RU145018U1

RU145018U1 - SYNCHRONOUS FREQUENCY CONTROL DEVICE

Info

Publication number: RU145018U1
Application number: RU2014116007/07U
Authority: RU
Inventors: Алия Габдлахатовна Каримова; Вагиз Ильгизович Каримов
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2014-09-10

Abstract

Устройство регулирования частоты синхронного генератора, содержащее подключенный к основной обмотке синхронного генератора первый измерительный орган частоты, первый усилитель соединен с входом первого исполнительного устройства, выход которого соединен с входом второго измерительного органа частоты, выход которого соединен с входом второго усилителя, выход которого соединен с входом второго исполнительного устройства, выход которого соединен с входом привода постоянной частоты вращения, выход которого соединен с входом синхронного генератора и входом второго измерительного органа частоты, отличающееся тем, что снабжено нейросетевым контроллером, устройством умножения, датчиком тока и измерителем коэффициента мощности, причем выход нейросетевого контроллера подключен к входу устройства умножения, датчик тока и измеритель коэффициента мощности подключены к основной обмотке синхронного генератора, выход датчика тока соединен с первым входом нейросетевого контроллера, выход измерителя коэффициента мощности соединен со вторым входом нейросетевого контроллера, выход первого измерительного органа частоты соединен с входом устройства умножения, выход которого подключен к входу первого усилителя.A frequency control device for a synchronous generator, comprising a first frequency measuring element connected to the main winding of the synchronous generator, a first amplifier connected to an input of a first actuating device, the output of which is connected to an input of a second frequency measuring organ, an output of which is connected to an input of a second amplifier, an output of which is connected to an input the second actuator, the output of which is connected to the input of the constant speed drive, the output of which is connected to the synchronous input of the generator and the input of the second frequency measuring organ, characterized in that it is equipped with a neural network controller, a multiplication device, a current sensor and a power factor meter, the output of the neural network controller being connected to the input of the multiplication device, the current sensor and the power factor meter are connected to the main winding of the synchronous generator, the output of the current sensor is connected to the first input of the neural network controller, the output of the power factor meter is connected to the second input of the neural network controller a, the output of the first measuring frequency organ is connected to the input of the multiplication device, the output of which is connected to the input of the first amplifier.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для создания автоматических регуляторов частоты синхронных генераторов.The utility model relates to electrical engineering and can be used to create automatic frequency controllers for synchronous generators.

Известно устройство для управления синхронным генератором (Авт. свид. СССР №423231, кл. H02P 9/14, 1975), содержащее блоки измерения частоты, напряжения, тока ротора генератора, дифференциаторы в каналах управления напряжением, частотой и током ротора генератора, орган изменения интенсивности воздействия по напряжению в области низких частот, суммирующе-формирующий блок, усилитель мощности и возбудитель с системой управления. В указанном устройстве имеются связи, соединяющие блоки измерения с дифференциаторами и органами изменения интенсивности воздействия, которые своими выходами включены на вход суммирующе-формирующего блока, выход которого через усилитель мощности связан с входом системы управления возбудителем.A device for controlling a synchronous generator (Auth. St. USSR No. 423231, class. H02P 9/14, 1975), comprising units for measuring the frequency, voltage, current of the generator rotor, differentiators in the channels for controlling the voltage, frequency and current of the generator rotor, change organ the intensity of exposure to voltage in the low-frequency region, a summing-forming unit, a power amplifier and a pathogen with a control system. In the specified device there are connections connecting the measurement units with differentiators and organs for changing the intensity of exposure, which are connected to the input of the summing-forming unit with their outputs, the output of which is connected through the power amplifier to the input of the pathogen control system.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает полную стабилизацию параметров регулирования синхронного генератора из-за наличия ограничений предельных величин интенсивности воздействий на эти параметры.The disadvantage of this device is that it does not provide complete stabilization of the control parameters of the synchronous generator due to the presence of restrictions on the limiting values of the intensity of the impact on these parameters.

