a resistor 152 to an output of the operational amplifier 151 connected to the output 15.3 of the phasor sum member 15. with one end of the potentiometer 155, the other end of which is connected to the supply voltage zero and whose slider is connected via a resistor 154 to the inverting input of the operational amplifier 151, the non-inverting input of which is connected to the supply voltage zero.

Člen 17 pro oddělení ustálené složky signálu se skládá z kondenzátoru 171 a odporu 172. Vstup 17.1 členu 17 oddělující ustálenou složku signálu, je připojen přes kondenzátor 171 na výstup 17,2 členu 17 pro oddělení ustálené složky signálu, kam je rovněž připojen jedním koncem odpor 172, jehož druhý konec je spojen s nulou napájecího napětí.The steady-state signal separation member 17 comprises a capacitor 171 and a resistor 172. The input 17.1 of the steady-state signal separation member 17 is connected via a capacitor 171 to the output 17,2 of the steady-state signal separation member 17 to which a resistor is also connected 172, the other end of which is connected to the supply voltage zero.

Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem tak, že v členu 15 fázorového součtu se vyhodnotí střídavé napětí U 15.3, jehož fáze je stejná, jako fáze vnitřního elektromotorického napětí E turboalternátoru a velikost je přibližně úměrná velikosti vnitřního elektromotorického napětí E turboalternátoru. Toto napětí U 15.3, které je na výstupu 15.3 členu 15 fázorového součtu, se získá sečtením napětí U 13.3 na výstupu 13.3 měřícího transformátoru 13 sdruženého napětí prvé a druhé fáze statorového napětí turboalternátoru a napětí U 155 na jezdci potenciometru 155. Napětí U 13.3 je úměrné napětí turboalternátoru a napětí U 155 úbytku napětí na synchronní reaktanci Χθ turboalternátoru v příčném směru. Konstanty úměrnosti jsou stejné a jejich rovnost se zajištuje nastavením jezdce potenciometruThe apparatus of the invention operates in the following manner by evaluating in the phasor sum member 15 an alternating voltage U 15.3, the phase of which is the same as the internal electromotive voltage E of the turbo-alternator and the magnitude is approximately proportional to the internal electromotive voltage E. This voltage U 15.3, which is at the output 15.3 of the phasor sum member 15, is obtained by summing the voltage U 13.3 at the output 13.3 of the measurement transformer 13 of the first and second phase stator voltage of the turbo-alternator and the voltage U 155 at the slider potentiometer 155. turbo-alternator voltage and U 155 voltage drop across the turbo-alternator synchronous reactance Χθ in the transverse direction. The proportionality constants are the same and their equality is ensured by setting the slider of the potentiometer

155 v členu fázorového součtu.155 in the phasor sum member.

Fázorový diagram uvedených napětí je na obr. 2. Velikost napětí U 15.3, která je přibližně úměrná velikosti vnitřního elektromotorického napětí E turboalternátoru, je tedy i přibližně úměrná velikosti budicího proudu Ib turboalternátoru. Toto napětí se usměrňuje, filtruje a jeho odchylka od ustálené hodnoty se používá k stabilizaci regulace buzení turboalternátoru.The phasor diagram of these voltages is shown in Fig. 2. The magnitude of the voltage U 15.3, which is approximately proportional to the magnitude of the internal electromotive voltage E of the turbo-alternator, is also approximately proportional to the magnitude of the excitation current Ib of the turbo-alternator. This voltage is rectified, filtered and its deviation from the steady state value is used to stabilize the turbo-generator excitation control.

Zařízení podle vynálezu se uplatní u budicích soustav velkých turboalternátorů s bezkroužkovým buzením.The device according to the invention is used in excitation systems of large turbo-alternators with ring-free excitation.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for stabilizing the turbo-alternator excitation control with an annular excitation consisting of a first and second phase stator winding of a turbo-alternator, a phase current stator winding transformer of a turbo-alternator, a phasor sum member, a rectifier with a filter; an exciter current sensor, the second input of which is connected to the first output of the first phase voltage converter of the stator winding of the turbo-alternator connected to the second output to ground, and whose third input is connected to the first output of the second phase voltage converter of the stator winding of the turbo-alternator connected to the second output of the ground; and the fourth input of which is connected to the first output of the third phase voltage converter of the stator winding of the turbo-alternator connected by the second output to ground, and the fifth of which is connected to the pr output of the first phase current converter of the stator winding of the turbo-alternator connected by the second output to the eighth input of the excitation regulator whose sixth input is connected to the first output of the second phase current converter of the stator winding of the turbo-alternator connected to the second output of the eighth input of the excitation regulator input of the third stage stator winding current transformer input of the turbo-alternator, the first input of which is connected to the first output of the third stage current transformer stator winding of the turbo-alternator connected to the second output of the eighth excitation regulator input; the first to second phase stator winding of the turbo-alternator and the first output of the second phase stator winding voltage of the turbo-alternator are also connected to the second input of the phase-to-phase measurement transformer of the turbo-alternator stator winding, while the output of the controller is connected to the input of the thyristor rectifier circuit, its output being connected to the input of the AC field drive current sensor; the exciter is connected to the input of the diode rectifier, the output of which is connected to the excitation winding of the turbo-alternator, characterized in that the output (13.3) of the measurement transformer (13) of the first and second phase stator winding of the turbo-alternator is connected to the first input (15.1) a phasor sum whose second input (15.2) is connected to the output (14.3) of the current transformer (14) of the third phase of the stator winding of the turbo-alternator, and that the output (15.3) of the phasor sum member (15) is connected to the input (16.1) a filter (16) having an output (16.2) connected to an input (17.1) of a separate steady state signal component (17.2) whose output (17.2) is connected to a ninth input (1.2) of the excitation controller (1).