SU1169078A1 - Устройство дл регулировани частоты с выравниванием нагрузок параллельно работающих дизель-генераторов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ С ВЫРАВНИВАНИЕМ НАГРУЗОК ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ , подключенных через линейные контакторы на питак цие шины, содержащее ключевые элементы по числу дизель-генераторов, выходы которых подключены к дизель-генераторам , блок датчиков активных нагрузок , входы которого соединены .с выходами дизель-генераторов, датчик частоты с уставкой заданной частоты, подключенный к питающим шинам, выход которого соединен с входом первого релейного элемента с петлей гистерезиса, блок выбора экстремального тока нагрузки, первый вход которого подключен к выходу блока датчиков активной нагрузки, второй вход соединен с выходом релейного элемента с петлей гистерезиса, а выходы подключены к входам ключевых элементов, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  ресурса работы дизель-генераторов и экономии топлива путем устранени  автоколебаний в системе регулировани , оно снабжено дифференциатором и вторым релейным элементом с петлей гистерезиса и зоной нечувствительности , а блок выбора экстремального тока нагрузки содержит ,три элемента сравнени , три инвертора, шесть трехвходовых элементов И, три реле, причем входы дифференциатора и второго релейного элемента подключены к выходу датчика частоты, выход дифференциатора соединен с входами первого и второго релейных элементов , входы элементов сравнени  соединены по схеме треугольника, верпшны которого св заны с выходом блока датчиков активной нагрузки, входы )9 реле соединены через замыкающие блок (П контакты линейных контакторов первого , второго и третьего дизель-генераторов соответственно с источником питани , первые входы первых трех элементов И соединены с выходом первого релейного элемента, а третьи taoA. входы вторых трех элементов И - с О выходом второго релейного элемента, со о выход первого элемента сравнени  соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор - с 00 третьим входом второго элемента И, выход второго элемента сравнени  соединен с вторым входом второго элемента И и через второй инвертор - с третьим входом третьего элемента И, выход третьего элемента сравнени  соединен с вторым входом третьего элемента И и через третий инвертор с третьим входом первого элемента И, причем первый вход четвертого элемента И соединен через первь замыкак ций контакт второго реле с выходом первого инвертора и через первый

Description

размыкающий контакт этого реле - с выходом второго релейного элемента, второй вход четвертого элемента И соединен через второй замыкающий кон такт третьего реле с выходом третьего элемента сравнени  и через второй размыкающий контакт, этого реле - с выходом второго релейного элемента, первый вход п того элемента И соединен через первый замыкак щй контакт третьего реле с выходом второго инвертора и через первьА размыкак ций контакт этого реле - с выходом второ го релейного элемента, второй вход п того элемента И соединен через пер вый замыкакнций контакт первого реле с выходом первого элемента сравнени  и через первый размыкающий контакт этого реле - с выходом второго релей ного элемента, первый вход шестого 78 элемента И соединен через второй замыкающий контакт первого реле с выходом третьего инвертора и через второй размыкающий контакт этого реле - с выходом второго релейного элемента , второй вход шестого элемента И соединен через второй замыкающий контакт второго реле с выходом второго элемента сравнени  и через второй размыкающий контакт этого реле с выходом второго релейного элемента, выходы первого и четвертого элементов И соединены с входами ключевого элемента первого дизель-генератора, выходы третьего и п того элементов И соединены с входами ключевого элемента второго дизель-генератора, а выходы третьего и шестого элементов И подключены к входам ключевого элемента третьего дизель-генератора.

1

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  автоматического регулировани  частоты с вьфавниванием активных нагрузок при управлении параллельной работой ди-зель-генераторов посто нного и переменного тока автономных электростанций , например, .судовых.

Цель изобретени  - увеличение ресурса работы дизелей и экономии (топлива путем устранени  автоколебаний в системе регулировани .

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства трех параллельно работак цих дизель-генераторо,в| на фиг 2 - релейный элемент, образованный двум  релейными элементами j на фиг. 3 - нереверсивна  хара теристика с зоной нечувствительности релейного элемента.

