RU2811685C1 - Excitation system of synchronous generator with forcing and parallel operation corrector - Google Patents
Excitation system of synchronous generator with forcing and parallel operation corrector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811685C1 RU2811685C1 RU2023115953A RU2023115953A RU2811685C1 RU 2811685 C1 RU2811685 C1 RU 2811685C1 RU 2023115953 A RU2023115953 A RU 2023115953A RU 2023115953 A RU2023115953 A RU 2023115953A RU 2811685 C1 RU2811685 C1 RU 2811685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- winding
- generator
- bits
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 67
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000555745 Sciuridae Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к регулированию возбуждения синхронных генераторов, применяемых в автономных источниках электрической энергии, передвижных электроагрегатах (ЭА) и электростанциях.The invention relates to electrical machines, namely to the regulation of the excitation of synchronous generators used in autonomous sources of electrical energy, mobile electrical units (EA) and power plants.
Известны системы возбуждения синхронных генераторов, содержащие регуляторы напряжения (угольные, импульсные, вибрационные) /1/.Excitation systems for synchronous generators are known that contain voltage regulators (carbon, pulse, vibration) /1/.
Недостатком этих систем является невысокое быстродействие, так как регуляторы производят регулирование по отклонению напряжения.The disadvantage of these systems is their low performance, since the regulators regulate according to voltage deviation.
Известны системы возбуждения синхронных генераторов, содержащие элементы кампаундирования (резисторы, автотрансформаторы, суммирующие трансформаторы) /2/.Excitation systems for synchronous generators are known that contain compounding elements (resistors, autotransformers, summing transformers) /2/.
Недостатком этих систем является невысокая точности, так как они производят регулирование по главному возмущающему фактору, не учитывая остальные возмущения.The disadvantage of these systems is their low accuracy, since they regulate according to the main disturbing factor, without taking into account other disturbances.
Известны комбинированные системы возбуждения синхронного генератора, содержащие суммирующий трансформатор, осуществляющий фазовое компаундирование и корректор напряжения, осуществляющий управление компаундированием / 3 /.Combined excitation systems for a synchronous generator are known, containing a summing transformer that carries out phase compounding and a voltage corrector that controls compounding / 3 /.
Их недостатком является не высокая форсировочная способность и как следствие невозможность пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором соизмеримых по мощности с генератором.Their disadvantage is the low boosting ability and, as a consequence, the impossibility of starting asynchronous motors with a squirrel cage rotor comparable in power to the generator.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению система возбуждения синхронного генератора с управляемой внешней форсировкой, содержащая синхронный генератор, суммирующий трансформатор и корректор напряжения, вход которого подключен к обмотке якоря генератора, а выход - к обмотке управления суммирующего трансформатора, вторичная обмотка которого через первый выпрямитель подключена к обмотке индуктора синхронного генератора, первичная обмотка тока трансформатора включена последовательно с обмоткой якоря генератора, а первичная обмотка напряжения трансформатора подключена к зажимам генератора, параллельно обмотке индуктора которого включен внешний источник постоянного тока через электронный ключ, кроме того единичный вход RS-триггера через первый дифференциатор подключен к выходам БОЛЬШЕ и РАВНО числового компаратора, выход МЕНЬШЕ которого связан с первым входом элемента И, выход которого через второй дифференциатор соединен со сбросовым входом триггера, а второй вход с - выходом инвертора, подключенного входом к выходу формирователя-ограничителя, вход которого связан с выходом второго выпрямителя, который подключен входом к потенциальным зажимам шунта, включенного в цепь вторичной обмотки трансформатора тока, первичная обмотка которого соединена последовательно с обмоткой якоря генератора, кроме того выход второго выпрямителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, разряды выхода которого связаны с соответствующими разрядами информационных входов первого и второго регистров памяти, входы, записи которых соединены соответственно с первым и вторым выходом распределителя импульсов, подключенного входом к выходу генератора импульсов стабильной частоты, при этом соответствующие разряды выходов первого и второго регистров памяти подключены соответственно к первому и второму входам вычитателя, разряды выхода которого соединены с соответствующими разрядами первого входа числового компаратора, разряды второго входа, которого связаны с соответствующими разрядами выхода задающего регистра а, разряды входа цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим разрядам выхода вычитателя, а выход - к базе транзистора, эмиттер и коллектор которого включены в рассечку между электронным ключом и внешним источником причем управляющий электрод электронного ключа соединен с прямым выходом RS-триггера /4 /. The closest in technical essence to the invention is the excitation system of a synchronous generator with controlled external forcing, containing a synchronous generator, a summing transformer and a voltage corrector, the input of which is connected to the armature winding of the generator, and the output is connected to the control winding of the summing transformer, the secondary winding of which is connected through the first rectifier to the inductor winding of a synchronous generator, the primary current winding