RU2722689C1 - Autonomous asynchronous generator control device - Google Patents

Autonomous asynchronous generator control device Download PDF

Info

Publication number
RU2722689C1
RU2722689C1 RU2019139896A RU2019139896A RU2722689C1 RU 2722689 C1 RU2722689 C1 RU 2722689C1 RU 2019139896 A RU2019139896 A RU 2019139896A RU 2019139896 A RU2019139896 A RU 2019139896A RU 2722689 C1 RU2722689 C1 RU 2722689C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
voltage
asynchronous generator
generator
current
Prior art date
Application number
RU2019139896A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Валерьевич Ефанов
Виктор Николаевич Дудка
Владимир Васильевич Коваленко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет"
Priority to RU2019139896A priority Critical patent/RU2722689C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722689C1 publication Critical patent/RU2722689C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/46—Control of asynchronous generator by variation of capacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to control device of self-contained asynchronous generator. Self-contained asynchronous generator control device, its power part (fig. 1) contains asynchronous generator (1) with three phase windings U, V, W, connected in generator (1) by common point – neutral N and similarly outputted wire. Self-excitation capacitors (2) of asynchronous generator (1) having low capacitance are connected to phase windings and neutral elements U, V, W, N. Phase winding capacitors (3) are connected to phase windings and neutral elements U, V, W, N by their one end to provide additional excitation of asynchronous generator (1) at load connection. Switching of other ends of units of phase boosting capacitors (3) is performed by units of three-phase electronic switches (4) to phases U, V, W of asynchronous generator (1). In units of three-phase electronic switches (4) transistor alternating current switches are used as keys. Transistor keys of alternating current unlike thyristors provide switching on and off at required moments in time. Electronic switches (4) units are controlled by control circuits (5) by control system (6). Independent control of each AC switch in the unit of three-phase electronic switches (4) is possible. Units of phase boosting capacitors (3) and electronic switch units (4) may be several depending on capacity of asynchronous generator (1) and required accuracy of voltage regulation. Monitoring of actual voltage of generator (1) is carried out in each phase U, V, W, and their values by voltage control circuits (7) are transmitted to control system (6). In each phase of asynchronous generator (1) current transformers (8) are installed. According to primary windings of current transformers (8), phase load currents i1 flow. By currents of current transformers (8) secondary currents i2 flow and current control circuits (9) are supplied to control system (6). At the output of asynchronous generator (1) behind current transformers 8 there is switch (10) of asynchronous generator (1). Control system (6) (fig. 2) comprises: phase voltage value converter (11); transducers of phase voltages (12) passing through zero; timer (13), which is synchronized with voltage of asynchronous generator (1), through phase voltage value converter (11); scaling converters (14) of current transformer current (8) secondary current i2u, i2v, i2w value; secondary current transducers (15) through zero of each phase; measuring synchronized secondary phase current sensors (16) synchronized by timer (13) with voltage of asynchronous generator (1); load power calculation unit (17) connected to asynchronous generator (1); unit for calculating required capacitance (18) of phase forcing capacitors (3); driver (19) for controlling control units of electronic switches (4) synchronized with the voltage of asynchronous generator (1); power supply unit (20) of control system (6) elements.
EFFECT: technical result is accurate and fast determination of value of connected load and accurate determination of capacity value of boosting capacitors, higher dynamic stability of asynchronous generator, shorter duration of transient processes and higher quality of electric power.
1 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройству управления автономным асинхронным генератором, и может быть использовано в автономных и стационарных электроагрегатах и электростанциях с асинхронными генераторами, использующими регулируемое конденсаторное возбуждение.The invention relates to electrical engineering, in particular, to a control device for an autonomous asynchronous generator, and can be used in autonomous and stationary power plants and power plants with asynchronous generators using controlled capacitor excitation.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора, в котором имеется трехфазная группа некоммутируемых конденсаторов и несколько групп (в данном случае три) коммутируемых конденсаторов. Группы коммутируемых конденсаторов подключаются к обмоткам статора генератора при снижении напряжения генератора из-за подключения увеличивающейся нагрузки. Снижение напряжения генератора оценивается датчиком в виде трехфазного выпрямителя, нагруженного на измерительное сопротивление, с части которого измеряется напряжение. В качестве коммутационных устройств применяют трехфазные электронные ключи в виде оптоэлектронных трехфазных реле переменного тока. В устройстве управление асинхронным генератором производится подключением к обмоткам генератора дополнительных батарей трехфазных конденсаторов в зависимости от усредненной величины трехфазного напряжения генератора с дополнительным контролем фазы напряжений генератора для включения конденсаторов в момент перехода фазного напряжения через "ноль". Трехфазный электронный ключ подключает дополнительные фазные конденсаторы возбуждения, первоначально находящиеся в разряженном состоянии и в последующих режимах в различной степени заряженности. (см. пат. РФ №2373630, МПК 8 Н02Р 9/46, "Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора" / Богатырев Н.И. и др. // Бюл. 2009 №32). Недостатки данного устройства:A device is known for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous asynchronous generator, in which there is a three-phase group of non-switched capacitors and several groups (in this case, three) switched capacitors. Groups of switched capacitors are connected to the stator windings of the generator when the voltage of the generator decreases due to the connection of an increasing load. The generator voltage reduction is evaluated by the sensor in the form of a three-phase rectifier, loaded with measuring resistance, from which voltage is measured. As switching devices, three-phase electronic switches are used in the form of optoelectronic three-phase AC relays. In the device, the asynchronous generator is controlled by connecting additional batteries of three-phase capacitors to the generator windings, depending on the average value of the three-phase voltage of the generator with additional control of the phase of the generator voltages to turn on the capacitors at the moment the phase voltage passes through "zero". A three-phase electronic switch connects additional phase excitation capacitors, which are initially in a discharged state and in subsequent modes with varying degrees of charge. (see Pat. RF №2373630, IPC 8 Н02Р 9/46, "Device for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous asynchronous generator" / Bogatyrev N.I. et al. // Bull. 2009 No. 32). The disadvantages of this device:

- измеряемое и опорное напряжение устройства контроля напряжения имеют пульсацию, что снижает точность поддержания напряжения;- the measured and reference voltage of the voltage control device have a ripple, which reduces the accuracy of voltage maintenance;

- низкая стабильность напряжения;- low voltage stability;

- выключение конденсаторов оптоэлектронными трехфазными реле происходит в момент перехода тока через "ноль", при этом на конденсаторе остается заряд, который при очередном включении в "нулевой" фазе напряжения приводит к ударным токам разряда конденсаторов;- the capacitors are turned off by the optoelectronic three-phase relays at the moment the current passes through “zero”, while the charge remains on the capacitor, which, when the voltage is next turned on in the “zero” phase, leads to shock currents of the discharge of the capacitors;

- при подключении незаряженных конденсаторов в "нулевой" фазе напряжения генератор заряжает конденсаторы в течение 1/4 периода;- when connecting uncharged capacitors in the "zero" phase of the voltage, the generator charges the capacitors for 1/4 of the period;

- генератор, кроме подключенной нагрузки, дополнительно нагружается, заряжая разряженные, подключаемые дополнительно конденсаторы;- the generator, in addition to the connected load, is additionally loaded, charging discharged, additionally connected capacitors;

