SU1467731A1

SU1467731A1 - Автономна электроэнергетическа установка

Info

Publication number: SU1467731A1
Application number: SU874232012A
Authority: SU
Inventors: Михаил Егорович Кущев; Игорь Михайлович Эренбург; Валерий Юрьевич Гречуха; Валерий Васильевич Ершов; Николай Кузьмич Колесников; Александр Викторович Коренев; Валерий Михайлович Комаров
Original assignee: Ростовское Высшее Военное Командно-Инженерное Училище Им.Неделина М.И.; Московский Прожекторный Завод
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1989-03-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроагрегатах с приводными тепловыми , двигател ми, работакнцими при переменной частоте вращени . Цель изобретени - повышение качества генерируемой электроэнергии и экономичности . Установка содержит при- ; водной двигатель 2, генератор 1, регул тор частоты 3, датчики напр жени 11 и активной мощности 10, функциональный преобразователь 7 активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный оптимальной частоте вращени двигател , суммирующий усилитель 9, задатчик номинального напр жени 12 и сумматор 13. В установке обеспечиваетс работа приводного двигател на скоростных режимах близких к оптимальным, что сни- « жает расход топлива. 7 ил. (Л

Description

4 О5 VI vl

00

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к области автономных электроэнергетических систем , и может быть использовано в электроагрегатах с приводным тепловым двигателем и электрическим генератором , работающих при переменной частоте вращени , например в дизель- элейтрических агрегатах с асинхрони- зированными синхронными генераторами

Цель изобретени - повышение качества генерируемой электроэнергии и экономичности.

На фиг. 1 представлена функциональна схема установки} на фиг.2 - оптимальна скоростна характеристика дизельного приводного двигател , на фиг.З - пример вьтолнени электрической схемы функционального преобразовател активной мощности нагрузки в сигнал, пропорщюнальный частоте вращени двигател , и за- датчика функции оптимального регулировани ) на фиг.4 - статическа характеристика суммируннцего усили- тел на фиг.5 - функциональна схема датчика активной мощностиj на фиг.6 - диаграммы сигналов на элементах устройства-,на фиг. 7 - графики зависимости выходных сигналов функционального преобразовател суммирующего усилител и сумматора в функции от частоты вращени при 100% нагрузки.

Автономна электроэнергетическа установка содержит электрический генератор 1 (фиг.1), механически св занный с приводным двигателем 2, регул тор 3 частоты, состо щий из датчика 4 частоты вращени , св занного с валом приводного двигател 2, устройства 5 сравнени и. исполни- тельного органа 6, выход которого св зан с органом управлени подачи топлива приводного двигател 2,функ циональный преобразователь 7, соединенный с задатчиком 8 функции оптимального регулировани , и суммирующий усилитель 9 с инвертирующим и неинвертирующим входами. Установка содержит также датчик 10 активной ; мощности и датчик 11 напр жени , подключенные входами к выходу электрического генератора 1, задатчик 12 номинального напр жени и сумматор 13, причем выход сумматора подключен к входу устройства 5 сравнени регул тора 3 частоты, выход датчика 10

0

5

0

5

активной мощности соединен с входом функционального преобразовател 7, выходы задатчика 12 номинального напр жени и датчика 11 напр жени подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам суммирующего усилител 9, выход которого и выход функционального преобразовател 7 соединены с входами сумматора 13, а суммирующий усилитель вьшолнен с зоной нечувствительности . Датчик 10 активной мощности (фиг.5) состоит из трех идентичных блоков 14-16 измерени мгновенной полной мощности. В состав каждого из данных блоков вход т датчик 17 тока фазы, датчик 18 фазного напр жени , аналоговьй блок 19 умножени . Выходы блоков 14-16 подключены к входам сумматора 20. На выходе сумматора 20 установлен фильтр 21.

Установка работает следуюпщм образом .

