SE445004B - Anordning for dempning av mekaniska torsionssvengningar vid en elektrisk vexelstromsgenerator - Google Patents

Description

15 20 25 7904913-6 i p 1 2 ektighet, och varigenom det blir möjligt att ansluta även generatorer med låga egensvängningsfrekwrenser till EEG-överföringar.

Vad som kännetecknar en anordning enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav. ' Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bi- " fogade figurer 1 och 2. Fig 1 visar en anordning enligt uppfinningen vid en turbogenerator. Fig 2 visar en alternativ utföringsform av anordningen enligt fig 1, där avkäzxningen av generatorns varvtalsvariationer görs gen- om mätning av generatorns statorfrekvens. ' Fig 1 visar ett maskinaggregat med en ångturbin TU med hög-, mellan- och lågtrycksstegen, HP, HP och LP. Till turbinen är en elektrisk trefasig växel- strömsgenerator G kopplad. Generatorns och turbinens axlar är hopkopplade med en gemensam axel SH. Generatorn G är via. en transformator T1 ansluten till ett trefasnät N. Till samma nät är en strömriktareg SR ansluten via en transformator T2. Strömriktaren överför effekt mellan nätet N och ett lik- spänningsnät L. Detta kan t ex utgöras av en överföringsledzxing för högspänd likström. Strömriktaren SR innefattar en strömriktarbrygga med sex tyristor- ventiler TR1-TR6. Strömriktaren har ett styrsystem av det i den svenska ut- läggxingsslnriften 337 421 beskrivna slaget.

En ringrämare RC ger i tur och ordning styrpulser i korrekt följd och med lämplig längd till ba-:yggans ventiler. Varje gång ring-rånaren erhåller en puls SP från vippan MV stegen: den fram ett steg, varvid styr-puls lämnas till en ny ventil. Vippan IW triggae via en niv-ådetektor LD varje gång utsignalen s från summsringsbetsen SM blir positiv. En spänniwstransfor- mator UT avkänner strömriktarens växelspänning u, vilken. tillförsen lcnets PIC, som med ledning av avståndet mellan nollgenomgångarna. hos 'vâxelspän- ningen beräknar en storhet T/n som motsvarar växelspälmingens periodtid T dividerad med strömriktarens pxflstal n (i det visade fallet är n - 6). _ Storheten T/n tillförs en inverterande ingång hos sunmeringskretsen SM.

Ett tidsmätande organ TT, exempelvis en integrator med konstant inspän- ning, nollställs vid varje styrpuls. Uteigxlalen t från organet TT motsvarar alltså förfluten tid sedan :närmast föregående styrpuls och tillförs summe- ringslczretsen SH. Varje gång t - T/n övergår summeringskretsens utsigxzal s från negativt till positivt värde och en styrpuls avges till strömriktaren. 10 15 20 25 55 , 7904913-eg För styrning av styrvirzkeln, dvs av styrpulsernas fasläge relativt växel- spänningen, är en strömregulator Ilïï anordnad. Från en potentiometer P tillförs regulatorn ett referensvärde Ir för strömriktarens likström.

Ett strömmätdon IM, t ex en mättransduktor, avger en signal I. som mot- svarar strömriktarens likström och som tillförs regulatorn -IR med ombytt tecken. Regulatorns utsignal Ai är en funktion av reglerfelet I-Ir. Sig- nalen Ai tillförs summeringslcretsen SM och påverkar styrpulsenmas frek- vens och därmed deres fasläge och strömriktarens styrvizakel på sådant sätt att strömmen styrs till överensstämmelse med referensvärdet Ir.

En taohometergenerator TG är mekaniskt kopplad till generatorn G och avger en likspänningssigrzal n som i varje ögonblick är proportionell mot genera- torns rotationshastighet. Denna signal tillförs ett bandpasefilter IBF. hetta är så. avpassat att det släpper igenom sigialer med en frekvens som motsvarar en egensvängziingsfrelcvens för torsionssvä-zzgzxingar hos maskinaggregatet, dvs hos axeln SE med därpå. anbringade roterande massor hos turbinen och genera- torn. Filtret kan vara relativt bredbandigt, t ex med passbandet 10-40 Hz, och kan då. släppa igenom egenfrekvenserna hos flera olika torsionssväng- ningsmoder. Däremot dämpas frekvenser inom andra 'områden än det där de av- sedda torsionss förekommer.