- нарушается баланс мощностей в системе "генератор - конденсаторы возбуждения - нагрузка", из-за недостатка реактивной и активной мощности генератора это может нарушать устойчивость работы как генератора, так и приводного двигателя;- the power balance in the system "generator - field capacitors - load" is violated, due to the lack of reactive and active power of the generator, this can violate the stability of both the generator and the drive motor;

- отсутствует контроль величины подключаемой нагрузки;- there is no control of the magnitude of the connected load;

- при неравномерной нагрузке фаз возможна не симметрия напряжения фаз, что не контролируется датчиком, измеряющим усредненную величину трехфазного напряжения только по линейным напряжениям;- with an uneven phase load, non-symmetry of the phase voltage is possible, which is not controlled by a sensor that measures the average value of the three-phase voltage only according to linear voltages;

- включение всех конденсаторов только в треугольник исключает возможность коррекции не симметрии фазных напряжений:- the inclusion of all capacitors only in the triangle excludes the possibility of correction of the phase voltage symmetry:

- в заявленном устройстве на рис. 1, 2 отсутствуют элементы устройства, обеспечивающие контроль перехода напряжения через "ноль";- in the claimed device in Fig. 1, 2 there are no elements of the device that provide control of the voltage transition through the "zero";

- устройство не имеет обязательного вывода "звезды" обмоток генератора, являющейся нейтральным проводом;- the device does not have a mandatory output of a "star" of the windings of the generator, which is a neutral wire;

- низкие скорость управления и динамическая устойчивость.- low control speed and dynamic stability.

Известно устройство дискретной системы управления асинхронным генераторным комплексом с цифровым регулятором напряжения, работающее при постоянной частоте вращения приводного двигателя. Устройство реализует ступенчатое регулирование величины емкости конденсаторов возбуждения, подключаемых к асинхронному генератору при изменении напряжения, вызванном изменением величины нагрузки. Асинхронный генератор содержит один некоммутируемый трехфазный блок конденсаторов самовозбуждения, и несколько (пять) коммутируемых блоков конденсаторов возбуждения. Устройство управления контролирует величину напряжения только одной из фаз и, в зависимости от его величины, включает-выключает трехфазные оптотиристорные коммутаторы подключения конденсаторов возбуждения на фазные обмотки генератора. Каждый блок конденсаторов возбуждения трехфазный соединен в "звезду" без соединения с нейтралью асинхронного генератора. Конденсаторы фаз последовательно с токоограничивающим резистором подключаются к фазным обмоткам генератора посредством пар встречно-параллельно соединенных оптотиристоров. Дополнительно вместо оптотиристоров конденсаторы могут вручную подключаться выключателем (см. Вишневский Л.В., Пасс А.Е. Системы управления асинхронными генераторными комплексами, Киев, "Лыбидь", 1990, 167 с. раздел 3.5 Рис 3.8, 3.9).A device for a discrete control system for an asynchronous generator complex with a digital voltage regulator, operating at a constant speed of the drive motor. The device implements stepwise regulation of the capacitance of the field capacitors connected to the asynchronous generator when the voltage changes caused by the change in the load value. An asynchronous generator contains one non-commutated three-phase block of self-excitation capacitors, and several (five) switched blocks of field capacitors. The control device monitors the voltage value of only one of the phases and, depending on its value, turns on / off the three-phase optothyristor switches for connecting the field capacitors to the phase windings of the generator. Each block of three-phase field capacitors is connected to a "star" without connecting to the neutral of the asynchronous generator. Phase capacitors are connected in series with a current-limiting resistor to the phase windings of the generator through pairs of oppositely connected optothyristors. Additionally, instead of optothyristors, capacitors can be manually connected with a switch (see Vishnevsky L.V., Pass AE. Control systems for asynchronous generator complexes, Kiev, Lybid, 1990, 167 pp. Section 3.5 Fig. 3.8, 3.9).

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- невозможность получения стабильной частоты генератора при переменной нагрузке, так как частота вращения приводного двигателя неизменна, а преобразующее магнитное поле имеет скольжение;- the impossibility of obtaining a stable generator frequency under variable load, since the speed of the drive motor is unchanged, and the converting magnetic field has a slip;

- нестабильная выходная частота генератора, зависящая от величины нагрузки, так как частота вращения приводного двигателя постоянна;- unstable output frequency of the generator, depending on the magnitude of the load, since the speed of the drive motor is constant;

- контроль величины напряжения осуществляется только по одной фазе;- control of the voltage value is carried out only in one phase;

- отсутствует раздельный контроль величин токов нагрузки и конденсаторов возбуждения;- there is no separate control of the values of load currents and field capacitors;

- искажения напряжения при перезарядах конденсаторов;- voltage distortion during capacitor overcharges;

- при неравномерной нагрузке фаз возможно нарушение симметрии напряжений фаз;- with an uneven phase load, a violation of the phase voltage symmetry is possible;

- применение трех полюсных шунтирующих выключателей, включаемых вручную, приводит к недопустимым броскам тока зарядки конденсаторов;- the use of three pole shunt switches, manually switched on, leads to unacceptable inrush currents of charging capacitors;

- дополнительные потери энергии и неэффективное использование конденсаторов возбуждения из-за последовательно включенных ограничивающих ток резисторов;- additional energy losses and inefficient use of field capacitors due to series-connected current limiting resistors;

- невозможность независимого, пофазного включения конденсаторов;- the impossibility of independent, phase-by-phase switching on of capacitors;

- нет соединения конденсаторов с нейтралью генератора, что исключает возможности симметрирования системы напряжений фаз;- there is no connection of capacitors with the generator neutral, which eliminates the possibility of balancing the phase voltage system;

- низкие скорость управления и динамическая устойчивость.- low control speed and dynamic stability.

Известно устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора, в котором имются низковольтная и высоковольтная обмотки, трехфазная группа не коммутируемых конденсаторов, соединенных в "звезду", и батарея коммутируемых конденсаторов, подключаемых к высоковольтной обмотке. К низковольтной обмотке дополнительно подключен трехфазный силовой выпрямительный мост для питания нагрузок постоянным током. Батарея коммутируемых конденсаторов, соединенная в треугольник, подключается к обмоткам трехфазным оптоэлектронным симисторным ключом. Оптроны трехфазного ключа соединены последовательно и своим входом подключены к выходу компаратора и включаются по сигналу компаратора. К высоковольтной обмотке подключен маломощный трехфазный выпрямитель формирующий уровень управляющего напряжения для компаратора на инверсном входе. Электронный ключ выполнен с контролем фазы коммутируемого напряжения через ноль. (см. пат. РФ №2457612, МПК 8 Н02Р 9/46, "Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора" / Богатырев Н.И. и др. // Бюл. 2012 №215).A device for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous multifunctional asynchronous generator, in which there are low-voltage and high-voltage windings, a three-phase group of non-switched capacitors connected in a "star", and a battery of switched capacitors connected to the high-voltage winding. A three-phase power rectifier bridge is additionally connected to the low-voltage winding to supply DC loads. A commutated capacitor bank connected in a triangle is connected to the windings with a three-phase optoelectronic triac key. The optocouplers of the three-phase switch are connected in series and connected to the output of the comparator by their input and are switched on by the signal of the comparator. A low-power three-phase rectifier is connected to the high-voltage winding, which forms the control voltage level for the comparator at the inverse input. The electronic switch is made with phase control of the switched voltage through zero. (see Pat. RF №2457612, IPC 8 Н02Р 9/46, "Device for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous multifunctional asynchronous generator" / Bogatyrev N.I. et al. // Bull. 2012 No. 215).

