SU1658368A1 - Автоматический регул тор возбуждени трехфазной электрической машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при разработке регулирующих устройств дл  управлени  тиристорными преобразовател ми, преимущественно дл  регул торов тока возбуждени  синхронных генераторов автономных Г систем энергоснабжени . Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  и надежности эксплуатации. Это достигаетс  тем. что при измерении напр жени  сигнал поступает на попарно обьеди- ненные входы управл емых ключей и нуль-органов. Нуль-органы 3-8 соответственно формируют импульсы в момент переходов через нуль каждой фазы напр жени . Сигнал с выхода первого элемента 2ИЛИ 9, фиксирующий переход через нуль первой фазы напр жени , управл ет работой треть- его ключа 15. сигнал с выхода второго элемента 2ИЛИ 10 управл ет работой первого ключа 13, сигнал с выхода третьего элемента 2ИЛИ11 управл ет работой второго ключа 14. сигнал с объединенных выводов ключей поступает на запускающий вход аналого-цифрового преобразовател  16, на выходе которого получают код. соответствующий величине измеренного напр жени , который с помощью умножител  17 умножают до величины амплитудного или среднего значени  напр жени . Сигнал управлени  аналого- цифровым преобразователем формируют на выходе элемента ЗИЛИ 12, на входы которых поступают сигналы с выходов элементов 2ИЛИ 9-11 2 ил w Ё О ел 00 ы о 00

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может использоватьс  дл  регулировани  тока возбуждени  многофазных электрических машин, в частности, как регул тор напр жени  синхронных генераторов автономных объектов.

Цель изобретени  - повышение точности регулировани  и надежности энергоснабжени  путем повышени  быстродействи , устойчивости системы регулировани  и расширени  диапазона частоты вращени .

На фиг. 1 приведена блок-схема энергосистемы , в состав которой входит регул тор тока возбуждени ; на фиг. 2 - эпюры напр жений , по сн ющие работу системы автоматического регулировани .

Автономна  энергосистема с регул тором тока возбуждени  (фиг.1) содержит генератор 1 трехфазного напр жени  1, фильтр 2 низкой частоты, первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, п тый 7, шестой 8 нуль-органы, первый 9, второй 10, третий 11 элементы 2ИЛИ, элемент ЗИЛИ 12. первый 13, второй 14, третий 15 управл емые ключи , аналого-цифровой преобразователь 16, умножитель 17, вход 18 задани  коэффициента умножени , блок 19 вычитани , установочный вход системы 20, цифровую систему 21 управлени , управл емый преобразователь 22, силовой вход 23 питани , обмотку 24 возбуждени  генератора.

При этом выходы генератора 1 трехфазного напр жени  подключены к входам фильтра 2 низкой частоты, входы первого нуль-органа Э и четвертого нуль-органа 6 объединены с информационным входом первого управл емого ключа 13 и с первым выходом фильтра 2 низкой частоты, входы второго нуль-органа 4 и п того нуль-органа 7 объединены с информационным входом второго управл емого ключа 14 и с вторым выходом фильтра 2 низкой частоты , входы третьего нуль-органа 5 и шестого нуль-органа 8 объединены с информационным входом третьего управл емого ключа 15 и с третьим выходом фильтра 2 низкой частоты.

Выход первого нуль-органа 3 подключен к первому входу первого элемента 2ИЛИ 9, второй вход которого подключен к выходу четвертого нуль-органа 6, выход первого элемента 2ИЛИ 9 - к первому входу элемента ЗИЛИ 12 и к управл ющему входу третьего ключа 15, выход второго нуль-органа 4 - к первому входу второго элемента 2ИЛИ 10, второй вход которого подключен к выходу п того нуль-органа 7, выход второго элемента 2ИЛИ 10 - к второму входу элемента ЗИЛИ 12 и к управл ющему входу первого управл емого ключа 13, выход

третьего нуль-органа 5 - к первому входу третьего элемента 2ИЛИ 11, второй вход которого подключен к выходу шестого нуль- органа 8, выход третьего элемента 2ИЛИ 11 к третьему входу элемента ЗИЛИ 12 и к управл ющему входу второго управл емого ключа 14, выход элемента ЗИЛИ 12 - к управл ющему входу аналого-цифрового преобразовател  16, выход которого подключен

0 к первому входу умножител  17, выход умножител  17 - к второму входу блока 19 вычитани , выход которого соединен с входом цифровой системы 21 управлени , выход цифровой системы 21 управлени 

5 подключен к входу управл емого преобразовател  22, выходы которого подключены к соответствующим выводам возбуждени  генератора 24.