В установившемс режиме с выхода датчика 10 активной мощности на вход функционального преобразовател 7 поступает посто нньй сигнал, пропор- циональньш величине активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный оптимальной частоте вращени двигател 22 активной мощности на- . грузки. С выхода функционального преобразовател 7 снимаетс напр жение , величина которого соответствует требуемой дл данной нагрузки (в соответствии с оптимальной функцией регулировани ) частоте рраще- ни приводного двигател 2. Выходное напр жение электрического генератора 1 находитс в установленных допусти « к пределах. Поскольку в этом случае разность между выходными сигналами датчика 11 напр жени и задатчика 12 номинального напр жени лежит внутри зоны нечувствительности суммирующего усилител 9, напр жение на выходе последнего отсутствует. Напр жение на выходе сумматора 13, поступающее на 0 первьй вход устройства 5 сравнени регул тора 3 частоты, определ етс только выходным сигналом функционального преобразовател 7. На второй вход устройства 5 сравнени поступает сигнал, снимаемый с датчика 4 частоты. Разностный сигнал, присутствуклций на выходе устройства 5 сравнени , удерживает шток испоп0

5

0

5

31

нительного органа 6 в определенном положении, которое соответственно определ е:т положение органа управ-- лени подачи топлива.

В режиме холостого хода, когда нагрузка отсутствует, приводной двигатель 2 работает на минимальной частоте , обеспечиванмцей устойчивый режим работы. Это определ ет- с нижним уровнем сигнала с функционального преобразовател активной мощности нагрузки в сигнал, пропор- циональньй оптимальной частоте вращени двигател , которьй присутст- вует на входе устройства сравнени регул тора частоты и при некоторых значени х нагрузки (дес тые или сотые доли от номинальной нагрузки электроагрегата) имеет посто нное значение. В режиме холостого хода напр жение электрического генератора 1 находитс в допустимых преде-- лах.

В момент времени t (фиг.6) про- исходит наброс нагрузки. Это приводит к мгновенному провалу напр жений на выходе генератора, кото-- рый фиксируетс датчиком напр жени (сигнал и ,,)-. На выходе элемента 9 (фиг. 1) формируе,тс сигнал IIд, пропорциональный разности сигналов U,i и , где и - сигнал на выходе задатчика 12 номинального напр жени . В момент времени to ток нагрузки еще не изменилс , т.е. остаетс неизменным. Поскольку датчик актив- ной мощности (фиг.5) предполагает перемножение сигналов, характери- зуиицих ток и напр жение, то в мо- мент времени t о провал напр жени будет повторен на вькоде датчика 10 активной мощности (сигнал U ,). Фунциональный преобразователь 7 активной мощности нагрузки в сигнал,пропорциональный оптимальной частоте вращени двигател , преобразует сигнал и 0 в сигнал U-, в соответствии со своей статической характеристико На сумматоре 13 сигналы U и UT суммируютс . По мере набора оборотов вала дизел напр жение и ток на выходе электрического генератора возрастают почти пр мо пропорционально частоте вращени . Поэтому в последующие моменты времени t t сигнал Ug начинает убывать, а сигнал U,o и UT возрастать более круто (в результате перемножени возрастающих

Q 5 0

5 О

5

1 -

сигналов по току и напр жению в датчике 10 активной мощности, фиг.5). Суммирование этих сигналов на сумматоре 13 приводит к образованию практически неизменного и близкого к ступенчатому сигнала на выходе сумматора (сигнал U ,j). При набросах больших нагрузок этого сигнала достаточно дл удержани рейки топливного насоса в положении yrtopa (максимальной подачи топлива), чем и достигаетс форсировка двигател . При незначительных набросах (сбросах) нагрузки, когда отклонение выходного напр жени находитс в допустимых пределах, определ емых зоной нечувствительности элемента 9 (фиг.4), элементы 9, 11, 12 на процесс регулировани воздействи не оказывают, так как сигнал Ug равен 0.

В случае сбросов нагрузки, при которых имеют место мгновенные всплески выходного напр жени , временные диаграммы сигналов на выходе элементов 9 и 11 и всплеск сигнала U будут иметь место лишь в течение времени , определ емого посто нными времени цепи возбуждени .

Использование в установке (дл формировани управл кицего воздействи на регул тор частоты) сигнала, пропорционального активной мощности (а не току нагрузки), позвбл ет уменьшить отклонение реального значени управл к цега воздействи от требуемого. При этом величина этого отклонени определ етс лишь погрешностью датчика активной мощности.