of the transformer is connected in series with the armature winding of the generator, and the primary voltage winding of the transformer is connected to the terminals of the generator, in parallel with the inductor winding of which an external source of direct current is connected through an electronic switch, in addition, a single input of the RS trigger through the first differentiator connected to the outputs MORE and EQUAL to a numerical comparator, the output LESS of which is connected to the first input of the AND element, the output of which is connected through the second differentiator to the reset input of the trigger, and the second input is connected to the output of the inverter, connected by its input to the output of the shaper-limiter, the input of which is connected to the output of the second rectifier, which is connected by its input to the potential terminals of the shunt connected to the circuit of the secondary winding of the current transformer, the primary winding of which is connected in series with the armature winding of the generator; in addition, the output of the second rectifier is connected to the input of the analog-to-digital converter, the output bits of which are connected to the corresponding bits information inputs of the first and second memory registers, inputs whose records are connected, respectively, to the first and second output of the pulse distributor, connected by the input to the output of a pulse generator of a stable frequency, while the corresponding bits of the outputs of the first and second memory registers are connected, respectively, to the first and second inputs of the subtractor, the output bits of which are connected to the corresponding bits of the first input of the numerical comparator, the bits of the second input, which are connected to the corresponding bits of the output of the master register a, the bits of the input of the digital-to-analog converter are connected to the corresponding bits of the subtractor output, and the output is connected to the base of the transistor, the emitter and collector of which are included in a cut between the electronic key and an external source, with the control electrode of the electronic key connected to the direct output of the RS trigger /4/.
Недостатком прототипа является возможное перераспределение реактивной мощности при параллельной работе во время переходного процесса с перегрузкой генератора.The disadvantage of the prototype is the possible redistribution of reactive power during parallel operation during a transient process with generator overload.
Цель изобретения - расширение функциональны возможностей.The purpose of the invention is to expand functionality.
Цель изобретения достигается тем, что система возбуждения синхронного генератора с внешней форсировкой и корректором параллельной работы, содержащая синхронный генератор, суммирующий трансформатор и корректор напряжения, вход которого подключен к обмотке якоря генератора, а выход - к обмотке управления суммирующего трансформатора, вторичная обмотка которого через первый выпрямитель подключена к обмотке индуктора синхронного генератора, первичная обмотка тока трансформатора включена последовательно с обмоткой якоря генератора, а первичная обмотка напряжения трансформатора подключена к зажимам генератора, параллельно обмотке индуктора которого включен внешний источник постоянного тока через электронный ключ, кроме того единичный вход RS-триггера через первый дифференциатор подключен к выходам БОЛЬШЕ и РАВНО числового компаратора, выход МЕНЬШЕ которого связан с первым входом элемента И, а вход инвертора, подключен к выходу формирователя-ограничителя, вход которого связан с выходом второго выпрямителя, который подключен входом к потенциальным зажимам шунта, включенного в цепь вторичной обмотки трансформатора тока, первичная обмотка которого соединена последовательно с обмоткой якоря генератора, кроме того выход второго выпрямителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, разряды выхода которого связаны с соответствующими разрядами информационных входов первого и второго регистров памяти, входы, записи которых соединены соответственно с первым и вторым выходом распределителя импульсов, подключенного входом к выходу генератора импульсов стабильной частоты, при этом соответствующие разряды выходов первого и второго регистров памяти подключены соответственно к первому и второму входам вычитателя, разряды выхода которого соединены с соответствующими разрядами первого входа числового компаратора, разряды второго входа, которого связаны с соответствующими разрядами выхода задающего регистра, а выход цифроаналогового преобразователя подключен к базе транзистора, эмиттер и коллектор которого включены в рассечку между электронным ключом и внешним источником, причем управляющий электрод электронного ключа соединен с прямым выходом RS-триггера, снабжена делителем импульсов, вторым и третьим логическим элементом И, реверсивным счетчиком, вторым числовым компаратором, выключателем ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА и датчиком реактивной мощности с цифровым выходом, включенным в рассечку выходных шин генератора, разряды информационного выхода которого подключены к соответствующим разрядам первого входа второго числового компаратора, разряды второго входа которого связаны с соответствующими разрядами выхода датчика реактивной мощности параллельно работающего генератора, а выходы МЕНЬШЕ и БОЛЬШЕ числового компаратора через контакты выключателя ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА соединены соответственно с первыми входами второго и третьего логического элемента И, вторые входы которых подключены к выходу делителя импульсов, связанного входом с выходом генератора импульсов стабильной частоты, кроме того разряды выхода реверсивного счетчика соединены с соответствующими разрядами входа цифроаналогового