Регулирование напр жени  трехфазно0 го генератора происходит следующим образом .

Рассмотрим работу сисемы, например, дл  момента t2 и t2 .

Трехфазное напр жение фильтруют и

5 согласовывают по уровню фильтром низкой частоты.

Преобразованное напр жение - фазное , линейное (фиг.2) поступает на информационные входы первого 13, второго 14,

0 третьего 15 управл емых ключей и первого

3,второго 4, третьего 5, четвертого 6, п того 7. шестого 8 нуль-органов.

Нуль-органы формируют импульсы в моменты перехода напр жени  через нуль. 5 При этом принимают, что первый 3, второй

4,третий 5 нуль-органы реагируют на положительный переход напр жений через нуль, а четвертый G, п тый 7, шестой 8 нуль-органы - на другую пол рность перехода.

0 По сигналу, формируемому вторым нуль-органом 4 в момент t (фиг.26) или п тым нуль-органом 7 в момент t21 (фиг.2в), т.е. в моменты перехода через нуль второй фазы напр жени  Ua, формируют на выходе вто5 рого элемента 2ИЛИ 10 (фиг.2г) сигнал управлени  первым ключом 13 и через элемент 2ИЛИ 12 сигнал управлени  аналого-цифровым преобразователем 16. На вход ключа 13 подают напр жение первой фазы Ui, в результате чего импульс напр жени  (фиг.2д) поступает на аналого-цифровой преобразователь 16, на выходе которого формируют соответствующий код.

Аналогичным образом в моменты ti, ti1, ta, ta и т.д. измер ют значение напр жени  двух других фаз, при этом сигнал управлени  дл  второго ключа 14 (фиг.2), на вход которого подают напр жение второй фазы, формируют по сигналам на выходе первого элемента 2ИЛИ 9. формируемым третьим

0

5

нуль-органом 5 и шестым нуль-органом 8, реагирующим на переходы через нуль напр жени  третьей фазы, а сигнал управлени  дл  третьего ключа 15 (фиг.2ж), на вход которого поступает напр жение третьей фазы , формируют по сигналам на выходе первого элемента 2ИЛИ 9. формируемым первым нуль-органом 3 и четвертым нуль- органом 6, реагирующим на переходы через нуль-органы фазы напр жени .

Запуск аналого-цифрового преобразовател  16 осуществл етс  сигналами, формируемыми на выходе элемента ЗИЛИ 12, при каждом переходе через нуль напр жени  каждой фазы (фиг.2э).

В зависимости от того, какое значение коэффициента умножени  установлено на входе задани  коэффициента умножени , код напр жени , поступающего С АЦП, умножают до величины мплитудного значени  напр жени  (к ) или до величины среднего значени 

Затем код напр жени  с выхода умножител  поступает на блок 19 вычитани , на выходе которого формируетс  код результата разности между кодом напр жени  с выхода умножител  и значением кода заданного напр жени , установленного на установочном входе системы 20. После чего цифрова  система управлени , реализующа , например, пи-закон управлени  с передаточной функцией

W(t)

kp-6(t) + kr/e(t)dt ер)

где kp и ki - коэффициенты пропорциональной и интегральной части;

e(t) - U3 - U(t),

где J3 код заданного напр жени ;

U(t) - код измеренного напр жени , формирует регулирующее воздействие, которое поступает на управл емый преобразователь 22.

В качестве управл емого преобразовател  22 может быть использован, например, тиристорный выпр митель, управление которым осуществл етс  с помощью микропроцессорной системы импульсно-фазового управлени  вентил ми,

На выходах управл емого преобразовател  22 измен етс  напр жение, что приводит к изменению тока в обмотке возбуждени  генератора 24 и соответственно магнитного

потока, в результате чего на выходах генератора измен етс  напр жение и тем самым отрабатываетс  регулирующее воздейст- / вне.