Наличие в установке основной отрицательной обратной св зи позвол ет осуществить управление приводньм двигателем непосредственно по отклонению частоты вращени от оптимального дл данной нагрузки значени . В результате этого статическа ошибка ристемь уменьшаетс .

Таким образом, уменьшение погрешности формировани управл ющего воздействи и повьшение точности его г отработки позвол ют предлагаемой установке значительно приблизить режимы работы приводного двигател электроагрегата к оптимальным.

При сбросах (набросах) нагрузки практически мгновенно (в момент начала изменени напр жени ) в уста- . новке формируетс ступенчатое (а не монотонно нарастающее ипи -убывакицее , как в прототипе) управл ющее воздействие, уровень которого определ етс суммарной номинальной мощностью подключенных электроприемников . Такой тип воздействи на орган управлени подачи топлива сокращает врем перехода приводного двигател на новый скоростной режим при изменени х нагрузки.

Таким образом, установка обеспечивает работу приводного двигател электроагрегата на скоростных режимах близких к оптимальным, что снижает расход топлива, т.е. повьшает экономичность. За счет высокого бы- ,сТродействи установки значительно уменьшаетс врем переходного процесса при изменени х нагрузки, что сокращает промежутки времени, в течение которых отклонение выходного напр жени генератора от номинального значени превышает установленные , допуски. Это обусловливает улучшение качества генерируемой электрической энергии.

Формула зобре тени

Автономна электроэнергетическа установка, содержаща электрический генератор, механически св занный с приводным двигателем, регул тор частоты , состо щий из датчика частоть вращени , св занного с валом приводного двигател , устройства сравнени и исполнительного органа, выход коФиг . 2

0

5

0

5

0

5

торого св зан с органом управлени подачи топлива приводного двигател , функциональный преобразователь активной мощности нагрузки в сигнал,пропорциональный оптимальной частоте вращени двигател , и суммиругаций усилитель с инвертирукщим и неинвертирующим входами, отличающа с тем, что, с целью повышени качества генерируемой электроэнергии и экономичности электроагрегата , введены датчик активной мощности и датчик напр жени , подкл о- ченные входами к выходу элekтpичec- кого генератор а, задатчик номинального напр жени и суг-жатор, причем выход сумматора подключен к входу устройства сравнени регул тора частоты, выход датчика активной мощности соединен с входом функционального преобразовател активной мощности нагрузки в сигнал, пропорцио- нальньй оптимальной частоте вращени двигател , выходы задатчика номинального напр жени и датчика напр жени подключены соответственно к инверти- рук дему и неинвертирующему входам с суммирующего усилител , выход которого и выход функционального преобразовател активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный оптимальной частоте вращени двигател , соединены с входами сумматора, а су14мирующий усилитель выполнен с зоной нечувствительности.

Фиг.

Фие .5

«

Ut,

и

ю

Ui

/

Й

tf7.tfy,/

nmifi

max

Claims

Фо рмула изобре тения

Автономная электроэнергетическая установка, содержащая электрический генератор, механически связанный с приводным двигателем, регулятор частоты, состоящий из датчика частоты вращения, связанного с валом приводного двигателя, устройства сравнения и исполнительного органа, выход ко торого связан с органом управления подачи топлива приводного двигателя, функциональный преобразователь актив5 ной мощности нагрузки в сигнал,пропорциональный оптимальной частоте вращения двигателя, и суммирующий усилитель с инвертирующим и неинвертирующим входами, отличаю10 щ а я с я тем, что, с целью повышения качества генерируемой электроэнергии и экономичности электроагрегата, введены датчик активной мощности и датчик напряжения, подклр15 ченные входами к выходу электрического генератора, задатчик номинального напряжения и сумматор, причем выход сумматора подключен к входу устройства сравнения регулятора 2θ частоты, выход датчика активной мощности соединен с входом функционального преобразователя активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный оптимальной частоте вращения 25 двигателя, выходы задатчика номинального напряжения и датчика напряжения подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам с суммирующего усилителя, выход кото3Q рого и выход функционального преобразователя активной мощности нагрузки в сигнал, пропорциональный ' оптимальной частоте вращения двигателя, соединены с входами сумматора, а суммирующий усилитель выполнен с зоной нечувствительности.

О фиг. 2

Фиг. 5