преобразователя, а разряды входа исходного числа реверсивного счетчика - с соответствующими разрядами выхода вычитателя, его суммирующий вход - с выходом второго логического элемента, вычитающий вход - с выходом третьего логического элемента, вход записи исходного числа - с вторым входом первого логического элемента И и выходом второго дифференциатора, вход которого связан с выходом инвертора, причем сбросовый вход RS-триггер подключен к выходу первого логического элемента И.The purpose of the invention is achieved by the fact that the excitation system of a synchronous generator with external forcing and a parallel operation corrector, containing a synchronous generator, a summing transformer and a voltage corrector, the input of which is connected to the armature winding of the generator, and the output is connected to the control winding of the summing transformer, the secondary winding of which is through the first the rectifier is connected to the inductor winding of the synchronous generator, the primary current winding of the transformer is connected in series with the armature winding of the generator, and the primary voltage winding of the transformer is connected to the terminals of the generator, in parallel with the inductor winding of which an external direct current source is connected through an electronic switch, in addition, a single input of the RS trigger is connected through the first differentiator is connected to the outputs MORE and EQUAL to the numerical comparator, the output LESS of which is connected to the first input of the AND element, and the input of the inverter is connected to the output of the shaper-limiter, the input of which is connected to the output of the second rectifier, which is connected by its input to the potential terminals of the shunt included in the circuit of the secondary winding of the current transformer, the primary winding of which is connected in series with the armature winding of the generator, in addition, the output of the second rectifier is connected to the input of the analog-to-digital converter, the output bits of which are connected to the corresponding bits of the information inputs of the first and second memory registers, the inputs of which records are connected respectively with the first and second outputs of the pulse distributor connected by the input to the output of the pulse generator of a stable frequency, while the corresponding bits of the outputs of the first and second memory registers are connected, respectively, to the first and second inputs of the subtractor, the bits of the output of which are connected to the corresponding bits of the first input of the numerical comparator, the bits of the second input, which is connected to the corresponding bits of the output of the master register, and the output of the digital-to-analog converter is connected to the base of the transistor, the emitter and collector of which are included in the cut between the electronic key and an external source, and the control electrode of the electronic key is connected to the direct output of the RS trigger, equipped with a pulse divider , the second and third logical element AND, a reverse counter, a second numerical comparator, a PARALLEL OPERATION switch and a reactive power sensor with a digital output included in the cut of the generator output buses, the bits of the information output of which are connected to the corresponding bits of the first input of the second numerical comparator, the bits of the second input which are connected to the corresponding bits of the output of the reactive power sensor of a parallel operating generator, and the outputs LESS and MORE of the numerical comparator through the contacts of the PARALLEL OPERATION switch are connected, respectively, to the first inputs of the second and third logical element AND, the second inputs of which are connected to the output of the pulse divider connected by the input to the output pulse generator of a stable frequency, in addition, the bits of the output of the reverse counter are connected to the corresponding bits of the input of the digital-to-analog converter, and the bits of the input of the initial number of the reverse counter are connected to the corresponding bits of the subtractor output, its summing input is connected to the output of the second logical element, the subtracting input is to the output of the third logical element element, the input of recording the original number - with the second input of the first logical element AND and the output of the second differentiator, the input of which is connected to the output of the inverter, and the reset input of the RS trigger is connected to the output of the first logical element AND.
Датчик реактивной мощности с цифровым выходом, второй числовой компаратор и их связи обеспечивают фиксацию факта неравномерного распределения реактивной мощности при параллельной работе. Делитель импульсов, второй и третий логический элемент И, реверсивный счетчик и их связи обеспечивают выравнивание реактивной мощности, параллельно работающих ЭА, во время форсировки возбуждения. Выключатель ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА и его связи исключают влияние величины реактивной мощности ЭА на форсировку возбуждения в режиме автономной работы.A reactive power sensor with a digital output, a second numerical comparator and their connections provide recording of the fact of uneven distribution of reactive power during parallel operation. The pulse divider, the second and third logical AND elements, the reversing counter and their connections ensure equalization of the reactive power of parallel operating EAs during excitation forcing. The PARALLEL OPERATION switch and its connections eliminate the influence of the reactive power value of the EA on forcing the excitation in autonomous operation mode.