Известно устройство регулирования, защиты и управления синхронного генератора (патент РФ №81398 кл. H02P 6/00, 2008), содержащее синхронный генератор, связанный с трансформатором тока, первый выход которого подключен к входу измерителя активной мощности, второй выход трансформатора тока подключен к входу измерителя реактивной мощности, синхронный генератор связан с входом измерительного органа напряжения и с входом измерительного органа частоты, корректор частоты связан с приводом постоянной частоты вращения, привод постоянной частоты вращения связан с муфтой, муфта связана с синхронным генератором, выход измерительного органа напряжения подключен к первому входу нечеткого контроллера, выход измерительного органа частоты подключен ко второму входу нечеткого контроллера, выход синхронизирующего устройства подключен к третьему входу нечеткого контроллера, третий выход трансформатора тока подключен к четвертому входу нечеткого контроллера, выход измерителя активной мощности подключен к пятому входу нечеткого контроллера, выход измерителя реактивной мощности подключен к шестому входу нечеткого контроллера, первый выход нечеткого контроллера подключен к выключателю, второй выход нечеткого контроллера подключен к приборам, третий выход нечеткого контроллера подключен к возбудителю, четвертый выход нечеткого контроллера подключен к корректору частоты.A device for regulating, protecting and controlling a synchronous generator (RF patent No. 81398 class. H02P 6/00, 2008) containing a synchronous generator connected to a current transformer, the first output of which is connected to the input of the active power meter, the second output of the current transformer is connected to the input reactive power meter, a synchronous generator is connected to the input of the voltage measuring organ and to the input of the frequency measuring organ, the frequency corrector is connected to the constant speed drive, the constant frequency drive is rotated It is connected to the coupling, the coupling is connected to the synchronous generator, the output of the voltage measuring organ is connected to the first input of the fuzzy controller, the output of the frequency measuring organ is connected to the second input of the fuzzy controller, the output of the synchronizing device is connected to the third input of the fuzzy controller, the third output of the current transformer is connected to the fourth the input of the fuzzy controller, the output of the active power meter is connected to the fifth input of the fuzzy controller, the output of the reactive power meter is connected to the sixth input of the fuzzy controller, the first output of the fuzzy controller is connected to the switch, the second output of the fuzzy controller is connected to the devices, the third output of the fuzzy controller is connected to the exciter, the fourth output of the fuzzy controller is connected to the frequency corrector.

Недостатком устройства является то, что оно предполагает значительнее сложность нечеткого контроллера ввиду большого количества входных и выходных параметров.The disadvantage of this device is that it involves more complexity of the fuzzy controller due to the large number of input and output parameters.

Наиболее близким к полезной модели устройством является устройство («Двухканальный регулятор частоты», Электрооборудование летательных аппаратов: учебник для вузов. В двух томах/ под редакцией С.А. Грузкова. - М.: Издательство МЭИ, 2005 - Том 1. Системы электроснабжения летательных аппаратов. - 2005. - 568 с.: ил., с. 250), содержащее подключенный к основной обмотке синхронного генератора первый измерительный орган частоты, первый усилитель соединен с входом первого исполнительного устройства, выход которого соединен с входом второго измерительного органа частоты, выход которого соединен с входом второго усилителя, выход которого соединен с входом второго исполнительного устройства, выход которого соединен с входом привода постоянной частоты вращения, выход которого соединен с входом синхронного генератора и входом второго измерительного органа частоты.The device closest to the utility model is the device (“Two-channel frequency regulator”, Aircraft electrical equipment: a textbook for high schools. In two volumes / edited by SA Gruzkov. - M .: MEI Publishing House, 2005 - Volume 1. Aircraft power supply systems - 2005. - 568 p.: ill., p. 250), containing the first measuring frequency element connected to the main winding of the synchronous generator, the first amplifier connected to the input of the first actuator, the output of which is connected to the input of the second measuring frequency control, the output of which is connected to the input of the second amplifier, the output of which is connected to the input of the second actuator, the output of which is connected to the input of the constant speed drive, the output of which is connected to the input of the synchronous generator and the input of the second measuring frequency organ.

Недостатком данного устройства является применение линейного закона управления, что не позволяет получить высокого качества регулирования частоты. Кроме этого, при изменении в широком диапазоне тока нагрузки синхронного генератора снижается устойчивость системы регулирования и, как следствие, уменьшается надежность энергообеспечения.The disadvantage of this device is the application of the linear control law, which does not allow to obtain high quality frequency regulation. In addition, when changing in a wide range of the load current of the synchronous generator, the stability of the control system decreases and, as a result, the reliability of energy supply decreases.