Устройство содержит дизель-генераторы 1-3. На выходы дизель-генераторов подключены датчики активного тока нагрузки,, которые объединены в блок 4 датчиков нагрузки. На входе дизель-генераторов установлены ключевые элементы 5-7 дл  управлени  серводвигател ми реек топливныхнасосов зёлей.Управление ключевых элементов 5-7 осуществл етс  с выхода блока 8 выбора экстремального

тока нагрузки. Входы блока 8 подключены к выходу блока 4 датчиков нагрузки к выходам релейных элементов 9 и 10, входы которых подключены к датчику 11 частоты, подсоединенному к питакщим шинам 12. Дополнительно выход датчика 11 частоты подаетс  на вход дифференциатора 13, выход которого подключен к входам реле иных элементов 9 и 10 . Блок 8 выбора экстремального тока нагрузки содержит реле 14- 16, элементы сравнени  17-19 и дешифратор с инверторами 20-22, элементами И 23-28 на три входа. Управление реле 14-16 выполн етс  замыкак цимис  блок-контактами 29-31 линейных контакторов 1-3.

Первые входы элементов И 23-25 соединены с выходом релейного элемента 9, а третьи входы элементов 26-28 подключены к выходу релейного элемента 10, Выход элемента 17 сравнени  соединен с вторым входом элемента 23, через замыкающий контакт 32, реле 14 - с вторым входом элемента 27, через инвертор 20 - с третьим входом элемента 24,а также через инвертор 20 и замыкающий контакт 33 реле 15 с первым входом элемента 26. Выход элемента 18 сравнени  подключен

к второму входу элемента 24, через замыкающий контакт 34 реле 15 к второму входу элемента 28, через инвертор 21 - к третьему,входу элемента 25, а также через инвертор 21 и замыкающий контакт 35 реле 16 к первому входу элемента 27 Выход элемента 19 сравнени  подключен с вторым входом элемента 25, через замыкающий контакт 36 реле 16 - со вторым входом элемента 26, через инвертор 22 - с третьим входом элемента 23, а также через инвертор 22 и замыкающий контакт 37 реле 14 с первым входом элемента 28. Дополнительно выход релейного элемента 10 соединен через размыкающий контакт 38 реле 14 с вторым входом элемента 27, через размыкающий контакт 39 реле 15с первым входом элемента 26, через размыкающий контакт 40 реле 15 с вторым входом элемента 28, через размыкающий контакт 41 реле 16 - с первым входом элемента 27, через размыкающий контакт 42 реле 16 - с вторым входом элемента 26, через размыкающий контакт 43 реле 14 - с. первым входом элемента 28, Выходы элементов 23и 26, 24 и 27, 25 и 28 соединены соответственно с первыми и вторыми входами ключевых элементов 5-7. Выходы элементов 23-25 дешифратора на максимум вьщают сигналы на уменьшение подачи топлива в дизели . Выходы элементов 26-28 дешифратора на минимум вьщают сигналы на увеличение подачи топлива в дизели.

Релейный элемент 44 (фиг. 2), образованный релейными элементами 9 и 10, содержит операционные усилители 45 и 46, переменные резисторы 4751 , посто нные резисторы 52-55 и диоды 56-59, где резистор 50 задает уровень Pf, резистор 51 - уровень Р , резистор 47 задает ширину петли гистерезиса Е релейного элемента 9, резистор 48 - ширину петли гистерезиса Ej релейного элемента 10, а резистор 49 - ширину зоньгнечувствительности d релейного элемента 10.

Сигнал с выхода датчика 11 частоты и дифференциатора 13 через посто нные резисторы 60 и 61 подаютс  на пр мой вход операционного усилител  62, выход которого св зан с входами релейных элементов 9 и 10.

На фиг. 3 изображена нереверсивна  характеристика с зоной нечувст- i

вительности релейного элемента 44, который реализует пороговую функцию Р J

Г 1,( df + af): ( Af - df)- -|о , ( 2f -ь 4f) (сЛ- -|А),

Г

fr . 1, (f + Л() (J-+ -|2-),

где Е - ширина петли гистерезиса

релейного элемента 9{ FJ, - ширина петли гистерезиса

релейного элемента 10; сГ - зона нечувствительности релейного элемента 10. Устройство работает следующим образомо

При параллельной работе дизельгенераторов 1-3, включенных на шинах 12, замкнуты блок-контакты 29-3 линейных контакторов (см фиг. 2). Включены реле 14-16, а их контакты коммутируют цены в блоке 8. Блок 4 датчиков вьщает сигналы в аналоговой форме на выход блока 8, При частоте на шинах 12 больше заданной

((fjg эсгл ) 5 свыхода релейного элемента 9 на блок 8 входа поступает сигнал Pf 1. При этом дешифратор блока 8 вы вл ет дизельгенератор с максимальным активным током нагрузки.