Bandpassfiltrets utsignal n' tillförs en krets DR för amplitudbegränsning och anpassning av signalen. Utsignalen n" från kretsen DR tillförs sumne- ringslu-etsen SM. Denna signal motsvarar de av torsionssvängrningar orsakade variationerna hos generatorns varvtal. Ett positivt värde hos signalen n" innebär att generatorns varvtal är högre än genomsnittsvärdet och medför en ökning av styrpulsernas frekvens och därmed en -tidigareläggning av styr-- pulserna, dvs en minskning av strömriktarens styrvirxkel. Detta orsakar i sin tur en ökning av strömriktarens likspämxing och ström och därmed en ök- ning av strömriktarens till likströmslinjen avgivna aktiva effekt. Denna. effekthöjning medför en ölming av det 'bromsande momentet på. generatorn.

På. motsvarande sätt medför ett negativt värde hos signalen n" en minslming av strömriktarens effekt och av det bromsande momentet på. generatorn. _ Vid den beskrivna anordningen kommer alltså vid torsionssvängrxingar i maskinaggregatet strömriktarens ström och effekt att moduleras på ett så- dant sätt att s motverkas. Härigenom erhålles en effektiv dämp- ning av uppträdande torsionssväzzgzzingar. Detta medför dels att de mekaniska p på. maskinsggregatet (speciellt på axeln SH) väsentligt redu- s ceras, dels att det blir möjligt att koppla maskinaggregat med låga egen- 10 15 25 30 55 7904913-6 * 4 I svängulngsfrekvenser till strömriktare, t ex för lsraftöverförmg med hög- e spänd likström. _ _ _ z . .dmplituden hos den effektmodulering som utförs av anordzxingen enligt upp- finningen kan vara låg jämfört med den av strömrik-taren normalt överförda effekten, och strömriktarens normala funktion störs inte av den av anord- ningen introducerade effektmodulationen.

Om strömriktaren SR ingår i den ena strömriktarstationen hos en likströms- överföring firms en motsvarande strömriktare i överföringens andra ände.

Effektmodulationen kan då. alternativt göras i denna senare strömriktare.

Den effektivaste dämpningen erhålles om strömriktareffekten inte liten jäxnfört med den elektriska maskinens effekt; och uppfinningen ger de största fördelarna i de fall då. strömriktareffekten av samma storleksordning som maskineffekten.

Vid dämpning av torsionssvängningar hos en generator med flera olika egen- frekvenser, eller hos flera. till strömriktaren anslutna generatorer med skilda egenfrekvenser, kan flera bandpassfilter BP, lämpligen vart och ett med en separat anpassningskrets DR, anordnas att påverka strömriktarens styr-vinkel på. det i fig 1 visade sättet. 'Varje bandpassfilter är då anordnat att släppa igenom en egenfrekvens hos den generator, vars varvtalsvaria- tioner det avkänner. vid anordningen enligt uppfinningen är den signal som motsvarar varvtale- variationerna (utsignalen från bandpassfiltret) anordnad att direkt påverka strömriktarens stminkel. Med "direkt" avses att signalen tillförs ström-- riktarens styrvizkelbestämmande organ direkt och inte via före dessa organ anordnade ström- eller effektregflatorer. Sådana regulatorer introducerar nämligen vid de aktuella frekvenserna dämpning och/eller 'fasvridning av sâ- dan storlek att den önskade dämpningen av torsions inte kan uppnås.

I fig 1 har visats hur den varvtalsberoende signalen erhålles från en till generatorn kopplad taohometergenerator. En signal som utgör ett mått på generatorns momentana rotationshastighet kan emellertid erhållas med hfalp av andra kända varvtalsgivare, exempelvis ett tandat eller räfflat» hjul med magnetisk eller optisk avkäzming och omvandling av den erhållan puls- frekvensen till en däremot svarande likspänning. Den använda varvtalsgiva- ren kan kopplas till generatorn på. olika sätt. Den 'bör dock vara mekaniskt nära förbunden med generatorn så. att den väl följer generatorns varvtale- _ variationer. 10 15 20 25 30 5 790491:-6 Ett annat sätt att erhålla en signal som motsvarar generatorns varvtale- variationer inom det aktuella frekvensområdet är att förse generator-axeln med en torsionsgivare som avger en mot axelns torsionsmoment svarande signal.

Denna signal tillförs ström-iktarens styrvinkelbestämmande organ för på» verkan av styrvinkeln, eventuellt via fasvridende organ för erhållande av korrekt fasläge hos effektmodulationen.

