SU1343537A1

SU1343537A1 - Система автономного электроснабжени

Info

Publication number: SU1343537A1
Application number: SU853802533A
Authority: SU
Inventors: Петр Антонович Кунцевич
Original assignee: Научно-производственное объединение "Ветроэн"
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1987-10-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл регулировани напр жени асинхронных генераторов автономных ветроустано- вок, подвижных объектов. Цель изобретени - повышение надежности регулировани и расширение области применени . С этой целью в устройство введены преобразователь 11 амйлитуда - длительность. Опорный сигнал дл его работы формируетс в последовательно соединенных элементе с крутизной амплитудно-частотной характеристики не ниже амплитудно-частотной характеристики самого генератора, выпр мителе 13 и фильтре 14. Выход преобразовател амплитуда - длительность соединен с входом 15 интегратора 16 и одним из входов измерител 17 частоты скольжени ротора. Выход интегратора 16 соединен с входом компаратора 18, а его выход через элемент 19 задержки, элементы И8 и НЕТ 9, триггер 10 св зан с ключами управл емого коммутатора 6, осуществл ющими отключение части конденсаторной группы 5 на врем , не превьшающее период напр жени генератора 1. Этим достигаетс плавность в управлении генератором и снижение модул ции напр жени на нагрузке.3 ил. i СП со 4; со СП со

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл регулировани напр жени асинхронных генераторов АГ автономных ветроустановок, подвижных объектов и т.д.

Цель изобретени - поньштение надежности регулировани и расширение области применени .

На фиг.. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональна схема интегратора; на фиг. 3. - совмещенные кривые мощности ветродвигател и генератора и амплитудно-частотна характеристика элемента с крутизной амплитудно-частотной характеристики не ниже амплитудно-частотной характеристики самого генератора (частотно- зависимьй элемент, в частности , реализуетс посредством ре- жекторного фильтра).

Ротор АГ 1 св зан с датчиком 2 частот вращени ротора и приводным дви- гат елем 3. К фазам статора генератора непосредственно подключена группа 4 конденсаторов. Допол нительна группа 5 конденсаторов включена последовательно с коммутатором 6, чисный сигнги комггаратора 18 вл етс результатом суммировани в сумматоре 20 напр жени аккумул торной ба- ,. тареи 21 с падением напр жени на измерительном 1лунте 22 и ограничени полученного сигнала в ограничителе 23. В элементе 24 сравнени срав ниваетс напр жение статора генера10 тора с сигналом источника 25 или 26 опорного напр жени .

Управл емый интегратор 16 выполнен на основе конденсатора 27, на обкладках которого зар д накапливае

15 с дискретно в течение действи импульсного сигнала, поступающего на его вход 15. Самопроизвольный разр д конденсатора 27 предотвращаетс посредством обратного диода 28. Уп20 равление временем интегрировани ин тегратора 16 осуществл етс изменением посто нной времени цепи зар да конденсатора 27. Это достигаетс со ответствующим изменением провод1 мос

25 ти управл емого сопротивлени 29, управл ющий вход которого св зан с выходом 30 элемента 24 сравнени .

Разр д накопительного конденсато ра осуществл етс в момент срабатыв

ло ключей (не показаны) которого рав- 30 ни компаратора 18 (полный разр д)

но числу коммутируемых фаз в конденсаторной группе 5. С конденсаторной группой 5 св заны входы нуль-органов 7, выходы которых подключены к одному из входов соответствующего двухвходового элемента 8 совпадени И и элемента НЕТ 9 запреш.ени .

Выходы элементов И 8 и НЕТ 9., соответствующие одному из нуль-органов 7, подключены к входам соответст- 40 ча 35.

