Einrichtung zur Regelung von Synchromnaschinen, insbesondere von über
Gleichrichter erregten Turbogeneratoren, mit einem PD- oder PID-Polradwinkelregler
Der stabile Arbeitsbereich einer Synchronmaschine kann bekanntlich dadurch erweitert
werden, daß deren Erregung in Abhängigkeit von dem Polradwinkel beeinflußt wird.
Hierbei hat man Synchronmaschinen schon mit Polradwinkelreglern ausgerüstet, die
entweder PD- oder PID-Verhalten aufweisen. Der Differentialanteil (D-Anteil) ist
im Hinblick auf eine Verbesserung der Stabilität erforderlich. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß es bei einer polradwinkelabhängi-C _, it positivem D-Anteil
zu unerwünsch-,-en Re-elung m ten Pendelungen und damit zu einer Beeinträchtigung
der Betriebssicherheit kommen kann.Device for regulating synchronous machines, in particular turbo-generators excited by rectifiers, with a PD or PID pole wheel angle controller. As is known, the stable working range of a synchronous machine can be expanded by influencing its excitation as a function of the pole wheel angle. Here, synchronous machines have already been equipped with pole wheel angle controllers that have either PD or PID behavior. The differential component (D component) is necessary in order to improve the stability. However, it has been shown that with a pole wheel angle-dependent C _, it positive D component, undesirable -, - re-elation m th oscillations and thus impairment of operational safety can occur.
Es ist bereits bei einer Synchronmaschine mit einem Netzspannungs-
oder Blindleistungsregler bekanntgewÖrden, zur Dämpfung von Polradpendelungen ein
Meßglied für den Polradwinkel und ein Differenzierglied vorzusehen, Bei dieser Anordnung
wird in einem dem Polradwinkelmeßglied und dem Differenzierglied nachgeschalteten
Multiplikator das Produkt des Polradwinkels mit der ersten Ableitung gebildet. Der
Ausgang dieses Multiplikators wirkt nach Erreichen eines bestimmten Polradwinkels
auf den dem Regler vorgegebenen Spannungs- oder Blindleistungssollwert ein. Ini
Gegensatz dazu kommt man bei der vorliegenden Erfindung ohne Beeinflussung des Sollwertes
und ohne einen Multiplikator aus. Die Erfindung befaßt sich mit einer Einrichtung
zur Regelung von Synchronmaschinen, insbesondere von über Gleichrichter erregten
Turbogeneratoren, mit einem PD- oder PID-Polradwinkelregler, dessen Sollwert über
einen Winkelbereich bis weit über die natürliche Stabilitätsgrenze verstellbar ist.
Die Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß das differenzierende Glied des Polradwinkelreglers
eingangsseitig unter Umgehung des Sollwertvergleichers unmittelbar mit dem Polradwinkelmeßgerät
verbunden ist und daß im Strompfad des differenzierenden Gliedes zur Vermeidung
von Polradpendelungen ein Schwellwertglied angeordnet ist, das diesen Strompfad
freigibt, wenn der Polradwinkel einen vorgegebenen Wert zwi-C t2 schen der natürlichen
und transienten Stabilitätsgrenze überschreitet.It is already in a synchronous machine with a mains voltage
or reactive power controller become known to dampen pole wheel oscillations
Provide measuring element for the pole wheel angle and a differentiating element in this arrangement
is connected in a downstream of the pole wheel angle measuring element and the differentiating element
Multiplier is the product of the rotor angle with the first derivative. Of the
The output of this multiplier takes effect after a certain pole wheel angle has been reached
to the voltage or reactive power setpoint specified by the controller. Ini
In contrast to this, with the present invention one comes without influencing the setpoint value
and without a multiplier. The invention is concerned with a device
for controlling synchronous machines, especially those excited by rectifiers
Turbo generators, with a PD or PID rotor angle controller, whose setpoint is via
an angular range can be adjusted far beyond the natural stability limit.
According to the invention, the solution is that the differentiating element of the pole wheel angle regulator
on the input side, bypassing the setpoint comparator, directly with the pole wheel angle measuring device
is connected and that in the current path of the differentiating element to avoid
a threshold value element is arranged by pole wheel oscillations, which this current path
releases when the rotor angle is a predetermined value between the natural
and transient stability limit.
Als Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung eine schematische Darstellung
der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung dargestellt. In der Zeichnung ist mit
1 ein Generator bezeichnet, der über Gleichrichter 11 errect wird.