На фиг. 1 представлена схема системы возбуждения синхронного генератора с внешней форсировкой и корректором параллельной работы. In fig. Figure 1 shows a diagram of the excitation system of a synchronous generator with external forcing and a parallel operation corrector.
Система возбуждения включает синхронный генератор 1, имеющий обмотку якоря 2 и обмотку индуктора 3, которая подключена к выходу первого выпрямителя 4, суммирующий трансформатор 5 с первичной токовой обмоткой 6, первичной обмоткой напряжения 7, вторичной обмоткой 8 и обмоткой управления 9, которая подключена к выходу корректора напряжения 10, внешний источник постоянного тока 11, электронный ключ 12, трансформатор тока 13, шунт 14, к которому подключен второй выпрямитель 15, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16, первый 17 и второй 18 регистры памяти, распределитель импульсов 19, генератор 20 импульсов стабильной частоты, вычитатель 21 и задающий регистр 22, первый числовой компаратор 23, первого дифференциатора 24, RS-триггера 25, второй дифференциатор 26, транзистор 27, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 28, формирователь-ограничитель 29, инвертор 30, первый логический элемент И 31, датчик реактивной мощности с цифровым выходом 32, второй числовой компаратор 33, делитель импульсов 34, второй 35 и третий логический элемент И, выключатель 37 ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА, реверсивный счетчик 38. The excitation system includes a synchronous generator 1 having an armature winding 2 and an inductor winding 3, which is connected to the output of the first rectifier 4, a summing transformer 5 with a primary current winding 6, a primary voltage winding 7, a secondary winding 8 and a control winding 9, which is connected to the output voltage corrector 10, external DC source 11, electronic key 12, current transformer 13, shunt 14, to which the second rectifier 15 is connected, analog-to-digital converter (ADC) 16, first 17 and second 18 memory registers, pulse distributor 19, generator 20 pulses of stable frequency, subtractor 21 and setting register 22, first numerical comparator 23, first differentiator 24, RS trigger 25, second differentiator 26, transistor 27, digital-to-analog converter (DAC) 28, shaper-limiter 29, inverter 30, first logical element AND 31, reactive power sensor with digital output 32, second numerical comparator 33, pulse divider 34, second 35 and third logical element AND, switch 37 PARALLEL OPERATION, reversing counter 38.
В автономном режиме, когда контакты выключателя 37 разомкнуты, система возбуждения синхронного генератора работает следующим образом.In offline mode, when the contacts of switch 37 are open, the excitation system of the synchronous generator operates as follows.
Начальное возбуждение происходит за счет остаточного магнитного потока генератора 1. Генератор 1 возбуждается и на якорной обмотке 2 появляется напряжение, которое подается на обмотку напряжения 7 суммирующего трансформатора 5. По обмотке 7 начинает протекать ток и появляется магнитодвижущая сила (МДС) обмотки 7. Под ее действием возникает магнитный поток, который наводит во вторичной обмотке 8 электродвижущую силу (ЭДС). Она поступает на вход выпрямителя 4 и по обмотке индуктора 3 протекает ток возбуждения, обеспечивающий заданный уровень напряжения на холостом ходу и при малых нагрузках. The initial excitation occurs due to the residual magnetic flux of generator 1. Generator 1 is excited and a voltage appears on the armature winding 2, which is supplied to the voltage winding 7 of the summing transformer 5. Current begins to flow through winding 7 and a magnetomotive force (MF) of winding 7 appears. Under it The action produces a magnetic flux, which induces an electromotive force (EMF) in the secondary winding 8. It is supplied to the input of rectifier 4 and an excitation current flows through the winding of inductor 3, providing a given voltage level at idle and at low loads.
При подключении к зажимам генератора 1 нагрузки протекающий по обмоткам якоря 2 ток порождает реакцию якоря, которая стремится изменить напряжение. Одновременно ток нагрузки протекает по токовой обмотке 6 трансформатора 5 и появляется МДС обмотки 6, которая геометрически складывается с МДС обмотки 7. Результирующая МДС возрастает при активной и индуктивной нагрузке и уменьшается при емкостной нагрузке. Соответственно изменяется магнитный поток трансформатора 5, ЭДС во вторичной обмотке 8 и ток возбуждения генератора 1 в обмотке индуктора 3. Этим компенсируется действие реакции якоря, и напряжение генератора остается на прежнем уровне.When a load is connected to the terminals of the generator 1, the current flowing through the windings of the armature 2 generates an armature reaction, which tends to change the voltage. At the same time, the load current flows through the current winding 6 of the transformer 5 and the MMF of winding 6 appears, which geometrically adds up to the MMF of winding 7. The resulting MMF increases with active and inductive loads and decreases with capacitive loads. Accordingly, the magnetic flux of the transformer 5, the EMF in the secondary winding 8 and the excitation current of the generator 1 in the winding of the inductor 3 change. This compensates for the effect of the armature reaction, and the generator voltage remains at the same level.