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- фактическое отсутствие датчика перехода через ноль коммутируемого напряжения;- the actual absence of a sensor for switching over zero switched voltage;

- трехфазный электронный ключ управляется одним общим сигналом, поэтому коммутация блока конденсаторов осуществляется по всем фазам одновременно, вследствие этого включение при переходе через ноль каждой фазы невозможно;- a three-phase electronic switch is controlled by one common signal, therefore, the switching of the capacitor block is carried out in all phases simultaneously, as a result of which it is impossible to switch on when each phase goes through zero;

- контроль напряжения генератора трехфазным выпрямителем исключает контроль напряжения фаз и, следовательно, допускается искажение величин фазных напряжений и несимметрия фаз;- control of the voltage of the generator by a three-phase rectifier eliminates the control of the phase voltage and, therefore, the distortion of the values of phase voltages and asymmetry of the phases is allowed;

- низкие скорость управления и динамическая устойчивость.- low control speed and dynamic stability.

Наиболее близким, по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое авторами за прототип, является устройство "источник питания", в котором с целью повышения качества напряжения и быстродействия управления асинхронным генератором к нему постоянно подключена первая группа конденсаторов и вторая управляемая группа конденсаторов. Конденсаторы второй группы подключаются к фазам генератора тиристором с помощью системы управления. Система управления содержит диодно - тиристорные ключи, импульсный и измерительный трансформаторы, фазо сдвигающий узел и резисторно - стабилитронные пороговые элементы. Конденсаторы второй группы подключаются с частотой и длительностью в зависимости от величины изменения напряжения, (см. пат. РФ №1511846, МПК 8 Н02Р 9/46, "Источник питания " / Ругайн А.В. и Дюков В.В. // Бюл. 1989. №36).The closest, in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors as a prototype, is a "power source" device, in which, in order to improve the quality of voltage and speed of control of an asynchronous generator, the first group of capacitors and the second controlled group of capacitors are constantly connected to it. The capacitors of the second group are connected to the phases of the generator by a thyristor using a control system. The control system contains diode - thyristor switches, pulse and measuring transformers, phase shifting unit and resistor - zener diode threshold elements. The capacitors of the second group are connected with a frequency and duration depending on the magnitude of the voltage change, (see Pat. RF No. 1511846, IPC 8 Н02Р 9/46, "Power Source" / Rugayn A.V. and Dyukov V.V. // Bull . 1989. No. 36).

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- заряд конденсаторов второй группы выполняется независимо на одной полу волне на 1/4 периода, а разряд на другой полу волне управляемым тиристором, это искажает резонансный режим колебательного процесса в контуре "индуктивность генератора - конденсатор" и как следствие качество напряжения;- the charge of the capacitors of the second group is performed independently on one half wave for a 1/4 period, and the discharge on the other half of the wave is controlled by a thyristor, this distorts the resonant mode of the oscillatory process in the "generator inductance - capacitor" circuit and, as a consequence, the voltage quality;

- открытие тиристора формируется импульсным трансформатором и фазо сдвигающим узлом, запитанными от изменяющегося напряжения- the opening of the thyristor is formed by a pulse transformer and a phase-shifting unit, powered by a changing voltage

генератора что будет вносить дополнительные искажения и неточности управления;generator that will introduce additional distortion and inaccuracy of control;

- регулирование осуществляется зарядом - разрядом конденсаторов второй группы, то есть накопительным методом, что снижает скорость процесса и динамику регулирования;- regulation is carried out by the charge - discharge of the capacitors of the second group, that is, the accumulative method, which reduces the speed of the process and the dynamics of regulation;

- при импульсном регулировании необходима большая емкость конденсаторов.- with pulse regulation, a large capacitor capacitance is needed.

Подводя итог известных устройств управления, можно заключить:Summing up the known control devices, we can conclude:

- все известные устройства при изменении величины подключаемой нагрузки реализуют изменение подключенной величины емкости конденсаторов по контролю изменения напряжения без предварительного точного определения величины подключенной нагрузки и необходимой для подключения величины емкости конденсаторов;- all known devices, when changing the magnitude of the connected load, implement a change in the connected value of the capacitance of the capacitors according to the control of the voltage change without first accurately determining the magnitude of the connected load and the required value for connecting the capacitance of the capacitors;

- прямое подключение контактором к асинхронному генератору конденсаторов при изменении величины включаемой нагрузки без учета момента включения, при этом происходит ударная нагрузка на генератор, нарушающая динамическую устойчивость;- direct connection by the contactor to the asynchronous generator of capacitors when the magnitude of the switched-on load changes without taking into account the moment of switching on, and there is a shock load on the generator that violates the dynamic stability;

- включение конденсаторов тиристорами с контролем перехода напряжения через ноль, происходит при разряженном конденсаторе, при этом начинается зарядка разряженного конденсатора, что является дополнительной нагрузкой на генератор;- inclusion of capacitors by thyristors with control of voltage transition through zero, occurs when the capacitor is discharged, and charging of the discharged capacitor begins, which is an additional load on the generator;

- для включения в нуле напряжения при трехфазном генераторе необходимо раздельно контролировать нулевое напряжение каждой фазы и включение конденсаторов производить поочередно к каждой фазе со сдвигом во времени. Если используется трех полюсный коммутационный аппарат, то включение конденсаторов фаз производится одновременно. При нуле напряжения включение производится только одной фазы, конденсаторы двух других фаз включаются на напряжение равное 0.85 Um и, следовательно, их включение сопровождается максимальным броском ударного тока. Это приводит к резкому снижению напряжения или к срыву возбуждения генератора.- to turn on the voltage at zero at a three-phase generator, it is necessary to separately control the zero voltage of each phase and turn on the capacitors in turn for each phase with a time shift. If a three-pole switching device is used, then the phase capacitors are switched on simultaneously. At zero voltage, only one phase is turned on, the capacitors of the other two phases are turned on at a voltage of 0.85 U m and, therefore, their inclusion is accompanied by a maximum surge inrush current. This leads to a sharp decrease in voltage or to a breakdown in the excitation of the generator.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства управления автономным асинхронным генератором, обладающим:The objective of the invention is to develop a control device autonomous asynchronous generator with:

- быстродействующим и точным определением величины подключаемой нагрузки и соответственно ей точным значением необходимой для подключения дополнительной величины емкости форсирующих конденсаторов;- fast and accurate determination of the magnitude of the connected load and, accordingly, the exact value necessary to connect the additional value of the capacitance of the boosting capacitors;

- повышенным быстродействием и динамической устойчивостью при включении нагрузок различной величины и характера;- increased speed and dynamic stability when switching on loads of various sizes and nature;

- уменьшенной длительностью переходных процессов из-за отсутствия автоколебаний системы при бросках величины тока коммутации нагрузки и конденсаторов (включения нагрузки и конденсаторов);- a reduced duration of transients due to the lack of self-oscillations of the system during surges of the load switching current and capacitors (switching on the load and capacitors);

- повышенным качеством электроэнергии (уменьшенными отклонениями и колебаниями напряжения и частоты).- increased power quality (reduced deviations and fluctuations in voltage and frequency).