Задачей полезной модели является повышение качества регулирования частоты синхронного генератора.The objective of the utility model is to improve the quality of frequency regulation of a synchronous generator.

Технический результат: увеличение быстродействия регулирования частоты при изменении тока нагрузки синхронного генератора и увеличение устойчивости регулирования во всем возможном диапазоне изменения тока нагрузки синхронного генератора.Effect: increasing the speed of frequency regulation when the load current of the synchronous generator changes and increasing the stability of regulation in the entire possible range of the load current of the synchronous generator.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство регулирования частоты синхронного генератора, содержащее подключенный к основной обмотке синхронного генератора первый измерительный орган частоты, первый усилитель соединен с входом первого исполнительного устройства, выход которого соединен с входом второго измерительного органа частоты, выход которого соединен с входом второго усилителя, выход которого соединен с входом второго исполнительного устройства, выход которого соединен с входом привода постоянной частоты вращения, выход которого соединен с входом синхронного генератора и входом второго измерительного органа частоты, в отличие от прототипа снабжено нейросетевым контроллером, устройством умножения, датчиком тока и измерителем коэффициента мощности, причем выход нейросетевого контроллера подключен к входу устройства умножения, датчик тока и измеритель коэффициента мощности подключены к основной обмотке синхронного генератора, выход датчика тока соединен с первым входом нейросетевого контроллера, выход измерителя коэффициента мощности соединен со вторым входом нейросетевого контроллера, выход первого измерительного органа частоты соединен с входом устройства умножения, выход которого подключен к входу первого усилителя.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the frequency control device of the synchronous generator, containing the first measuring frequency element connected to the main winding of the synchronous generator, the first amplifier is connected to the input of the first actuating device, the output of which is connected to the input of the second frequency measuring organ, the output of which connected to the input of the second amplifier, the output of which is connected to the input of the second actuator, the output of which is connected to the input An ode of constant speed, the output of which is connected to the input of the synchronous generator and the input of the second measuring frequency organ, in contrast to the prototype, is equipped with a neural network controller, a multiplication device, a current sensor and a power factor meter, the output of a neural network controller connected to the input of the multiplication device, a current sensor and power factor meter connected to the main winding of the synchronous generator, the output of the current sensor is connected to the first input of the neural network controller, measure the output I power factor connected to the second input of the neural network controller, an output of first measuring element connected to the input frequency multiplier whose output is connected to the input of the first amplifier.

Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежом. На фиг. приведена функциональная схема регулятора частоты.The essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing. In FIG. The functional diagram of the frequency controller is shown.

Выход основной обмотки 1 синхронного генератора 2 подключен к входам датчика тока 3 и измерителя коэффициента мощности 4, выходы которых подключены к входам нейросетевого контроллера 5, и первого измерительного органа частоты 6. Выходы нейросетевого контроллера 5 и первого измерительного органа частоты 6 соединены с входом устройства умножения 7, выход которого соединен с входом первого усилителя 8. Выход первого усилителя 8 подключен к входу первого исполнительного устройства 9, выход которого соединен с входом второго измерительного органа частоты 10. Выход второго измерительного органа частоты 10 связан с входом второго усилителя 11, выход которого подключен к входу второго исполнительного устройства 12, выход которого подключен к входу привода постоянной частоты вращения (ППЧВ) 13, выход которого подключен к входу синхронного генератора 2. Выход ПЦЧВ 13 подключен к входу второго измерительного органа частоты 10.The output of the main winding 1 of the synchronous generator 2 is connected to the inputs of the current sensor 3 and the power factor meter 4, the outputs of which are connected to the inputs of the neural network controller 5, and the first measuring organ of frequency 6. The outputs of the neural network controller 5 and the first measuring organ of frequency 6 are connected to the input of the multiplication device 7, the output of which is connected to the input of the first amplifier 8. The output of the first amplifier 8 is connected to the input of the first actuator 9, the output of which is connected to the input of the second measuring body and frequency 10. The output of the second measuring organ of frequency 10 is connected to the input of the second amplifier 11, the output of which is connected to the input of the second actuator 12, the output of which is connected to the input of the constant speed drive (PPC) 13, the output of which is connected to the input of the synchronous generator 2. The output of PCCHV 13 is connected to the input of the second measuring organ of frequency 10.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При изменении величины и характера нагрузки изменяются значения выходных сигналов датчика тока 3 и измерителя коэффициента мощности 4, что вызывает изменение сигнала на выходе нейросетевого контроллера 5, а также изменяется сигнал на выходе первого измерительного органа частоты 6. Сигналы с выходов нейросетевого контроллера 5 и первого измерительного органа частоты 6 перемножаются в устройстве умножения 7. Выходной сигнал устройства умножения 7 через первый усилитель 8 поступает на первое исполнительное устройство 9. Первое исполнительное устройство 9 воздействует на второй измерительный орган частоты 10, выходной сигнал которого поступает через второй усилитель 11 на вход второго исполнительного устройства 12. Второе исполнительное устройство 12 воздействует на ППЧВ 13, который соединен с синхронным генератором 2.When the magnitude and nature of the load changes, the values of the output signals of the current sensor 3 and the power factor meter 4 change, which causes a change in the signal at the output of the neural network controller 5, as well as the signal at the output of the first measuring organ of frequency 6. The signals from the outputs of the neural network controller 5 and the first measuring organ frequency 6 are multiplied in the multiplication device 7. The output signal of the multiplication device 7 through the first amplifier 8 is supplied to the first actuator 9. The first e device 9 acts on the second measuring organ of frequency 10, the output signal of which is supplied through the second amplifier 11 to the input of the second actuator 12. The second actuator 12 acts on the PCF 13, which is connected to the synchronous generator 2.