Для повышения точности регулирования на обмотку управления 9 трансформатора 5 подается ток с выхода корректора напряжения 10. Если напряжение генератора, по какой-либо причине увеличилось, то возрастает выходной ток корректора 10, протекающий по обмотке 8. При этом насыщение стали сердечника трансформатора 5 увеличивается, а электромагнитная передача из первичных обмоток 6 и 7 во вторичную обмотку 8 уменьшается. ЭДС обмотки 8 снижается, ток возбуждения уменьшается, и напряжение генератора восстанавливается на прежнем уровне. Если напряжение генератора снизилось, то насыщение стали трансформатора также снижается, а электромагнитная передача и ток возбуждения возрастают, стабилизируя напряжение на заданном уровне.To increase the accuracy of regulation, control winding 9 of transformer 5 is supplied with current from the output of voltage corrector 10. If the generator voltage, for any reason, increases, then the output current of corrector 10 flowing through winding 8 increases. At the same time, the saturation of the steel core of transformer 5 increases, and the electromagnetic transmission from the primary windings 6 and 7 to the secondary winding 8 is reduced. The EMF of winding 8 decreases, the excitation current decreases, and the generator voltage is restored to its previous level. If the generator voltage has decreased, then the transformer steel saturation also decreases, and the electromagnetic transmission and excitation current increase, stabilizing the voltage at a given level.
Одновременно с процессами, описанными выше, анализируется величина тока i(t) нагрузки генератора, протекающего по первичной обмотке трансформатора 13. Simultaneously with the processes described above, the magnitude of the generator load current i(t) flowing through the primary winding of transformer 13 is analyzed.
Ток i2(t) вторичной обмотки трансформатора тока 13Current i 2 (t) of the secondary winding of current transformer 13
i2(t)= i(t)/k, где k - коэффициент трансформации трансформатора 13, i 2 (t)= i(t)/k, where k is the transformation ratio of transformer 13,
протекая по шунту 14, производит на нём падение напряжения flowing through shunt 14, produces a voltage drop across it
u2(t)= i2(t)r, где r - сопротивление шунта 14, которое подается на вход выпрямителя 15. На выходе выпрямителя 15 появляется пульсирующее напряжение u(t)=│u2(t)│, поступающее на вход АЦП 16. На выходе преобразователя 16 формируется код мгновенного значения входного напряжения К(t)= u(t)/ uп, где uп - шаг квантования АЦП 16.u 2 (t)= i 2 (t)r, where r is the resistance of the shunt 14, which is supplied to the input of the rectifier 15. At the output of the rectifier 15, a pulsating voltage u(t)=│u 2 (t)│ appears at the input ADC 16. At the output of converter 16, a code for the instantaneous value of the input voltage K(t)= u(t)/ u p is generated, where u p is the quantization step of ADC 16.
Этот код по существу является кодом мгновенного значения тока нагрузки генератора. Он подается на информационные входы регистров памяти 17 и 18. С выхода генератора 20 импульсы стабильной частоты f поступают на вход распределителя 19. На его выходах попеременно через фиксированный промежуток времени Δt=1/f появляются импульсы, которые поступают на входы записи регистров 17 и 18. В результате в регистры памяти 17 и 18 записываются коды К(t) и К(t+Δt) соответствующие мгновенным значениям тока нагрузки i(t) и i(t+Δt) для смежных моментов времени, отличающихся на Δt. Коды поступают на входы вычитателя 21. На его выходе появится код, соответствующий текущему приращению тока нагрузки | Δi/Δt | за фиксированный промежуток времени Δt. Он поступает на первый вход числового компаратора 23, где сравнивается с кодом допустимого приращения тока нагрузки, поступающим на второй вход компаратора 23 с выхода задающего регистра 22. При этом появляется сигнал на одном из выходов компаратора 23. This code is essentially a code for the instantaneous value of the generator load current. It is supplied to the information inputs of memory registers 17 and 18. From the output of the generator 20, pulses of a stable frequency f are supplied to the input of the distributor 19. At its outputs, pulses alternately appear after a fixed period of time Δt=1/f, which are sent to the write inputs of registers 17 and 18 As a result, the codes K(t) and K(t+Δt) corresponding to the instantaneous values of the load current i(t) and i(t+Δt) for adjacent times that differ by Δt are written into memory registers 17 and 18. The codes are received at the inputs of subtractor 21. A code corresponding to the current increment of load current will appear at its output | Δi/Δt | for a fixed period of time Δt. It is supplied to the first input of the numerical comparator 23, where it is compared with the code for the permissible load current increment, supplied to the second input of the comparator 23 from the output of the master register 22. In this case, a signal appears at one of the outputs of the comparator 23.