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к точному и быстрому определению величины подключаемой нагрузки и соответственно ей определению точного значения необходимой для подключения дополнительной величины емкости форсирующих конденсаторов и их оптимально быстрым подключением, повышению динамической устойчивости асинхронного генератора при включении больших нагрузок, уменьшению длительности переходных процессов из-за снижения автоколебаний системы при бросках токов коммутации нагрузки и конденсаторов (включения нагрузки и конденсаторов), повышении качества электроэнергии (уменьшения отклонений и колебаний напряжения и частоты).The technical result, which can be obtained using the present invention, is reduced to an accurate and quick determination of the magnitude of the connected load and, accordingly, the determination of the exact value necessary to connect the additional capacitance of the boost capacitors and their optimally fast connection, increase the dynamic stability of the asynchronous generator when large loads are turned on , a decrease in the duration of transients due to a decrease in the self-oscillations of the system during inrush currents of switching loads and capacitors (switching on the load and capacitors), improving the quality of electricity (reducing deviations and fluctuations in voltage and frequency).

Технический результат достигается с помощью устройства управления автономным асинхронным генератором, содержащего постоянно подключенные конденсаторы начального самовозбуждения, трансформаторы тока фаз, блоки конденсаторов форсирования возбуждения генератора, включаемые тиристорными ключами, систему управления, при этом система управления состоит из преобразователя величины напряжения фаз, датчиков перехода напряжений фаз через ноль, таймера, синхронизированного с напряжением асинхронного генератора, через преобразователь величины напряжения фаз, масштабного преобразователя величины вторичного тока i2u, i2v, i2w, датчиков перехода вторичного тока через ноль каждой фазы, измерительных синхронизированных датчиков вторичного тока фаз, синхронизированные таймером с напряжением асинхронного генератора, блока вычисления мощности нагрузки, подключенной к асинхронному генератору 1, блока вычисления требуемой емкости блока фазных форсирующих конденсаторов, формирователя команд управления блоков электронных ключей, синхронизированное с напряжением асинхронного генератора, блок питания элементов системы управления, при этом выходы формирователя команд управления, связаны с управляющими входами блоков электронных ключей, а первый вход формирователя команд управления соединен с выходом блока вычисления требуемой емкости блока фазных форсирующих конденсаторов, а второй вход соединен с выходом датчиков перехода напряжения фаз через ноль, входы которых подключены к первому выходу преобразователя величины напряжения фаз, входом подключенному к фазам асинхронного генератора, вторые выходы преобразователя величины напряжения фаз через таймер подключены к первому входу измерительных датчиков вторичного тока синхронизированным таймером с напряжением генератора, а третий выход подключен к первому входу блока вычисления мощности нагрузки, выход которого соединен с входом блока вычисления требуемой емкости блока форсирующих конденсаторов, вторичные обмотки трансформаторов тока фаз подключены к входам масштабных преобразователей величины вторичного тока, а их выходы подключены к входам датчиков перехода вторичного тока через ноль каждой фазы, их выходы являются вторыми входами измерительных синхронизированных датчиков вторичного тока фаз, а их выход является вторым входом блока вычисления мощности нагрузки, причем элементы системы управления запитаны от блока питания.The technical result is achieved using a control device of an autonomous asynchronous generator, which contains permanently connected initial self-excitation capacitors, phase current transformers, generator excitation boost capacitor blocks switched on by thyristor switches, a control system, while the control system consists of a phase voltage converter, phase voltage transition sensors through zero, a timer synchronized with the voltage of the asynchronous generator, through a phase voltage converter, a scale converter of the secondary current value i 2u , i 2v , i 2w , secondary current transition sensors through zero of each phase, synchronized measuring sensors of the secondary phase current, synchronized by a timer with voltage of the asynchronous generator, the load power calculation unit connected to the asynchronous generator 1, the required capacity calculation unit of the phase forcing capacitor unit, the control command generator blocks of electronic keys, synchronized with the voltage of the asynchronous generator, a power supply for the elements of the control system, while the outputs of the shaper of control commands are connected to the control inputs of the blocks of electronic keys, and the first input of the shaper of control commands is connected to the output of the unit for calculating the required capacity of the block of phase boosters, and the second input is connected to the output of the phase voltage transition sensors through zero, the inputs of which are connected to the first output of the phase voltage converter, the input connected to the phases of the asynchronous generator, the second outputs of the phase voltage converter through the timer are connected to the first input of the secondary current measuring sensors by a synchronized timer with voltage generator, and the third output is connected to the first input of the load power calculation unit, the output of which is connected to the input of the unit for calculating the required capacity of the boost capacitor unit, the secondary windings of the phase current transformers are the secondary current magnitude is connected to the inputs of the scaled converters, and their outputs are connected to the inputs of the sensors for passing the secondary current through the zero of each phase, their outputs are the second inputs of the measuring synchronized sensors of the secondary current of the phases, and their output is the second input of the load power calculation unit, and the elements of the system The controls are powered by a power supply.

Краткое описание чертежей и иных материаловBrief description of drawings and other materials

На фиг. 1 дано устройство управления автономным асинхронным генератором. Принципиальная электрическая схема силовой части автономного асинхронного генератора, общий вид.In FIG. 1 shows a control device autonomous asynchronous generator. Schematic diagram of the power part of an autonomous asynchronous generator, general view.

На фиг. 2, то же, функционально-логическая схема устройства управления.In FIG. 2, the same functional logic diagram of the control device.

