SU1513611A1

SU1513611A1 - Автономная дизель-электрическая установка

Info

Publication number: SU1513611A1
Application number: SU874287085A
Authority: SU
Inventors: Evgenij I Dobychin; Albert V Konyukhov; Nikolaj N Levin; Sergej A Yanyuk
Original assignee: Dobychin Evgenij; Albert V Konyukhov; Nikolaj N Levin; Sergej A Yanyuk
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1989-10-07

Description

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в автономных системах электроснабжения с высоким качеством электроэнергии.

Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования и улучшение качества выходного напряжения. Управление мощностью дизелей (Д) при постоянной частоте вращения осуществляется изменением подачи топлива через один канал управления в зависимости от активной нагрузки каждого генератора, частоты вращения вала Д и ее отклонения .от эталонной, и через другой канал изменением напряженности электрического поля между электродами, размещенными в камерах сгорания каждого Д, в зависимости от количества подаваемого топлива, разности между суммой производных от частоты вращения вала каждого Д по времени и их средним значением, а также разности между активной нагрузкой каждого генератора и ее средним значением. 2 ил.

с

15

Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования и улучшение качества выходного напряжения.

На фиг.1 представлена функциональная схема автономной дизель-электрической установки; на фиг.2 - схема камеры сгорания дизеля с электродами и устройством регулирования.

Автономная дизель-электрическая установка содержит п-2 (рассматриваем случай п = 2) дизель-генераторов 1 и 2 с исполнительными механизмами

3 и 4 привода рейки топливного насоса, блоками 5 и 6 фазового компауйдирования и системами 7 и 8 управления, каждая из которых содержит датчик 9(10) частоты вращения дизеля, датчик 11(12) положения рейки топливного насоса, первый 13(14) и второй 15(16) суммирующие усилители, первый дифференциатор 17(18), входом связанный с датчиком 9(10) частоты вращения дизеля, фазовый детектор 19(20), входами связанный соответственно с датчиком 9(10) частоты вращения и генератором 21 эталонной частоты, а выходом - с первым входом первого суммирующего усилителя 13(14), второй и

1513611 А1

1 5 1 36 1

третий входы которого связаны соответственно с датчиком 9(10) частоты вращения и датчиком активного тока блока 5(6) фазового компаундирования, $ а выход 22(23) - с входом управления исполнительного механизма 3(4) привода рейки топливного насоса.

В камерах сгорания 24 (фиг.2) каждого дизеля установлены электроды 25 ю и 26, соединенные через соответствующие дополнительно введенные регуляторы 27(28) напряжения с высоковольтными источниками 29(30) питания, выходы вторых суммирующих усилителей 15

15(16) подключены к входам управления соответствующих регуляторов 27(28) напряжения, а их первые входы - к выходам соответствующих датчиков 11(12) положения рейки топливных насосов. 20 Дополнительно введены первый 31 и )второй 32 блоки сравнения каждого из входных сигналов со средним значением последних с η входами и η выходами. Каждый η-й выход первого блока 25 31 сравнения соединен с вторым входом соответствующего второго суммирующего усилителя 15(16). Каждый η-й выход второго блока 32 сравнения соединен с третьим входом соответствующего 30

второго суммирующего усилителя ‘

15(16). Каждый вход первого блока 31 сравнения связан с датчиком активного тока блока 5(6) фазового компаундирования соответствующего дизель- 35 генератора 1(2).

В систему 7(8) управления каждым дизель-генератором I(2) дополнительно введены второй дифференциатор 33(34), входом подключенный к выходу 40 первого дифференциатора 17(18), и сумматор 35(36), выход которого связан с соответствующим входом второго блока 32 сравнения, а первый и второй входы - соответственно с выхода- 45 ми первого 17(18) и второго 33(34) дифференциаторов.

Установка работает следующим образом .

Известно, что увеличение или ; уменьшение мощности дизеля можно осуществлять путем увеличения или уменьшения полноты сгорания топлива за счет воздействия на него электростатическим полем с высокой напряженное-$$ тью (Е “ (1-2)-10⁶ В/м). При этом при увеличении напряженности улучшается полнота сгорания топлива. Последняя оказывается пропорциональной

напряженности электростатического поля, обратно пропорциональной количеству впрыскиваемого топлива и практически безынерционно изменяется с изменением напряженности. Поскольку управление мощностью дизелей с помощью изменения напряженности электростатического поля можно осуществлять только в узком диапазоне (до 30% от номинальной мощности), то в рассматриваемой установке введен также канал регулирования мощности путем изменения количества топлива, являющейся достаточно инерционным. Данное двухканальное управление позволяет во всех режимах работы обеспечить более равномерную загрузку дизельэлектрических агрегатов и существенно снизить длительность переходных процессов, исключив при этом заметное перерегулирование.

Предположим, что дизель-генератор

1 обладает менее жесткой статической характеристикой по сравнению с дизель-генератором 2. Тогда при набросе нагрузки частоты вращения дизелей начинают уменьшаться, причем у дизель-генератора 1 более быстро. При этом вылет ротора дизель-генератора

2 начинает увеличиваться и он начинает принимать большую нагрузку по сравнению с дизель-генератором 7. Напряжение на генераторах начинает уменьшаться. В результате этого блоки 5 и 6 фазового компаундирования увеличивают токи возбуждения пропорционально снижению напряжения и росту реактивного тока нагрузки. Датчики активного тока блоков 5(6) фазового компаундирования выдают сигналы, пропорциональные тон;у нагрузки каждого генератора. Датчики 9(10) частоты вращения также начинают изменять свои выходные сигналы в соответствии со снижением частоты вращения. При этом каждая система 7(8) управления выдает управляющие сигналы на исполнительные механизмы 3(4) привода рейки топливного насоса и на регуляторы 27(28) напряжения в соответствии с поступающими сигналами.