вующего триггера 10, выход каждого На фиг. 3 показана взаимосв зь из которых соединен с входом управле- кривьк мощности ветродвигател (ВД)

(штриховые линии ОАВ и ОАС), мощности генератора (щтрихпунктирные лини управл емого ключа комментатора 6, которьш соответствует св занному с

ним нуль-органу 7. Преобразователь 11 45 ОАО и ОАВ), желаемой кривой мощности ветроустановки (сплошна ли- ни ), представленных в относительных единицах. Все параметры приведены к расчетному режим:/ ( ы Wp ; Р Р р) . 50 На этом же графике показана амплитудно-частотна характеристика U ц режекторного LC-фильтра, выполн ющего роль частотно-зависимого элемента 12. На фиг. 3 заштрихована об- 55 ласть, дл которой мощностна характеристика нагруженного генератора лежит Bbmie мощносткой характеристики ВД. Это означает, что в области частот о, Юр ветроагрегат неустойамплитуда - длительность подсоединен к фазам статора генератора. Опорный сигнал дл его работы формируетс в последовательно соединенных частотно- зависимом элементе 12, выпр мителе 13 и ограничителе 14.

Выход преобразовател 1I амплитуда - длительность соединен с входом 15 интегратора 16 и одним из входов измерител е 7 частоты скольжени ротора. Выход интегратора 16 соединен с входом компаратора 18, а его выход через элемент 19 задержки - с выходами элементов И 8 и КЕТ 9. Опорный сигнги комггаратора 18 вл етс результатом суммировани в сумматоре 20 напр жени аккумул торной ба- тареи 21 с падением напр жени на измерительном 1лунте 22 и ограничени полученного сигнала в ограничителе 23. В элементе 24 сравнени сравниваетс напр жение статора генератора с сигналом источника 25 или 26 опорного напр жени .

Управл емый интегратор 16 выполнен на основе конденсатора 27, на обкладках которого зар д накапливаетс дискретно в течение действи импульсного сигнала, поступающего на его вход 15. Самопроизвольный разр д конденсатора 27 предотвращаетс посредством обратного диода 28. Управление временем интегрировани интегратора 16 осуществл етс изменением посто нной времени цепи зар да конденсатора 27. Это достигаетс соответствующим изменением провод1 мости управл емого сопротивлени 29, управл ющий вход которого св зан с выходом 30 элемента 24 сравнени .

Разр д накопительного конденсатора осуществл етс в момент срабатываили с приходом импульсного сигнала на вход 3 интегратора (частичный разр д Полный разр д достигаетс после замыкани управл емого клю- ча 32, управл емого выходным сигналом компаратора 18 через вход 33 интегратора . Управление частичным разр дом через резистор 34 осуществл етс посредством управл емого ключив , j .e. процесс раскручивани БД нормально развиватьс не может.

На графике стрелками показан возможный ход процесса после самовозбуждени генератора. Правее точки А имеетс избыток мощности БД, обусловленный статизмом регул тора частоты, который неизбежно приводит к повьше- нию частоты и напр жени генератора. Таким образом, в области частот о, WP требуетс ограничить мощность генератора с целью обеспечени устойчивости работы ветроагрега- та, в области частот выше (jj. требуетс ограничить мощность генератора с целью обеспечени требуемого напр жени на нагрузке и предотвращени перегрузки генератора.

Устройство работает следующим образом .

Емкости основной 4 и дополнительной 5 групп конденсаторов подбираютс с учетом выполнени условий: при Cx) u)p и нормальной нагрузке йапр - жени АГ равно номинальному; уровень входного сигнала преобразовател ам- плитуда - длительность близок или равен его порогу срабатьшани , уровень опорного сигнала, сформированного в

частотно-зависимом элементе 12 и далее в выпр мителе 13, раве.н порогу ограничени ограничител 14. В этом случае триггер 10 импульсами нуль-органа 7 установлен в исходное состо ние , при котором обеспечиваетс отпирающий потенциал на управл ющем входе ключей коммутатора 6. Тогда при уменьшении частоты вращени вала ВД уровень опорного сигнала, поступающего на опорньш вход преобразовател 11 амплитуда - длительность, начнет также уменьшатьс в соответствии с характеристикой U ( ц)) (фиг.З), причем скорость у меньшени опорного сигнала в функции частоты оказываетс вьше скорости изменени амплитуды напр жени АГ.