На фиг. 3, то же, представлено устройство управления автономным асинхронным генератором. Времятоковая характеристика работы датчика тока фазы по определению тока нагрузки.In FIG. 3, the same, presents a control device autonomous asynchronous generator. The time-current characteristic of the phase current sensor for determining the load current.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство управления автономным асинхронным генератором, его силовая часть (см. фиг. 1) содержит асинхронный генератор 1 с тремя фазными обмотками U, V, W, соединенными в генераторе 1 общей точкой - нейтралью N и одноименно выведенным проводом. К фазным обмоткам и нейтрали U, V, W, N присоединены конденсаторы 2 самовозбуждения асинхронного генератора 1, имеющие малую емкость. К фазным обмоткам и нейтрали U, V, W, N одним концом присоединены блоки фазных форсирующих конденсаторов 3, обеспечивающие дополнительное возбуждение асинхронного генератора 1 при подключении нагрузки (на фиг. не показана). Коммутация других концов блоков фазных форсирующих конденсаторов 3 осуществляется блоками трехфазных электронных ключей 4 к фазам U, V, W асинхронного генератора 1. В блоках трехфазных электронных ключей 4 качестве ключей используют транзисторные ключи переменного тока. Транзисторные ключи переменного тока в отличие от тиристоров обеспечивают включение и выключение в требуемые моменты времени. Управление блоками электронных ключей 4 выполняется по цепям управления ключами 5 системой управления 6. Возможно независимое управление каждым ключом переменного тока в блоке трехфазных электронных ключей 4. Блоков фазных форсирующих конденсаторов 3 и соответственно блоков электронных ключей 4 может быть несколько в зависимости от мощности асинхронного генератора 1 и требуемой точности регулирования напряжения. Контроль фактического напряжения генератора 1 осуществляется в каждой фазе U, V, W, и их значения по цепям контроля напряжения 7 передаются в систему управления 6. В каждой фазе асинхронного генератора 1 установлены трансформаторы 8 тока. По первичным обмоткам трансформаторов 8 тока протекают токи нагрузки фаз i1. По вторичным обмоткам трансформаторов 8 тока 8 протекают токи i2, и по цепям 9 контроля тока поступают в систему управления 6. На выходе асинхронного генератора 1 за трансформаторами 8 тока установлен выключатель 10 асинхронного генератора 1, при этом система управления 6 (см. фиг. 2), представлена функционально - логической схемой, которая содержит следующие элементы: преобразователь 11 величины напряжения фаз, датчики 12 перехода напряжений фаз через ноль, таймер 13, синхронизированный с напряжением асинхронного генератора 1, через преобразователь 11 величины напряжения фаз, масштабные преобразователи 14 величины вторичного тока i2u, i2v, i2w трансформаторов 8 тока фаз, датчики 15 перехода вторичного тока через ноль каждой фазы, измерительные синхронизированные датчики 16 вторичного тока фаз, синхронизированные таймером 13 с напряжением асинхронного генератора 1, блок 17 вычисления мощности нагрузки, подключенной к асинхронному генератору 1, блок вычисления требуемой емкости 18 блока фазных форсирующих конденсаторов 3, формирователь 19 команд управления блоков электронных ключей 4, синхронизированное с напряжением асинхронного генератора 1, блок питания 20 элементов системы управления 6, при этом в система управления 6 содержащая формирователь 19 команд управления, выходы которого связаны с управляющими входами блоков электронных ключей 4, при этом первый вход формирователя 19 команд управления соединен с выходом блока вычисления требуемой емкости 18 блока фазных форсирующих конденсаторов 3, а второй вход соединен с выходом датчиков 12 перехода напряжения фаз через ноль, входы которых подключены к первому выходу преобразователя 11 величины напряжения фаз, входом подключенному к фазам асинхронного генератора 1, вторые выходы преобразователя 11 величины напряжения фаз через таймер 13 подключены к первому входу измерительных синхронизированных датчиков 16 вторичного тока синхронизированные таймером 13 с напряжением асинхронного генератора 1, а третий выход подключен к первому входу блока 17 вычисления мощности нагрузки, выход которого соединен с входом блока вычисления требуемой емкости блока форсирующих конденсаторов 3, а вторичные обмотки трансформаторов 8 тока фаз подключены к входам масштабных преобразователей 14 величины вторичного тока, а их выходы подключены к входам датчиков 12 перехода напряжений фаз вторичного тока через ноль каждой фазы, их выходы являются вторыми входами измерительных синхронизированных датчиков 16 вторичного тока фаз, а их выход является вторым входом блока вычисления мощности нагрузки 17, при этом элементы системы управления 6 запитаны от блока питания 20.The control device of an autonomous asynchronous generator, its power part (see Fig. 1) contains an asynchronous generator 1 with three phase windings U, V, W, connected in the generator 1 by a common point - neutral N and a wire of the same name. To the phase windings and neutral U, V, W, N are connected capacitors 2 self-excitation asynchronous generator 1 having a small capacity. The phase windings and neutrals U, V, W, N are connected at one end by blocks of phase forcing capacitors 3, which provide additional excitation of the asynchronous generator 1 when the load is connected (not shown in Fig.). The switching of the other ends of the blocks of the phase boosting capacitors 3 is carried out by the blocks of three-phase electronic keys 4 to the phases U, V, W of the asynchronous generator 1. In the blocks of three-phase electronic keys 4, transistor alternating current switches are used as the keys. Unlike thyristors, AC transistor switches provide switching on and off at the required times. The control of the electronic key blocks 4 is carried out according to the key management circuits 5 of the control system 6. It is possible to independently control each alternating current key in the three-phase electronic key block 4. There may be several blocks of phase boost capacitors 3 and, accordingly, electronic key blocks 4 depending on the power of the asynchronous generator 1 and the required accuracy of voltage regulation. The control of the actual voltage of the generator 1 is carried out in each phase U, V, W, and their values are transmitted through the voltage control circuits 7 to the control system 6. Current transformers 8 are installed in each phase of the asynchronous generator 1. The primary windings of the transformers 8 current flow load currents of the phases i 1 . The currents i 2 flow through the secondary windings of the transformers 8 of current 8, and the current control circuits 9 enter the control system 6. At the output of the asynchronous generator 1, a switch 10 of the asynchronous generator 1 is installed behind the current transformers 8, while the control system 6 (see. 2), is represented by a functional - logic circuit, which contains the following elements: phase voltage magnitude converter 11, phase voltage transition sensors 12 through zero, timer 13 synchronized with voltage of asynchronous generator 1, phase voltage magnitude converter 11, scale converters 14 secondary magnitude current i 2u , i 2v , i 2w transformers 8 phase current, sensors 15 transition of the secondary current through zero of each phase, measuring synchronized sensors 16 of the secondary current of the phases, synchronized by a timer 13 with the voltage of the asynchronous generator 1, block 17 calculating the load power connected to the asynchronous generator 1, the unit for calculating the required capacity 1 8 block of phase boosting capacitors 3, driver of command commands 19 of electronic key blocks 4, synchronized with voltage of asynchronous generator 1, power supply unit 20 of control system elements 6, while control system 6 comprising driver control command shaper 19, the outputs of which are connected to control inputs of blocks electronic keys 4, while the first input of the shaper 19 of the control commands is connected to the output of the unit for calculating the required capacity 18 of the block of phase boosting capacitors 3, and the second input is connected to the output of the sensors 12 of the phase voltage through zero, the inputs of which are connected to the first output of the voltage converter 11 phase input connected to the phases of the asynchronous generator 1, the second outputs of the Converter 11 of the phase voltage through the timer 13 are connected to the first input of the measuring synchronized sensors 16 of the secondary current synchronized by the timer 13 with the voltage of the asynchronous generator 1, and the third output under it is connected to the first input of the load power calculation unit 17, the output of which is connected to the input of the required capacity calculation unit of the boost capacitor unit 3, and the secondary windings of the phase current transformers 8 are connected to the inputs of the scaled converters 14 of the secondary current value, and their outputs are connected to the inputs of the transition sensors 12 the voltages of the phases of the secondary current through zero of each phase, their outputs are the second inputs of the measuring synchronized sensors 16 of the secondary current of the phases, and their output is the second input of the load power calculation unit 17, while the elements of the control system 6 are powered from the power supply unit 20.

Устройство управления автономным асинхронным генератором работает следующим образом.The control device autonomous asynchronous generator operates as follows.

При запуске агрегата (на фиг. не показан) начинает вращаться ротор асинхронного генератора 1. За счет остаточной намагниченности ротора асинхронного генератора 1 и тока блока конденсаторов 2 самовозбуждения происходит самовозбуждение асинхронного генератора 1, и на выходе обмоток асинхронного генератора 1 формируется напряжение холостого хода, равное номинальному. Это напряжение через блок питания 20 приводит в рабочее состояние все элементы системы управления 6 асинхронным генератором 1.When the unit starts (not shown in Fig.), The rotor of the asynchronous generator 1 begins to rotate. Due to the residual magnetization of the rotor of the asynchronous generator 1 and the current of the self-excitation capacitor block 2, self-excitation of the asynchronous generator 1 occurs, and an open circuit voltage is formed at the output of the windings of the asynchronous generator 1 rated. This voltage through the power supply unit 20 puts into operation all the elements of the control system 6 of the asynchronous generator 1.