Структуру системы автоматичекого регулировани  напр жени  трехфазного генератора можно распространить дл  аналогичных симметричных многофазных систем напр жени , где число фаз определ етс  из соотношени  m 2n+1 (п - любое целое число).

Пор док соединени  выходов элементов 2ИЛИ и управл ющих входов управл емых ключей следующий.

Формируют таблицу соответствующих соединений, в которой перва  строка представл ет собой р д чисел от 1 до т, втора  строка получена циклической перестановкой членов р да, причем число перестановок К находитс  из уравнени 

m 4k-H.(1)

и в том случае, если получаетс  не целое число, его наход т из уравнени 

т 2К+1,(2)

где m - число фаз в системе напр жений.

Например, дл  случа  дев тифазной системы напр жений () таблица соответстт вующих соединений выходов элементов 2ИЛИ с управл ющими входами управл емых ключей следующа 

Выход элемента 2ИЛИ 1 23456789 Управл ющий вход

управл емого ключа 89 1 234567

Сделаны две циклические перестановки р да от 1 до 9. так как из уравнени  (1) следует

и m - 1 9-1 „

- jЈ.,

Предлагаемый регул тор обеспечивает повышение быстродействи  и запаса устойчивости в св зи с тем, что в нем отсутствует необходимость измерени  среднего значени  напр жени  и соответственно наличи 

фильтров, а также необходимость предыдущего определени  момента измерени  амплитудного значени .

Кроме того, работа регул тора тока возбуждени  не зависит от частоты тока в энергосистеме , так как момент измерени  жестко св зан с мгновенным значением измер емого напр жени  функциональной зависимостью , характерной дл  синусоидального напр жени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Автоматический регул тор тока возбуждени  трехфазной электрической машины содержащий первый, второй, третий управл емые ключи и первый, второй, третий нуль-органы, информационные входы которых попарно объединены, аналого-цифровой преобразователь, блок вычитани , цифровую систему управлени  преобразователем , управл емый преобразователь, при этом выходы управл емых ключей объединены и подключены к информационному входу аналого-цифрового преобразовател , первый вход блока вычитани  св зан с за- датчиком сигнала установки регул тора то ка возбуждени , а выход блока вычитани  св зан с входом цифровой системы управлени  преобразователем, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого преобразовател , выходы управл емого преобразовател  соединены с выводами дм подключени  обмотки возбуждени  ацентрической машины, отличающийс  тем. что. с целью повышени  точности регулировани  и надежности путем повышени  быстродействи , устойчивости и расширени  диапазона частоты вращени , введены четвертый, п тый, шестой нуль-органы, первый, второй, третий элементы 2ИЛИ. элемент ЗИЛИ и умножитель , первый вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразовател ,

   О,

   б I

   г

   д е

   -

   л

   1

   т

   второй вход соединен с узлом задани  коэффициента умножени , а его вЫход подключен к второму входу блока вычитани , кроме этого, управл ющий вход аналого5 цифрового преобразовател  подключен к выходу элемента ЗИЛИ. первый вход элемента ЗИЛИ соединен с управл ющим входом третьего управл емого ключа и выходом первого элемента 2ИЛИ, второй

   10 вход элемента ЗИЛИ соединен с управл ющим входом первого управл емого ключа и выходом второго элемента 2ИЛИ, третий вход элемента ЗИЛИ соединен с управл ющим входом второго управл емого ключа и 15 выходом третьего элемента 2ИЛИ, выход первого нуль-органа соединен с первым входом первого элемента 2ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого нуль-органа, информационный вход кото20 рого св зан с информационным входом первого нуль-органа, выход второго нуль- органа подключен к первому входу второго элемента 2ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу п того нуль-органа, инфор25 мациенный вход которого св зан с информационным входом второго нуль-органа , выход третьего нуль-органа подключен к первому входу третьего элемента 2ИЛИ, второй вход которого подключен к

   30 выходу шестого нуль-органа, информационный вход которого св зан с информационным входом третьего нуль-органа.

   з

   JL

   V

   и

   1

   т

   т

   1ППППППППП

   Редактор В. Данко

   Фие.2

   Составитель А. Лебедев Техред М.МоргенталКорректор С. Шевкун

   t