Канал управления исполнительными

механизмами 3(4) работает следующим

образом. На первые суммирующие усилители 13(14) подаются сигналы с датчиков 9(10) частоты вращения и активно го тока, а также с фазовых детекторов 19(20). При этом на фазовые детекторы 19(20) поступают сигналы с датчиков 9(10) частоты вращения и эталонного генератора 21. Первые суммирующие усилители 13 и 14 выдают на исполнительные механизмы 3 и 4 привода рейки топливных насосов сигналы, пропорциональные суммам входных сигналов. При этом суммирующий усилитель 14 выдает сигнал меньше, чем суммирующий усилитель 13, так как дизель-генератор 2 принял большую нагрузку, чем дизель-генератор 1.

Исполнительные механизмы 3 и 4 с запаздыванием в соответствии с их постоянной времени начинают отрабатывать управляющие сигналы. Это приводит к дифференцированному увеличению подачи топлива в камеры сгорания дизелей: в дизель 1 больше, в дизель 2 меньше. В то же время, но практически без запаздывания осуществляется регулирование по каналу высокого напряжения. На входы вторых суммирующих усилителей 15 и 16 подаются сигналы с датчиков II и 12 положения реек топливных насосов, а также с блоков 31 и 32 сравнения каждого из входных сигналов со средним значением последних. При этом сигналы, пропорциональные величинам активных токов дизель-генераторов, поступают на указанный первый блок 31 сравнения с датчиков активных токов. В данном блоке сравнения входные величины ’ сравниваются со средним их значением. При;этом сигнал, поступающий с указанного блока сравнения на второй суммирующий усилитель 15, положительный, а на усилитель 16 - отрицательный ..

Что касается второго блока 32 сравнения, то сигналы на его вход поступают с сумматоров 35 и 36, на входы которых подаются сигналы с датчиков 9 и 10 частоты вращения через первые 17(18) и вторые 33(34) дифференциаторы. Так как скорость вращения дизель-генераторов при набросе нагрузки падает, то сумма производных от частоты вращения отрицательна. При этом по абсолютной величине сигнал, снимаемый с сумматора 35, будет больше сигнала, снимаемого с сумматора 36, так как ротор дизель-генератора 1 будет отставать от ротора дизель-генератора 2.

Поэтому указанный второй блок сравнения выдает на второй суммирующий усилитель 15 системы 17 управления положительный сигнал, а на второй суммирующий усилитель 16 систеьы управления 8 - отрицательный. На вторые суммирующие усилители 15 и 16 также подаются положительные сигналы, пропорциональные количеству подаваемого топлива с датчиков II и 12 положения реек топливных насосов. Вторые суммирующие усилители 15 и 16 выдают на регуляторы 27 и 28 напряжения соответствующие сигналы. В ре~зультате этого мощность дизель-генератора 1 практически безынерционно возрастает до среднего значения, а мощность дизель-генератора 2 уменьшается до среднего значения. Общее возрастание мощности дизелей обеспечивается увеличением подачи топлива и напряжением на управляющих электродах.

Таким образом, в устройстве обеспечивается высокое быстродействие регулирования и улучшается качество выходного напряжения.

Claims

Формула изобретения

Автономная дизель-электрическая установка, содержащая η2 дизельгенераторов с исполнительными механизмами привода рейки топливного насоса, блоками фазового компаундирования и системами управления, каждая из которых содержит датчик частоты вращения диздля, датчик положения рейки топливного насоса, первый и второй суммир’ующие усилители, первый дифференциатор, входом связанный с датчиком частоты вращения дизеля, фазовый детектор, входами связанный соответственно с датчиком частоты вращения и генератором эталонной частоты, а выходом - с первым входом первого суммирующего усилителя, второй и третий входы которого связаны соответственно с датчиком частоты вращения и датчиком активного тока блока фазового компаундирования, а выход с входом управления исполнительного механизма привода рейки топливного насоса, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования и улучшения качества выходного напряжения, в ка15)3611

мерах сгорания каждого дизеля установлены электроды, соединенные через соответствующие дополнительно введенные регуляторы напряжения с вы- , соковольтными источниками питания, выходы вторых суммирующих усилителей подключены к входам управления соответствующих регуляторов напряжения, а их первые входы - к выходам , соответствующих датчиков положения рейки топливных насосов, дополнительно введены первый и второй блоки сравнения каждого из входных сигналов со средним значением последних ч с η входами и η выходами, каждый п-й выход первого блока сравнения соединен с вторым входом второго суммирующего усилителя, каждый п~и выход второго блока сравнения соединен с тре-тьим входом второго суммирующего усилителя, каждый вход первого блока сравнения связан с датчиком активного тока блока фазового компаундирования соответствующего дизель-генератора, в систему управления каждым дизель-генератором дополнительно введены второй дифференциатор, входом подключенный к выходу первого дифференциатора, и сумматор, выход которого связан с соответствующим входом вто5 рого блока сравнения, а первый и второй входы - соответственно с выходами первого и второго дифференциаторов .

Фиг. г