В случае ( - f) ( еЛ+ | ) с выхода релейного элемента 10 следует 1. Дешифратор блока 8 вы вл ет дизель-генератор с минимальным активным током нагрузки. Сигналы с выхода блока 8, соответствующие вы вленным генераторам, управл ют ключевыми элементами 5-7, которые в зависимости от текущей частоты на шинах 12 управл ют серводвигател ми реек топливных насосов дизельгенераторов 1-3 с целью равномерного распределени  активного тока нагрузки между дизель-генераторами и поддерживани  частоты на шинах 12.

Рассмотрим работу устройства, когда частота на шинах 12 меньше заданной, т.е. Pf 1« Пусть активные токи нагрузки генераторов 1-3, наход тс  в следующих соотношени х;

«-) irti ва iti3

1«1

 а

На выходе элементов 17-19 сравнени  формируетс  соответственно дискретна  информаци  1, О, 0. При этом на первые входы элементов 23-25 поступает логический О от релейного элемента 9. На вторые входы элементов 23-25 поступает информаци  1, О, О, а на вторые входы элементов 26-28 соответственно О, 1, 0 На третьи входы элементов 23-25 поступает информаци  1, О, 1, а на первые входы элементов 26-28 аналогично О, 1, 1. При этом на выходах элементов 23-28 формируетс  следующа  последовательность: О, О, О, О, 1,0.

Таким образом, выбран дизельгенератор 2 с минимальным активным током. Срабатывает ключевой элемент 6 (фиг. 1), который включает серводвигатель рейки топливного насоса дизель-генератора 2 в направлении увеличени  подачи топлива в цилиндры дизел . По мере увеличени  подачи топлива в дизель-генератор 2, частота вращени  увеличиваетс , а генератор набирает активную мощность. Это будет происходить до тех пор, пока блок 8 не вы вит следующий дизельгенератор с минимальным током нагрузки , например 3. Серводвигатель дизель-генератора 2 останавливаетс , а серводвигатель дизель-генератора 3 включаетс  и т.д.

Частота на шинах 12 будет увеличиватьс . При превышении частоты выше з«А9 на величину /2, формируютс  пороговые сигналы Pfv 1 с выхода релейного элемента 9 и О с выхода релейного элемента 10. Аналогичным образом, на выходах элементов 23-25 будут сформированы сигналы в зависимости от выбранного дизель-генератора с максимальным током нагрузки, которые через ключевые элементы 5-7 включат соответствующие им серводвигатели на уменьшение подачи топлива в цилиндры дизелей .

В случае отключени , например, дизель-генератора 1 размьжаетс  блокконтакт 29, отключаетс  реле 14, ijoторое замыкающими контактами 37 и 32 отключит пороговый вход 28 и второй вход 27. Одновременно с помощью размыкающихс  контактов 43 и 38 этог

реле данные входы подключатс  к выходу релейного элемента 10 с пороговой функцией Р{2 1- Принудительное формирование 1 по первому входу элемента 38 и второму входу элемента 27 исключает вли ние отключенного дизель-генератора на параллельную работу оставшихс  включенными дизельгенераторов по управлению, т.е. обеспечивает нормальную работу дешифратора с настройкой на минимум в случае параллельной работы дизель-генераторов 2 и 3. Теперь в зависимости от того, какой из этих дизель-генераторов будет иметь минимальньй ток нагрузки на выходе элемента 27 или элемента 28 будет сформирована 1 и подана команда на увеличение подачи топлива в их дизели. Аналогично будет выполнена перестройка дешифратора с настройкой на минимум при отключении дизель-генератора 2 или 3. Отключенный дизель-генератор дл  дешифратора с настройкой на максимум есть дизель-генератор с минимальной (нулевой) нагрузкой и на работу его не вли ет.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позвол ет сэкономить топливо и увеличить ресурс дизелей за счет срыва автоколебаний в системе регулировани . Это достигаетс  введением в систему поддержани  частоты и распределени  активной мощности между генераторами релейного элемента с нереверсивной релейной характеристикой и зоной нечувствительности .