Если текущее приращение тока нагрузки не превышает допустимой величины, то сигнал появляется на выходе МЕНЬШЕ компаратора 23 и подготавливает элемент И 31 по первому входу. В момент времени, когда мгновенное значение пульсирующего напряжения на выходе выпрямителя 15 приближается к нулю, сигнал на выходе формирователя-ограничителя 29 исчезает. Появляется сигнал на выходе инвертора 30. По фронту этого сигнала дифференциатор 26 выдает импульс, который через элемент И 31 поступает на сбросовый вход триггера 25, и он переходит в состоянии, когда сигнал на его прямом выходе отсутствует. При этом поддерживается запрет на форсировку возбуждения поскольку ключ 12 закрыт. If the current increment of the load current does not exceed the permissible value, then the signal appears at the output LESS than the comparator 23 and prepares the AND element 31 at the first input. At the point in time when the instantaneous value of the pulsating voltage at the output of rectifier 15 approaches zero, the signal at the output of shaper-limiter 29 disappears. A signal appears at the output of the inverter 30. At the edge of this signal, the differentiator 26 produces a pulse, which through the AND element 31 is supplied to the reset input of the trigger 25, and it goes into a state where there is no signal at its direct output. In this case, the prohibition on forcing excitation is maintained since key 12 is closed.
Если текущее приращение тока нагрузки генератора превышает допустимую величину или равно ей, то появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ или РАВНО числового компаратора 23, который поступает на вход дифференциатора 24. Сигнал с выхода дифференциатора 24 переводит триггер 25 в единичное состояние. Сигнал с прямого выхода триггера 25 приходит на управляющий электрод электронного ключа 12. Ключ 12 включается и замыкает цепь форсировки возбуждения. Одновременно код отклонения от допустимой величины приращения тока нагрузки с выхода вычитателя 21 поступает на вход исходного числа счетчика 38, в который записывается при появлении импульса на выходе дифференциатора 26, когда приращение тока нагрузки | Δi/Δt | имеет максимальную величину. С выхода счетчика 38 код поступает на вход ЦАП 28, и на его выходе появляется сигнал, уровень которого соответствует величине отклонения приращения. Уровню сигнала на выходе ЦАП 28 соответствует базовый ток IБ транзистора 27, который открывается и по обмотке индуктора 3 дополнительно начинает протекать коллекторный ток IК транзистора 27, который является функцией базового тока IК =f(IБ), и корректирует возбуждение генератора. If the current increment of the generator load current exceeds the permissible value or is equal to it, then a signal appears at the output of GREATER or EQUAL to the numerical comparator 23, which is fed to the input of differentiator 24. The signal from the output of differentiator 24 turns trigger 25 into a single state. The signal from the direct output of trigger 25 comes to the control electrode of electronic key 12. Key 12 turns on and closes the excitation forcing circuit. At the same time, the code for the deviation from the permissible value of the load current increment from the output of the subtractor 21 is sent to the input of the initial number of the counter 38, which is recorded when a pulse appears at the output of the differentiator 26, when the load current increment | Δi/Δt | has a maximum value. From the output of the counter 38, the code enters the input of the DAC 28, and a signal appears at its output, the level of which corresponds to the value of the increment deviation. The signal level at the output of the DAC 28 corresponds to the base current I B of the transistor 27, which opens and the collector current I K of the transistor 27 additionally begins to flow through the winding of the inductor 3, which is a function of the base current I K =f(I B ), and corrects the excitation of the generator.