Zur Regelung des Generators 1 dient ein Polradwinkelregler 2, der ein Proportionalglied
3,
ein Integralglied 4 und ein Differenzierglied 5 enthält. Auf der
Welle des Generators 1 ist ein Hilfsgenerator 6 angeordnet, dessen
Ausgangsspannung mit der Spannung des Generators 1 in der Vergleichseinrichtung
7 vektoriell verglichen wird. Das Ausgangssignal W der Vergleichseinrichtung
7 ist dem Betrag des Polradwinkels proportional. Dieses Signal W wird einem
Additionsglied 8 zugeführt, an dessen zweitem Eingang der SollwertS der Regeleinrichtung
ansteht. Dieser Sollwert S ist über einen Winkelbereich bis weit über die
natürliche Stabilitätsgrenze verstellbar.As an exemplary embodiment, a schematic representation of the control device according to the invention is shown in the drawing. In the drawing, 1 denotes a generator which is excited via a rectifier 11. A pole wheel angle controller 2, which contains a proportional element 3, an integral element 4 and a differentiating element 5 , is used to control the generator 1. An auxiliary generator 6 is arranged on the shaft of the generator 1 , the output voltage of which is compared vectorially with the voltage of the generator 1 in the comparison device 7. The output signal W of the comparison device 7 is proportional to the magnitude of the pole wheel angle. This signal W is fed to an adder 8 , at the second input of which the setpoint S of the control device is available. This target value S can be adjusted over an angular range well above the natural stability limit.
Dem differenzierenden Glied 5 des Reglers 2 ist ein Schwellwertglied
9 vorgeschaltet, dessen Eingang unter Umgehung des Sollwertvergleichers
8 unmittelbar mit dem als Vergleichsglied 7 bezeichneten Winkelmeßglied
verbunden ist. Das Schwellwertglied 9
läßt einen positiven D-Anteil erst dann
zur Wirkung kommen, wenn der Polradwinkel einen vorgegebenen Wert zwischen der natürlichen
und der transienten Stabilitätsgrenze überschreitet. In dem Additionsglied
10 werden die P-, 1- und D-Anteile der Regelung summiert und dem Steuergitter
des Quecksilberdampfgleichrichters 11, der erregerseitig mit den Schleifringen
12 des Generators 1 verbunden ist, zugeführt.The differentiating element 5 of the controller 2 is preceded by a threshold value element 9 , the input of which is connected directly to the angle measuring element referred to as the comparison element 7 , bypassing the setpoint comparator 8. The threshold value element 9 only allows a positive D component to take effect when the pole wheel angle exceeds a predetermined value between the natural and the transient stability limit. In the addition element 10 , the P, 1 and D components of the control are added up and fed to the control grid of the mercury vapor rectifier 11, which is connected to the slip rings 12 of the generator 1 on the exciter side.
Zur Vermeidung von Pendelungen bei kleinem Polradwinkel ist es unter
Umständen vorteilhaft, einen negativen Differentialanteil zur Wirkung kommen zu
lassen, solange der Polradwinkel unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Einen
negativen Differentialanteil der Regelung erhält man beispielsweise mit einem zusätzlichen
Differenzierglied, dessen Aus-Glangsgröße zwar proportional dem Differentialquotienten
des Polradwinkels ist, aber im Gegensatz zu dem sonst vorgesehenen differenzierenden
Glied 5 in entgegengesetzter Richtung auf die Erregung der Synchronmaschine
einwirkt. Während z. B. bei einer Änderung des Polradwinkels das differenzierende
Glied mit positivem D-Anteil erregungserhöhend
wirkt, hat ein Differentialglied
mit negativem D-Anteil eine Verminderung des Erregerstromes'zur Folge. Will man
also für kleine Polradwinkel einen negativen Differentialanteil zur Wirkung
kommen
lassen, so wird man dem differenzierenden Glied5 ein zweites Differenzierglied
parallel schalten,-wobei z.B. durch eine in Reihe dazugeschaltete Begrenzungseinrichtting
dafür gesorgt wird, daß das Differenzierglied für negativen D-Anteil nur bei-Unterschreiten
eines bestimmten Wertes des Polradwinkels eine von Null verschiedene Ausgangsgröße
abgeben kann.In order to avoid oscillations with a small rotor angle, it may be advantageous to allow a negative differential component to take effect as long as the rotor angle is below a specified value. A negative differential component of the control is obtained, for example, with an additional differentiating element whose output variable is proportional to the differential quotient of the pole wheel angle, but in contrast to the otherwise provided differentiating element 5 acts in the opposite direction on the excitation of the synchronous machine. While z. For example, if the rotor angle changes, the differentiating element with a positive D component has an excitation-increasing effect, a differential element with a negative D component results in a reduction in the excitation current. So if you want a negative differential component to come into effect for small pole wheel angles, you will connect a second differentiating element in parallel to the differentiating element5, whereby, for example, a limiting device connected in series ensures that the differentiating element for negative D component is only Falling below a certain value of the pole wheel angle can emit an output variable other than zero.