Включается выключатель 10 асинхронный генератор 1 подготовлен к работе, то есть к приему нагрузки. При подключении нагрузки режим работы асинхронного генератора 1 изменяется, его напряжение и ток цепей возбуждения блока конденсаторов 2 самовозбуждения уменьшаются, что снижает качество напряжения и устойчивость работы асинхронного генератора 1. Необходимо максимально быстро подключить добавочную емкость блока фазных форсирующих конденсаторов 3. Величина емкости блока фазных форсирующих конденсаторов 3 должна строго соответствовать величине подключенной нагрузки. При этом условии обеспечивается устойчивость системы управления 6 и стабильность напряжения и частоты асинхронного генератора 1. Традиционное измерение и оценка величины и характера нагрузки по действующему значению тока имеет большую длительность и невысокую точность, что не позволяет подключить к асинхронному генератору 1 необходимую величину емкости с минимальным временем. Это является причиной того, что современный уровень мощности применяемых автономных асинхронных электроагрегатов не превышает 9 кВт. Через первичные обмотки трансформаторов 8 тока проходят токи нагрузки i1 фаз U, V, W. По вторичным обмоткам трансформаторов 8 тока соответственно проходят вторичные токи фаз i2u, i2v, i2w Эти токи поступают на масштабные преобразователи 14 величины вторичного тока они изменяют токи i2 до необходимой величины, для последующего использования в системе управления 6. Уменьшенные значения токов подаются на датчики 15 перехода вторичного тока через ноль 15 и по ним определяются моменты перехода первичных токов i1 фаз U, V, W через нулевое значение. Эти значения токов и моментов подаются в блоки синхронизации измерительные синхронизированные датчики 16 вторичного тока фаз, где синхронизируются с напряжением фаз асинхронного генератора 1 по фазовому углу нагрузки. Измеренное значение тока с измерительного синхронизированного датчика 16 тока и напряжение с преобразователя 11 напряжения фаз передаются на вычислитель 17 полной мощности нагрузки. Значение полной мощности нагрузки передается на блок вычисления величины требуемой емкости 18 блока фазных форсирующих конденсаторов 3, необходимой для компенсации конкретной подключенной нагрузки. Значение требуемой емкости с блока расчета величины емкости 18 передается в формирователь 19 команд управления. Выдача команд управления формирователем 19 команд управления синхронизируется сигналами с датчика 12 перехода напряжений фаз через ноль. Формирователь 19 команд управления определяет синхронизированные с напряжением генератора 1 моменты срабатывания транзисторов блока трехфазных электронных ключей 4.0писание процесса ускоренного определения величины тока нагрузки i1 (см. фиг. 3). Мгновенное значение тока нагрузки i1 можно представить в виде функций времени или фазового угла в соответствии с выражениями:The switch 10 is turned on. Asynchronous generator 1 is prepared for operation, that is, to receive the load. When the load is connected, the operation mode of the asynchronous generator 1 changes, its voltage and the current of the excitation circuits of the capacitor block 2 self-excitation decrease, which reduces the quality of voltage and the stability of the asynchronous generator 1. It is necessary to quickly connect the additional capacitance of the phase boosting unit 3. The magnitude of the capacity of the phase boosting unit capacitors 3 must strictly correspond to the magnitude of the connected load. Under this condition, the stability of the control system 6 and the stability of the voltage and frequency of the asynchronous generator 1 are ensured. The traditional measurement and assessment of the magnitude and nature of the load using the current value of the current has a long duration and low accuracy, which does not allow connecting the necessary capacity value to the asynchronous generator 1 with minimum time . This is the reason that the current power level of the applied autonomous asynchronous electric units does not exceed 9 kW. Through the primary windings of the current transformers 8, load currents i 1 of the phases U, V, W pass. Secondary currents of the phases i 2u , i 2v , i 2w respectively pass through the secondary windings of the current transformers 8. These currents are supplied to the scaled converters 14 of the secondary current they change currents i 2 to the required value, for subsequent use in the control system 6. The reduced current values are supplied to the sensors 15 of the secondary current transition through zero 15 and the moments of the transition of primary currents i 1 of the phases U, V, W through zero are determined from them. These values of currents and moments are supplied to the synchronization units synchronized measuring sensors 16 of the secondary phase current, where they are synchronized with the phase voltage of the asynchronous generator 1 by the phase angle of the load. The measured current value from the synchronized measuring current sensor 16 and the voltage from the phase voltage converter 11 are transmitted to the calculator 17 of the total load power. The value of the total load power is transmitted to the unit for calculating the required capacity 18 of the block of phase boosting capacitors 3 necessary to compensate for the specific connected load. The value of the required capacity from the unit for calculating the value of the capacity 18 is transmitted to the shaper 19 control commands. The issuance of control commands by the shaper 19 control commands is synchronized by signals from the sensor 12 transition of the phase voltage through zero. Shaper 19 control commands determines the timing of the operation of the transistors of the block of three-phase electronic keys synchronized with the voltage of the generator 1 4.0 description of the process of accelerated determination of the load current i 1 (see Fig. 3). The instantaneous value of the load current i 1 can be represented as functions of time or phase angle in accordance with the expressions:

Figure 00000001
Figure 00000001

При нулевых значениях времени или угла синусоидальный ток равен нулю. При подключении нагрузки датчики 15 перехода тока через ноль фиксируют момент и очередность перехода тока фаз U, V, W через ноль и определяют, в которой из фаз ранее других происходит переход через ноль. Например, на фиг. 3 точка tв - момент включения нагрузки, точка "а" - момент перехода тока ближайшей фазы через ноль.At zero values of time or angle, the sinusoidal current is zero. When the load is connected, the sensors 15 of the current transition through zero record the moment and sequence of the current transition of the phases U, V, W through zero and determine in which phase the transition passes through zero earlier than the others. For example, in FIG. 3 point t at - the moment of switching on the load, point "a" - the moment of transition of the current of the nearest phase through zero.

Магнитные потоки и потокосцепления в сердечниках трансформаторов 8 тока являются синусоидальными функциями аналогичными (1). Напряжение во вторичной обмотке трансформатора 8 тока определяется производной этих величин и, следовательно, изменяется по косинусу, описывается выражением:Magnetic fluxes and flux linkages in the cores of current transformers 8 are sinusoidal functions similar to (1). The voltage in the secondary winding of the current transformer 8 is determined by the derivative of these quantities and, therefore, varies in cosine, is described by the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где: к1, к2 - коэффициенты пропорциональности, rm - магнитное сопротивление трансформатора тока.where: k 1 , k 2 are the proportionality coefficients, r m is the magnetic resistance of the current transformer.