Ett tredje sätt att erhålla en mot varvtalsvariationerna svarande signal visas i fig 2. Den där visade utrustningen är identisk med den i fig 1 visade med följande undantag. Varvtalsmätningen har här ersatts med en mätning av generatorns G frekvens. Denna metod kan användas då generatorn ensam eller i huvudsak ensam bestämmer frekvensen i nätet N, vars frekvens då. komer att utgöra ett mått på generatorns momentana varvtal. Ett frek- vensmätande organ FM är anslutet till nätet N och avger en signal f som utgör ett mått på. frekvensens momentanvärde. Erekvensmätningen kan göras på. något i och för sig känt sätt, exempelvis genom att mäta längdenhos växelspänningens halvperioder. Signalen f filtreras i ett till egenfrek- vensen för de aktuella torsionss anpassat bandpassfilter BF.

Filtrets utsignal f' utgör ett mått på. de med s sammsnhörazxde varvtalsvariationenza. Eftersom frekvensxnätningen medför en viss fördröjning matas signalen f' till anpassningskretsen DR via ett fasvridande don PCH, som ger en positiv fasvridxzing av sådan storlek att den negativa fasvrid- ningen i den frekvensmätazzds lcretsen FM (och även eventuella. övriga fasvrid- ningar) kompenseras.

Bandpassfiltret BF bör vara mera smalbandigb än vid utrustningen enligt fig 1, eftersom frekvensmätningen kan orsaka ovidkommande svängningar i. nnätsigxmalen f. Filtrets Q-värde kan exempelvis vara 10.

Om dämpning av flera svängningar med skilda egenfrekvenser (hos sanma generator eller hos skilda till strömriktaren anslutna generatorer) önskas kan mätsigzualen f tillföras flera till de aktuella frekvenserna anpassade bandpassfilter, vars utsignaler via fasvridnings- och enpassningekretsar , tillförs summeringskretsen SM för påverkan av strömriktarens styr-vinkel.

Det visade utförandet av strömriktarens styrdon är endast ett exempel, och uppfinningen kan på. motsvarande sätt tillämpas även vid andra typer av styrpulsdon.

Claims (6)

7904913-el _ 6 PATENMEAV

1. Anordning för dämpning av mekåniska torsionssvängnirxgar vid en elektrisk växelströmsgenerator (G), vid vilken en styrbar strömriktare (SR) är med sina växelströmsanslutningar ansluten till generatorn för överföring av effekt malm lan generatorn och strömriktarens likströmssida, k ä n n e t e o k n a. d "där- av, att den innefattar kännande organ (TG, BF) anordnade att bilda en signal (n') som motsvarar varvtalsvariationer hos generatorn, med en frekvens som nert- svarar en egenfrekvens hos torsionssvängzxingar hos generatorn, vilken signal. är anamma att tillföras stramrnctarens smorgan (sn) på samt satt en I signalen direkt påverkar strömriktarens styrvizxkel och därmed strömriktarens .___ ...a.-.._....__..._,.__.......__......_...... a. _...__.._. .__ aktiva effekt för dämpning av svängningar.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä. n n e t e c k n a d därav, att de kännande organen innefattar ett varv-balskännande organ (TG), vars utsignal (n) är anordnad att tillföras strömriktarens styrorgan via ett bandpass- filter (IBF), som är anordnat att släppa igenom signaler (n') med en frekvens som motsvarar en egenfrekvens för torsionssvängrxiixgar hos generatorns rote- rande delar ooh till dessa mekaniskt kopplade roterande massor.

3. Anordning enligt patentlcrav 2. k ä n n e t e c k n a d därav, att varvtalskännande organet utgörs av en till generatorn mekaniskt kopplad taoho- metergenerator . ,

4. Anordning enligt patentkrav 2, k 'a'. n n e t e c k n a d därav, att det varvtalskärmande organet utgörs av-ett till generatorns statorspäzming an- slutet frekvenskännande organ anordnat att bilda en signal (f) mots-:efiran- de frekvensen hos nämnda spänning. I

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä. n n e t e c k n a. d därav, att de kännande organen innefattar fasvridande organ (PCH) för positiv fasvridning av den signal (f') som motsvarar generatorns varvtalsvariationer.

6. Anordning enligt något av föregående patentbav, vid vilken strömrik- tarens styrorgan innefattar styrpulsavgivande organ anordnade att avge varje styrpuls när ett visst tidsintervall med styrbar längd förflutit sedan av- givendet av närmast föregående styrpuls, k ä n n e t e c k n a. d därav, att signalen från de kënnande organen är anordnad att tillföras de styrgouls- avgivande organen för påverkan av längden av nämnda .tidsintervalL