При снижении тока нагрузки до допустимых значений, например, после завершения процесса пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, появляется сигнал на выходе МЕНЬШЕ компаратора 23, который подготавливает элемент И 31 по первому входу. В момент времени, когда мгновенное значение тока близко к нулевому значению появляется сигнал на выходе инвертора 30. Появляется сигнал на выходе дифференциатора 26, который поступает на второй вход элемента И 31. На выходе элемента И 31 появляется сигнал, поступающий на сбросовый вход триггера 25, который меняет свое состояние. Сигнал на прямом выходе триггера 25 исчезает. Закрывается ключ 12, отключая цепь форсировки с внешним источником 11 от обмотки 3 индуктора генератора.When the load current decreases to acceptable values, for example, after the completion of the start-up process of an asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, a signal appears at the output LESS than comparator 23, which prepares element AND 31 at the first input. At the moment of time when the instantaneous value of the current is close to zero, a signal appears at the output of the inverter 30. A signal appears at the output of the differentiator 26, which is supplied to the second input of the AND element 31. At the output of the AND element 31, a signal appears, supplied to the reset input of the trigger 25, which changes its state. The signal at the direct output of trigger 25 disappears. The key 12 is closed, disconnecting the forcing circuit with an external source 11 from winding 3 of the generator inductor.
Если реактивная мощность ЭА превышает мощность ЭА-i, то появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 33, который подготавливает логический элемент И 36 по первому входу. Через делитель 34 с выхода генератора 20 начинают поступать импульсы на второй вход логический элемент И 36, проходящие на вычитающий вход счетчика 38. Код на его выходе уменьшается, что приводит к снижению уровня выходного сигнала ЦАП 28, тока базы и коллектора транзистора 27. Ток возбуждения в обмотке 3 уменьшается, что вызывает снижение реактивной мощности ЭА. Процесс уменьшения реактивной мощности ЭА прекращается с наступлением баланса реактивных мощностей ЭА и ЭА-i, когда исчезает сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 33 и закрывается логический элемент И 36. If the reactive power of the EA exceeds the power of the EA-i, then a signal appears at the output of the MORE comparator 33, which prepares the logical element AND 36 at the first input. Through the divider 34, from the output of the generator 20, pulses begin to arrive at the second input of the logical element AND 36, passing to the subtractive input of the counter 38. The code at its output decreases, which leads to a decrease in the level of the output signal of the DAC 28, the base and collector current of the transistor 27. Excitation current in winding 3 decreases, which causes a decrease in the reactive power of the EA. The process of reducing the reactive power of the EA stops with the onset of a balance of the reactive powers of the EA and EA-i, when the signal at the output MORE of the comparator 33 disappears and the AND logic element 36 closes.
Если реактивная мощность ЭА меньше мощности ЭА-i, то появляется сигнал на выходе МЕНЬШЕ компаратора 33, подготавливающий логический элемент И 35 по первому входу. Через второй вход логического элемента И 35 на суммирующий вход счетчика 38 начинают поступать импульсы. Код на выходе счетчика 38 и входе ЦАП возрастает. Поэтому возрастает ток базы и коллектора транзистора 27. Растет возбуждение генератора и реактивная мощность до наступления баланса реактивных мощностей, когда исчезает сигнал на выходе МЕНЬШЕ компаратора 33.If the reactive power of the EA is less than the power of the EA-i, then a signal appears at the output LESS of the comparator 33, which prepares the logical element AND 35 for the first input. Through the second input of logic element AND 35, pulses begin to arrive at the summing input of counter 38. The code at the output of counter 38 and the input of the DAC increases. Therefore, the base and collector current of transistor 27 increases. The generator excitation and reactive power increase until the reactive power balance occurs, when the signal at the output LESS of comparator 33 disappears.
Таким образом, система возбуждения генератора имеет высокую форсировочную способность и поддерживает во время переходного процесса баланс реактивных мощностей при параллельной работе.Thus, the generator excitation system has a high forcing capacity and maintains a balance of reactive power during parallel operation during the transient process.
Источники информацииInformation sources
1. Полянский В. Ф., Попов А. В. Электрооборудование судов и предприятий: Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1989, с. 233-236.1. Polyansky V.F., Popov A.V. Electrical equipment of ships and enterprises: Textbook for universities. - M.: Transport, 1989, p. 233-236.
2. Сугаков В. Г., Хватов О. С. Основы автоматического регулирования выходных электрических параметров. Часть 2. Автоматическое регулирование напряжения автономных источников электрической энергии. Учебное пособие для вузов. - Кстово: НВВИКУ (ВУ), 2007, с. 44-52.2. Sugakov V. G., Khvatov O. S. Fundamentals of automatic regulation of output electrical parameters. Part 2. Automatic voltage regulation of autonomous sources of electrical energy. Textbook for universities. - Kstovo: NVVIKU (VU), 2007, p. 44-52.