При изменении тока нагрузки изменяется частота синхронного генератора 2. На выходе первого измерительного органа частоты 6 появляется сигнал, пропорциональный изменению частоты синхронного генератора 2 от номинальной. В зависимости от сигнала на выходе датчика тока 3 и измерителя коэффициента мощности 4 нейросетевой контроллер 5 вырабатывает требуемый сигнал, который, умножаясь на сигнал с выхода первого измерительного органа частоты 6, поступает на вход первого исполнительного устройства 9. Таким образом, создается оптимальное значение коэффициента усиления точного канала регулирования частоты, и время переходного процесса регулирования частоты уменьшается. Предлагаемое устройство регулирования частоты осуществляет комбинированное регулирование по сигналам частоты и тока нагрузки, что приводит к повышению быстродействия регулирования частоты.When the load current changes, the frequency of the synchronous generator 2 changes. At the output of the first measuring organ of frequency 6, a signal appears proportional to the change in the frequency of the synchronous generator 2 from the nominal. Depending on the signal at the output of the current sensor 3 and the power factor meter 4, the neural network controller 5 generates the required signal, which, multiplied by the signal from the output of the first measuring organ of frequency 6, is fed to the input of the first actuator 9. Thus, an optimal value of the gain is created an accurate frequency control channel, and the transition time of the frequency control is reduced. The proposed frequency control device provides combined control by frequency and load current signals, which leads to an increase in the speed of the frequency control.

Итак, заявляемая полезная модель увеличивает устойчивость процессов регулирования частоты синхронного генератора путем введения измерителя коэффициента мощности и повышает качество регулирования частоты синхронного генератора путем увеличения быстродействия процессов регулирования частоты при изменении тока нагрузки за счет введения датчика тока нагрузки и нейросетевого контроллера.So, the claimed utility model increases the stability of the frequency control processes of a synchronous generator by introducing a power factor meter and improves the quality of frequency control of a synchronous generator by increasing the speed of frequency control processes when the load current changes due to the introduction of a load current sensor and a neural network controller.

Claims

A frequency control device for a synchronous generator, comprising a first frequency measuring element connected to the main winding of the synchronous generator, a first amplifier connected to an input of a first actuating device, the output of which is connected to an input of a second frequency measuring organ, an output of which is connected to an input of a second amplifier, an output of which is connected to an input the second actuator, the output of which is connected to the input of the constant speed drive, the output of which is connected to the synchronous input of the generator and the input of the second frequency measuring organ, characterized in that it is equipped with a neural network controller, a multiplication device, a current sensor and a power factor meter, the output of the neural network controller being connected to the input of the multiplication device, the current sensor and the power factor meter are connected to the main winding of the synchronous generator, the output of the current sensor is connected to the first input of the neural network controller, the output of the power factor meter is connected to the second input of the neural network controller a, the output of the first measuring frequency organ is connected to the input of the multiplication device, the output of which is connected to the input of the first amplifier.