При переходе i1 через ноль i2 достигает максимума. В замкнутом контуре вторичной цепи трансформатора 8 тока изменение вторичного тока i2 описывается также косинусом, то есть i2 является первой производной

Figure 00000003
на фиг. 3 отношение вс/ав
Figure 00000004
When i 1 passes through zero, i 2 reaches a maximum. In the closed circuit of the secondary circuit of the current transformer 8, the change in the secondary current i 2 is also described by the cosine, that is, i 2 is the first derivative
Figure 00000003
in FIG. 3 sun / av ratio
Figure 00000004

Учитывая выражения (1, 2) можно выражение (3) представить в виде:Considering the expressions (1, 2), we can express (3) in the form:

Figure 00000005
Figure 00000005

где - кт - коэффициент трансформации трансформатора тока 8.where - to t is the transformation coefficient of the current transformer 8.

Из анализа следует: вторичный ток i2 трансформатора 8 тока 8 определяется произведением двух величин Im1/кт и cos ωt или cos ϕ. Первый множитель - постоянная величина

Figure 00000006
прямо пропорциональная действующему значению нагрузки I1. Второй множитель -cos ωt или cos ϕ, (функция косинус) на участке угла от нуля и до 10 градусов имеет значение от 1 до 0,985, то есть является практически постоянной величиной, которую можно принять равной, например, 0.99 или 1.0. Рассматривая косинус функцией времени, ноль градусов соответствует нулю времени, а 10 градусов соответствует 0,55 мс, на фиг. 3 точка "b". Это значение времени фиксируется с помощью таймера 13 синхронизированного с напряжением асинхронного генератора 1, таким образом, следует вывод, что первичный ток (нагрузки i1) и вторичный ток i2 трансформатора 8 тока имеют линейную зависимость на указанном интервале времени. Так как на этом интервале времени ток нагрузки I1 минимален, напряжение асинхронного генератора 1 не искажается и значение тока нагрузки I1 максимально точное. Таким образом, с помощью трансформатора 8 тока при переходе тока нагрузки через ноль можно за минимальное время - менее 1 мс по величине тока i2 определить i1 точка "с" на фиг. 3 и действующее значение величины тока I1 нагрузки генератора 1 до достижения его фактического максимума. Используя выражение (4) можно записать:From the analysis it follows: the secondary current i 2 of transformer 8 of current 8 is determined by the product of two quantities I m1 / kt and cos ωt or cos ϕ. The first factor is a constant
Figure 00000006
directly proportional to the actual value of the load I 1 . The second factor -cos ωt or cos ϕ, (cosine function) in the angle from zero to 10 degrees has a value from 1 to 0.985, that is, it is almost constant, which can be taken equal to, for example, 0.99 or 1.0. Considering the cosine as a function of time, zero degrees corresponds to zero time, and 10 degrees corresponds to 0.55 ms, in FIG. 3 point "b". This time value is fixed using the timer 13 synchronized with the voltage of the asynchronous generator 1, thus, it follows that the primary current (load i 1 ) and the secondary current i 2 of the current transformer 8 have a linear dependence on the specified time interval. Since the load current I 1 is minimal at this time interval, the voltage of the asynchronous generator 1 is not distorted and the value of the load current I 1 is as accurate as possible. Thus, through current transformer 8 at the transition of the load current zero crossing can be the minimum time - less than 1 ms at a current value of i 1 i 2 define a point "c" in FIG. 3 and the current value of the current value I 1 of the load of the generator 1 until its actual maximum is reached. Using expression (4) we can write:

Figure 00000007
Figure 00000007

Определение фактической величины тока нагрузки I1, мощности нагрузки, величины емкости конденсаторов и моментов их подключения осуществляется с минимальным временем (практически мгновенно). За счет этого достигается минимальное отрицательное воздействие на электромеханический процесс генератора 1 из-за подключения нагрузки. Этим обеспечивается максимальная динамическая устойчивость электрической системы и повышенное качество электроэнергии (уменьшение отклонений напряжения и частоты).The actual load current I 1 , the load power, the capacitance of the capacitors and the moments of their connection are determined with a minimum time (almost instantly). Due to this, a minimal negative impact on the electromechanical process of the generator 1 is achieved due to the connection of the load. This ensures maximum dynamic stability of the electrical system and improved power quality (reduction of voltage and frequency deviations).

Конструктивно функционально-логическая схема устройства управления основными элементами может быть реализована в контроллере. Предлагаемое устройство управления автономным асинхронным генератором обеспечивает улучшение работы асинхронного генератора под нагрузкой. Первое - за счет точного вычисления необходимой величины емкости конденсаторов 2 форсирования самовозбуждения, второе - за счет их быстрого подключения и третье - за счет оптимальных моментов времени включения конденсаторов 2. Устройство управления автономным асинхронным генератором может использовать различные режимы подключения конденсаторов 2 форсирования самовозбуждения. Первый способ - это одновременное включение трех конденсаторов фаз. Второй способ - пофазное подключение разряженных конденсаторов 2 форсирования самовозбуждения в момент перехода напряжения фазы через нулевое значение. Третий способ - включение предварительно заряженных конденсаторов 2 форсирования самовозбуждения в моменты достижения максимума напряжения отдельно каждой фазы. Подобное устройство управления может применяться для однофазного автономного асинхронного генератора.Structurally, the functional logic of the control device for the main elements can be implemented in the controller. The proposed control device autonomous asynchronous generator provides improved operation of the asynchronous generator under load. The first is due to the accurate calculation of the required value of the capacitance 2 of the self-excitation capacitors 2, the second due to their quick connection and the third due to the optimal turn-on times of the capacitors 2. The control device of an autonomous asynchronous generator can use various modes of connecting the capacitors 2 of self-excitation boost. The first method is the simultaneous inclusion of three phase capacitors. The second method is the phase-by-phase connection of the discharged capacitors 2 forcing self-excitation at the moment the phase voltage passes through a zero value. The third method is the inclusion of pre-charged capacitors 2 forcing self-excitation at the moments when the maximum voltage is reached separately for each phase. A similar control device can be used for a single-phase autonomous asynchronous generator.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

- быстродействующее и точное определение величины подключаемой нагрузки и соответственно ей точное значение необходимой для подключения дополнительной величины емкости форсирующих конденсаторов;- high-speed and accurate determination of the magnitude of the connected load and, accordingly, the exact value of the required value for connecting the additional capacitance of the boosting capacitors;

- повышенное быстродействие и динамическую устойчивость при включении нагрузок различной величины и характера;- increased speed and dynamic stability when switching on loads of various sizes and nature;

- уменьшенную длительность переходных процессов из-за отсутствия автоколебаний системы при бросках величины тока коммутации нагрузки и конденсаторов (включения нагрузки и конденсаторов);- reduced duration of transients due to the lack of self-oscillations of the system during surges of the load switching current and capacitors (switching on the load and capacitors);

- повышенным качеством электроэнергии (уменьшенными отклонениями и колебаниями напряжения и частоты).- increased power quality (reduced deviations and fluctuations in voltage and frequency).