3. Сугаков В. Г., Хватов О. С. Системы автоматического регулирования параметров электрической энергии судовых электростанций. Часть 2. Автоматическое регулирование напряжения судовых источников электрической энергии. Учебное пособие. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2011, с. 59-95.3. Sugakov V. G., Khvatov O. S. Systems for automatic regulation of electrical energy parameters of ship power plants. Part 2. Automatic voltage regulation of ship electrical energy sources. Tutorial. - N. Novgorod: Publishing house of the Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "VGAVT", 2011, p. 59-95.
4. Патент на изобретение № 2790361, 2023, кл. Н 02 Р 9/144. Patent for invention No. 2790361, 2023, class. N 02 R 9/14
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811685C1 true RU2811685C1 (en) | 2024-01-16 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU828357A1 (en) * | 1979-06-11 | 1981-05-07 | Алтайский Политехнический Институтим. И.И.Ползунова | Device for automatic control of synchronous generator excitation |
| US5966299A (en) * | 1996-11-11 | 1999-10-12 | Korea Electric Power Corporation | Boost and buck chopper type potential source excitation system for synchronous type electric power generator |
| US7368892B2 (en) * | 2005-03-23 | 2008-05-06 | Denso Corporation | Method and apparatus for controlling power generation using gradually exciting technique |
| RU2470454C2 (en) * | 2010-12-02 | 2012-12-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФГОУ ВПО ВГАВТ) | System of excitation of synchronous generator |
| RU2723989C1 (en) * | 2019-12-02 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) | Excitation control system of synchronous generator with external forcing |
| RU2790361C1 (en) * | 2021-11-25 | 2023-02-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) | System for excitation of synchronous generator with controllable external forcing |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU828357A1 (en) * | 1979-06-11 | 1981-05-07 | Алтайский Политехнический Институтим. И.И.Ползунова | Device for automatic control of synchronous generator excitation |
| US5966299A (en) * | 1996-11-11 | 1999-10-12 | Korea Electric Power Corporation | Boost and buck chopper type potential source excitation system for synchronous type electric power generator |
| US7368892B2 (en) * | 2005-03-23 | 2008-05-06 | Denso Corporation | Method and apparatus for controlling power generation using gradually exciting technique |
| RU2470454C2 (en) * | 2010-12-02 | 2012-12-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФГОУ ВПО ВГАВТ) | System of excitation of synchronous generator |
| RU2723989C1 (en) * | 2019-12-02 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) | Excitation control system of synchronous generator with external forcing |
| RU2790361C1 (en) * | 2021-11-25 | 2023-02-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) | System for excitation of synchronous generator with controllable external forcing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4739466A (en) | Regulated AC/DC converter | |
| RU2510698C1 (en) | System of synchronous generator excitation with external boosting | |
| RU2523005C1 (en) | System of synchronous generator excitation with controlled external boosting | |
| GB1575083A (en) | Supplemental field excitation for a permanent magnet rotor of a pilot exciter | |
| RU2704313C1 (en) | System for boosting excitation of self-contained synchronous generator included in electrical system, using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors | |
| RU2470454C2 (en) | System of excitation of synchronous generator | |
| GB2105933A (en) | Power conversion circuit | |
| US3846695A (en) | Series-parallel dual switching regulator for use with a variety of line voltages | |
| RU2811685C1 (en) | Excitation system of synchronous generator with forcing and parallel operation corrector | |
| GB1563838A (en) | Regulated high voltage dc supply | |
| US4352153A (en) | Regulated converter with volt-balancing control circuit | |
| US3708739A (en) | Regulated electrical inverter system | |
| RU2790361C1 (en) | System for excitation of synchronous generator with controllable external forcing | |
| RU2781107C1 (en) | Synchronous generator excitation system with controlled bidirectional external boost | |
| US3211987A (en) | Excitation system for a dynamoelectric machine | |
| CA1063166A (en) | Alternating current motor control method and system | |
| RU2725137C1 (en) | Excitation system of synchronous generator with external two-directional forcing | |
| RU2723989C1 (en) | Excitation control system of synchronous generator with external forcing | |
| US2938128A (en) | Polyphase generator power transmission | |
| US2970253A (en) | Amplifier circuits | |
| US2677063A (en) | Parallel operation of generators with unlike characteristics | |
| US2918617A (en) | Voltage regulator for generators | |
| US3171967A (en) | Phase current balancing for multiphase rectifier circuits | |
| US3204168A (en) | Current converter power supply system for reversible motor | |
| US3609455A (en) | System for preventing voltage buildup during regeneration after deenergization in induction motors |