Автоколебани  в системе регулировани  могут быть и не быть. Если автоколебаний нет, в случае малых посто нных времени дизель-генераторов , то переключени  (реверс) серводвигателей выполн етс  только по мере необходимости. При наличии автококолебаний . в системе регулировани  в устройстве предусмотрена коррекци  за счет введени  гибкой обратной св зи с помощью дифференциатора 13. Путем выбора коэффициента передачи по каналу (гибкой обратной св зи с помощью резистора 61 всегда можно сорвать автоколебани . При работе системы без автоколебаний уменьшаетс  износ дизелей, осуществл етс  экономи  топлива, более равномерно подаетс  топливо в цилиндры дизелей.

7 1

обеспечива  их м гкую работу, В противном случае дизели работают с посто нной динамикой, привод щей к быстрому износу поршней и цилиндров дизелей, а также к возможным разрушени м коленчатых валов при пиковых нагрузках. Применение предлагаемого устройства к совокупности с серводвигател ми топливных насосов дизель-генераторов позвол ет реализовать астатическое регулиро-

690788

ванне, имеющее известное преимущество перед статическим {)егулированием , а также реализовать экономически наивыгоднейший режим работы 5 электроэнергетической установки.

Кроме того, устройство позвол ет включать дизель-генераторы на параллельную работу в любой последовательности, что повьшгает надежность электроснабжени .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ С ВЫРАВНИВАНИЕМ НАГРУЗОК ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ, подключенных через линейные контакторы на питающие шины, содержащее ключевые элементы по числу дизель-генераторов, выходы которых подключены к дизель-генераторам, блок датчиков активных нагрузок, входы которого соединены с выходами дизель-генераторов, датчик частоты с уставкой заданной частоты, подключенный к питающим шинам, выход которого соединен с входом первого релейного элемента с петлей гистерезиса, блок выбора экстремального тока нагрузки, первый вход которого подключен к выходу блока датчиков активной нагрузки, второй вход соединен с выходом релейного элемента с петлей гистерезиса, а выходы подключены к входам ключевых элементов, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса работы дизель-генераторов и экономии топлива путем устранения автоколебаний в системе регулирования, оно снабжено дифференциатором и вторым релейным элементом с петлей гистерезиса и зоной нечувствительности, а блок выбора экстремального тока нагрузки содержит три элемента сравнения, три инвертора, шесть трехвходовых элементов И, три реле, причем входы дифференциатора и второго релейного элемента подключены к выходу датчика частоты, выход дифференциатора соединен с входами первого и второго релейных элемен тов, входы элементов сравнения соединены по схеме треугольника, вершины которого связаны с выходом блока датчиков активной нагрузки, входы реле соединены через замыкающие блокконтакты линейных контакторов первого, второго и третьего дизель-генераторов соответственно с источником питания, первые входы первых трех элементов И соединены с выходом первого релейного элемента, а третьи входы вторых трех элементов И - с ‘выходом второго релейного элемента, выход первого элемента сравнения соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор - с третьим входом второго элемента И, выход второго элемента сравнения соединен с вторым входом второго элемента И и через второй инвертор - с третьим входом третьего элемента И, выход третьего элемента сравнения соединен с вторым входом третьего элемента И и через третий инвертор с третьим входом первого элемента И, причем первый вход четвертого элемента И соединен через первый замыкающий контакт второго реле с выходом первого инвертора и через первый размыкающий контакт этого реле - с выходом второго релейного элемента, второй вход четвертого элемента И соединен через второй замыкающий контакт третьего реле с выходом третьего элемента сравнения и через второй размыкающий контакт, этого реле - с выходом второго релейного элемента, первый вход пя’того элемента И соединен через первый замыкающий контакт третьего реле с выходом второго инвертора и через первый размыкающий контакт этого реле - с выходом второго релейного элемента, второй вход пятого элемента И соединен через первый замыкающий контакт первого реле с выходом первого элемента сравнения и через первый размыкающий контакт этого реле - с выходом второго релейного элемента, первый вход шестого элемента И соединен через второй замыкающий контакт первого реле с выходом третьего инвертора и через второй размыкающий контакт этого реле - с выходом второго релейного элемента, второй вход шестого элемента И соединен через второй замыкающий контакт второго реле с выходом второго элемента сравнения и через второй размыкающий контакт этого реле с выходом второго релейного элемента, выходы первого и четвертого элементов И соединены с входами ключевого элемента первого дизель-генератора, выходы третьего и пятого элементов И соединены с входами ключевого элемента второго’дизель—генератора, а выходы третьего и шестого элементов И подключены к входам ключевого элемента третьего дизель-генератора.