Следовательно, на выходе преобразовател I1 амплитуда - длительность формируютс импульсы, длительность которых зависит от амплитуды входных импульсов (большей амплитуде соответствует больша длительность ). При прочих равных услови х длительность выходных импульсов преобразовател 1 определ ет скорость накоплени зар да на обкладках накопительного конденсатора 27 (фиг.2).

ц

43537

Как только выходное напр жение интегратора 16 принимает значение, равное значению опорного напр жени компаратора 18, последней, срабатыва , запускает элемент 19 задержки на врем , не превышающее период напр жени АГ, соответствурщий его максимальной частоте диапазона. Тем самым подго0 тавливаетс такое состо ние элемента И 8 совпадени и элемента НЕТ 9 запрещени , которое обеспечивает очередным импульсом нуль-органа 7 опрокидывание триггера 10 и сн тие

15 сигнала с управл ющего входа коммутатора 6 до прихода следующего импульса нуль-органа 7.

В качестве ключей коммутатора 6 могут быть использованы управл емые

20 полупроводниковые элементы, например тиристоры. В этом случае возможно выключение лишь того ключа коммутатора , в цепи которого к моменту срабатывани компаратора 18 устанавли25 ваетс значение тока при его спадании меньше тока удержани . Таким образом, в момент срабатывани компаратора происходит отключение лишь части конденсаторной группы 5 на вре30 м , не превьштающее период напр жени генератора. Этим достигаетс плавность в управлении генератором и снижение модул ции напр жени на нагрузке .

Кроме того, выходной импульс компаратора воздействует на разр дный ключ 32 интегратора 16, обеспечива

1 полный разр д конденсатора 27 и подготовку устройства к следующему цик0 У работы. Чем больше разность между амплитудным значением входного сигнала преобразовател 1I. амплитуда - длительность и его опорным сигналом, тем больше частота срабатьгоани ком5 мутатора 6, тем меньше намагничивающий ток и, следовательно, ЭДС АГ. Подбира коэффициент передачи режек- торного фильтра (элемент 12), можно обеспечить такую характеристику U ( ,

0 при которой мощностные характеристики АГ и ВД будут совпадать.максимально , т.е. на участке от сопДО Ц)рбудет обеспечено оптимальное согласование характеристик ВД и АГ.

g В диапазоне частот вьш1е tOp на валу ВД имеет место избыток мощности, обусловленный статической ошибкой центробежного регул тора частоты вращени ветроколеса. Как правило, ука35

513

заннап ошибка больше нул . Следовательно , мощностную характеристику БД при ы и. р мо- чно представить пр мой АС, наклоненной к оси абсцисс лод углом cf 7 О, Поэтому в указанном частотном диапазоне требуетс ограничить напр жение ЛГ, которое с ростом частоты имеет тенденцию увеличиватьс . Это достигаетс следующим об- разом.

Как только частота вращени вала ВД начинает превьшшть значение, равное tUp, вступает в работу ограничитель 14, ограничива опорное напр - жение преобразовател II амплитуда длительность на заданном уровне. Далее процесс формировани управл ющего сигнала коммутатора 6 соответствует описанному выше с той разницей, что частота периодических исключений из работы регулируемой группы конденсаторов 5 определ етс разиост1-ю амплитудного значени напр жени входного сигнала преобразовател Пи стабильного напр жени опорного сигнала .

При работе ВД на право м участке мощностной характеристики и двигательной нагрузке АГ дл устойчивой работы последней желательно сохранить посто нным отношение напр жени генератора к частоте. Это достигаетс вводом в цепь зар да конденсатора 27 управл емого сопротивлени 29 (фиг.2) Сигнал с источника 25 опорного напр жени , определ ющий заданное отношение напр жени к частоте, сравниваетс в элементе 24 сравнени с напр жением статора. Сигнал рассог- ласовани , воздейству на управл ю- щий вход управл емого сопротивлени 29, определ ет его проводимость и тем самым статизм регул тора напр жени АГ. В частности, можно обеспечить такую величину статизма регул тора напр жени АГ, при котором отношение напр жени АГ к частоте - посто нна величина.