Claims (1)

Устройство управления автономным асинхронным генератором, содержащее постоянно подключенные конденсаторы начального самовозбуждения, трансформаторы тока фаз, блоки конденсаторов форсирования возбуждения генератора, включаемые тиристорными ключами, систему управления, отличающееся тем, что система управления состоит из преобразователя величины напряжения фаз, датчиков перехода напряжений фаз через ноль, таймера, синхронизированного с напряжением асинхронного генератора, через преобразователь величины напряжения фаз, масштабного преобразователя величины вторичного тока i2u, i2v, i2w, датчиков перехода вторичного тока через ноль каждой фазы, измерительных синхронизированных датчиков вторичного тока фаз, синхронизированных таймером с напряжением асинхронного генератора, блока вычисления мощности нагрузки, подключенной к асинхронному генератору 1, блока вычисления требуемой емкости блока фазных форсирующих конденсаторов, формирователя команд управления, блоков электронных ключей, синхронизированных с напряжением асинхронного генератора, блока питания элементов системы управления, при этом выходы формирователя команд управления связаны с управляющими входами блоков электронных ключей, а первый вход формирователя команд управления соединен с выходом блока вычисления требуемой емкости блока фазных форсирующих конденсаторов, а второй вход соединен с выходом датчиков перехода напряжения фаз через ноль, входы которых подключены к первому выходу преобразователя величины напряжения фаз, входом подключенному к фазам асинхронного генератора, вторые выходы преобразователя величины напряжения фаз через таймер подключены к первому входу измерительных датчиков вторичного тока синхронизированным таймером с напряжением генератора, а третий выход подключен к первому входу блока вычисления мощности нагрузки, выход которого соединен с входом блока вычисления требуемой емкости, блока форсирующих конденсаторов, вторичные обмотки трансформаторов тока фаз подключены к входам масштабных преобразователей величины вторичного тока, а их выходы подключены к входам датчиков перехода вторичного тока через ноль каждой фазы, их выходы являются вторыми входами измерительных синхронизированных датчиков вторичного тока фаз, а их выход является вторым входом блока вычисления мощности нагрузки, причем элементы системы управления запитаны от блока питания.A control device for a self-contained asynchronous generator, containing permanently connected initial self-excitation capacitors, phase current transformers, generator excitation forcing capacitor blocks switched on by thyristor switches, a control system, characterized in that the control system consists of a phase voltage converter, phase voltage transducers through zero, a timer synchronized with the voltage of the asynchronous generator through a phase voltage converter, a scale converter of the secondary current value i 2u , i 2v , i 2w , sensors for the transition of the secondary current through zero of each phase, synchronized measuring sensors of the secondary current of the phases synchronized by the timer with the voltage of the asynchronous generator , a unit for calculating the load power connected to the asynchronous generator 1, a unit for calculating the required capacity of the unit of phase boost capacitors, a command generator, electronic key blocks, sync the voltage of the asynchronous generator, the power supply of the elements of the control system, the outputs of the control command generator are connected to the control inputs of the electronic key blocks, and the first input of the control command generator is connected to the output of the unit for calculating the required capacity of the phase boost capacitors unit, and the second input is connected to the output phase voltage transition sensors through zero, the inputs of which are connected to the first output of the phase voltage value converter connected to the phases of the asynchronous generator, the second outputs of the phase voltage value converter through a timer are connected to the first input of the secondary current measuring sensors by a synchronized timer with the generator voltage, and the third output connected to the first input of the load power calculation unit, the output of which is connected to the input of the required capacity calculation unit, the boost capacitor unit, the secondary windings of the phase current transformers are connected to the inputs of large-scale converters of the secondary current value, and their outputs are connected to the inputs of the sensors of the secondary current transition through zero of each phase, their outputs are the second inputs of the measuring synchronized sensors of the secondary current of the phases, and their output is the second input of the load power calculation unit, and the control system elements are powered from the unit nutrition.
RU2019139896A 2019-12-05 2019-12-05 Autonomous asynchronous generator control device RU2722689C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139896A RU2722689C1 (en) 2019-12-05 2019-12-05 Autonomous asynchronous generator control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139896A RU2722689C1 (en) 2019-12-05 2019-12-05 Autonomous asynchronous generator control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722689C1 true RU2722689C1 (en) 2020-06-03

Family

ID=71067753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139896A RU2722689C1 (en) 2019-12-05 2019-12-05 Autonomous asynchronous generator control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2722689C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU218452U1 (en) * 2022-12-21 2023-05-26 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" Three-Phase Digital Sine Signal Generator for Induction Motor Slip Control

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511846A1 (en) * 1987-04-24 1989-09-30 Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище им.50-летия ВЛКСМ Power source
RU2145767C1 (en) * 1998-11-24 2000-02-20 Кубанский государственный аграрный университет Device for automatic regulation of voltage of induction generator
RU2373630C1 (en) * 2008-03-31 2009-11-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет Device to control self-contained induction generator voltage
CN203326942U (en) * 2013-05-03 2013-12-04 刘忠涛 Switched capacitor generator
RU2687049C1 (en) * 2018-01-10 2019-05-07 Акционерное общество "Электроавтоматика" Method of driving electric aggregate with asynchronous generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511846A1 (en) * 1987-04-24 1989-09-30 Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище им.50-летия ВЛКСМ Power source
RU2145767C1 (en) * 1998-11-24 2000-02-20 Кубанский государственный аграрный университет Device for automatic regulation of voltage of induction generator
RU2373630C1 (en) * 2008-03-31 2009-11-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет Device to control self-contained induction generator voltage
CN203326942U (en) * 2013-05-03 2013-12-04 刘忠涛 Switched capacitor generator
RU2687049C1 (en) * 2018-01-10 2019-05-07 Акционерное общество "Электроавтоматика" Method of driving electric aggregate with asynchronous generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU218452U1 (en) * 2022-12-21 2023-05-26 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" Three-Phase Digital Sine Signal Generator for Induction Motor Slip Control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2507905B1 (en) A softstarter for controlling an asynchronous three-phase motor
Liu et al. The power quality impact of cycloconverter control strategies
Al-Saffar et al. Controlled shunt capacitor self-excited induction generator
US11183948B2 (en) Series multiplex inverter
CN107017812A (en) The device and control method of a kind of self-excitation asynchronous generator
CA2892333C (en) Method for converting alternating current into direct current and related device
RU159416U1 (en) HIGH POWER HIGH POWER FREQUENCY CONVERTER
Sharma et al. An enhanced phase locked loop technique for voltage and frequency control of stand-alone wind energy conversion system
EP2062347B1 (en) Method and device for reducing the influence of a dc component in a load current of an asynchronous three-phase motor
RU2687049C1 (en) Method of driving electric aggregate with asynchronous generator
RU2722689C1 (en) Autonomous asynchronous generator control device
Ojo et al. A dual stator winding induction generator with a four switch inverter-battery scheme for control
RU2697259C1 (en) Device for per-phase compensation of reactive power
RU2609890C2 (en) Method and device for reducing power losses
RU2457612C1 (en) Device for regulation and stabilisation of standalone multifunctional asynchronous generator voltage
RU2724118C2 (en) Energy-saving method and device for its implementation
RU2264016C1 (en) Transformer protection method and device (alternatives)
AU2014100347A4 (en) A Voltage Boosting Alternator
Wredfors et al. Exciter Remanence Effect Mitigation in a Brushless Synchronous Generator for Test-field Applications
RU2181915C1 (en) Saturable reactor power control device
RU2498334C1 (en) Device for testing of frequency-controlled propulsion electric drive of electric propulsion system under bench conditions
RU1788552C (en) Method of quick-response stabilization of parameters of electric power in multiphase system
SU586538A1 (en) Device for regulating synchronous generator voltage
Wredfors et al. Improved excitation method for a Brushless Synchronous Generator
KR0123002Y1 (en) Braking circuit of an induction motor