При необходимости обеспечени уп- равлени параметрами нагрузки, например в случае контрол режима разр да и управлени режимом зар да аккумул торной батареи 21 (фиг. ), в сумматоре 20 суммируютс сигнал, пропор- циональньй току аккумул торной батареи 21, снимаемьш с измерительного шунта 22, и напр жение аккумул торной батареи. Результирующий сигнал

Г/fi

огр ничинае-|ч: и огр ничи геле; 23 тока , после чего используетс в ка.чесп- ве опорного сигнала компаратора 18. Уровень ограничени в ограничителе 2. тока определ етс уровн ми ограничени зар дного тока батареи и ее ЭДС. Если результатом суммировани сигналов вл етс их арифметическа сумма, максимальньй разр дньй ток возможен лишь при минимально допустимой ЭДС аккумул торной батареи. При максимально допустимой ЭДС значение зар дного тока стремитс к значению тока саморазр да.

Использование предлагаемого устройства позвол ет без существенного усложнени устройства улучшить качество управлени асинхронным генератором и расширить область его приме- ни .

Claims

Формула изобретени

Система автономного электроснабжени , содерхсаща асинхронньм генератор с конденсаторным возбуждением, датчик вращени ротора, установлен- ньй на валу генератора, нагрузку, подключенную к выходным зажимам генератора , преобразователь амплитуда - длительность, подключенный к зажимам статора генератора, выход которого соединен с входом интегратора, вы- ход которого соединен с входом компаратора , выход которого св зан с входом интегратора и с входами элементов И и НЕТ, на вторые входы которых подключены выходь соответствующих нуль-ррганов, выходы элементов И и выходы элементов НЕТ соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих триггеров, выходы которых св заны с соответствующими управл ющими входами полупроводникового коммутатора, содержащего ключи по числу фаз генератора и св занного с фазными зажимами статора генератора через дополнительную группу конденсаторов, отличающа с тем, что, с целью повьш1е- ни надежности регулировани и расширени области применени , введены измеритель частоты скольжени ротора , источник опорного напр жени , элемент .сравнени , элемент с крутизной амплитудно-частотной характеристики не ниже амплитудно-частотной характеристики самого генератора.

два выпр мител , ограничитель, элемент задержки, ограничитель тока, сумматор, измерительный шунт, аккумул торна батаре , а интегратор выполнен в виде двух управл емых ключей , конденсатора, диода, регулируемого сопротивлени и резистора, причем параллельно конденсатору подключен первый управл емый ключ и цепоч ка, состо ща из резистора и второго управл емого ключа, при этом обща точка соединени резистора, конден- с.атора и первого управл емого ключа подключена к регулируемому сопротивлению через диод, управл ющий вход управл емого сопротивлени соединен с выходом элемента сравнени , первьш вход которого соединен с источником опорного напр жени , а второй вход св зан с фазами статора генератора, вход управл емого сопротивлени соединен с выходом преобразовател амплитуда - длительность и с первым входом измерител частоты скольжени

0

ротора, на второй вход которого подключен выход датчика вращени ротора, а выход измерител частоты скол.ь- жени ротора подсоединен к управл ющему входу второго управл емого ключа интегратора, управл ющий вход первого управл емого ключа интегратора соединен через компаратор с выходом ограничител тока, вход которого через сумматор подключен к выходам измерительного шунта и аккумул торной батареи, включенным последовательно и подключенным к выходу первого вьтр мител , вход которого св зан с выходными зажимами генератора, второй вход преобразовател амплитуда - длительность соединен через ограничитель и второй выпр митель с выходом элемента с крутизной амплитудно- частотной характеристикой не ниже крутизны амплитудно-частотной характеристики самого генератора, а между выходом компаратора и входами элемен- 5 тов И и НЕТ включен элемент задержки.

5

0

/UJ/)

Редактор П.Гереши

Составитель Е.Гольцева Техред М.Дидык

Заказ 4836/56 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобр€;тений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор А.Т ско