SU479210A1

SU479210A1 - Device for automatic control of autonomous electric power installation

Info

Publication number: SU479210A1
Application number: SU1850901A
Authority: SU
Inventors: Владимир Павлович Степаненко
Original assignee: Предприятие П/Я В-2085
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1975-07-30

Description

Изобретение относитс к устройствам автоматизации автономных электроэнергетических установок с генераторами посто нного и неременного тока, приводимыми во вращение двигателем внутреннего сгорани .The invention relates to automation devices for autonomous electric power plants with direct and non-current generators driven by an internal combustion engine.

И.звестно устройство автоматического управлеми автономной электроэнергетической установкой с генераторамн посто гнюго и переменного тока н приводным двигателем внутреннего сгорани , содержащее электромагнитный регул тор подачи топлива, токова обмотка которого включена в корную цепь генератора посто нного тока, фазочувствительный выпр митель с контуром носледовательного резонанса уиравл емый выпр митель, регул торы напр жени и мощности, измеритель активной мощности, модул тор, блок умножени и нелииейные преобразователи.I. A device for automatic control of an autonomous electric power plant with a constant current and alternating current driving internal combustion engine is known, containing an electromagnetic fuel supply controller, the current winding of which is included in the core circuit of a direct current generator, a phase sensitive rectifier with a secondary resonance circuit, adjustable rectifier, voltage and power regulators, active power meter, modulator, multiplier and non-linear converters and.

Недостатком известного устройства вл етс сложность схемы и низка надежность. Цель изобретеии - устранить указанные недостатки .A disadvantage of the prior art is circuit complexity and low reliability. The purpose of the invention is to eliminate these disadvantages.

Это достигаетс за счет того, что обмотка управлени блока умножени подключена через первый нелинейный преобразователь к зажимам генератора посто нного тока, в корную цепь которого включена обмотка управлени модул тора, по выходу соединенного с рабочими обмотками блока умножени , выходные зажимы которого через вынр мительThis is achieved due to the fact that the control winding of the multiplication unit is connected via the first nonlinear converter to the terminals of the DC generator, in the core circuit of which the control winding of the modulator is connected to the output connected to the working windings of the multiplication unit, the output terminals of which are through the elevator

22

соединены с одной из обмоток управлени регул тора мониюсти, две другие обмотки которого также через выпр мптели соединены с подвозбудителем и измерителем активной мощности, причем обмотка напр жени электромагнитного регул тора МОЕЦНОСТИ подключена к выходу унравл емого выпр мител , но цепи управлени соединенному через фазоимнульсный орган с выходом фазочувствнтельного выпр мител с контуром носледовательного резонанса на управл емом дросселе, обмотка подмагничивани которого через второй нелинейный преобразователь и выпр митель подключена к выходным зажимам блока умножени .connected to one of the windings of the control of the mono-controller, the other two windings of which are also connected via a rectifier to the sub-exciter and the active power meter, and the voltage winding of the electromagnetic regulator of MOZTNOSTI is connected to the output of the adjustable rectifier, but the control circuit connected to output of a phase-sensitive rectifier with a loop of a successive resonance on the controlled choke, the bias winding of which through the second nonlinear converter and you p DC converter connected to the output terminals of multiplying unit.

На фнг. 1 показана принциниальна электрическа схема устройства; на фиг. 2, а - зависимость мощности двигател внутреннего сгорани от его угловой скорости сод; наOn fng. 1 shows the basic electrical circuit of the device; in fig. 2, a is the dependence of the power of the internal combustion engine on its angular velocity soda; on

фиг. 2, б - зависимость нанр жени Ur генератора на выходных зажимах от тока его кор /г (внешн характеристка генератора).FIG. 2, b is the dependence of the generator Ur on the output terminals on its core / g current (external characteristic of the generator).

Объектом управлени вл етс автономный электроагрегат, состо щий из двигател внутреннего сгорани (ДВС), привод щего во вращение генератор посто нного тока Г и бесконтактный генератор переменного тока, конструктивно состо щий из подвозбудител ПВ, возбудител ВЗ, врап;ающегос выпр мител The control object is an autonomous electrical unit consisting of an internal combustion engine (ICE), a DC generator G and a non-contact AC generator, structurally consisting of a PV, an EOI exciter, a wrap;

ВВ с обмоткой возбуждени ОВСГ и сипxpOHHoro генератора СГ с регул тором напр жени РН.BB with exciter winding OVSG and SG generator OH generator with voltage regulator PH.

На дроссельную заслонку ДВС воздействует электромагнитный регул тор подачи топлива , токова обмотка ЭРТ которого включена последовательно в силовую цепь генератора Г, а обмотка напр жени ЭРН подключена к выходным зажимам управл емого выпр мител УВ на тиристорах. Управл ющие электродь тиристоров подключены через фазоимпульсное устройство ФИУ к выходным зажимам фазочувствительного выпр мител ФВ с контуром последовательного резонанса, образованным конденсатором С и обмотками управл емого Др1 и неуправл емого Др2 дросселей . Обмотка подмагничивани дроссел Др2 подключена через нелинейный преобразователь Hill и выпр митель В1 к выходным зажимам блока умножени БУ. Обмотка возбуждени ОВГ генератора Г включена последовательно с угольными столбами регул тора напр жени РУН и регул тором мощности РУМ к выходным зажимам генератора Г, к которым также подключена обмотка управлени ОУ1 регул тора РУН. Обмотка ОУ2 этого регул тора включена на падение напр жени участка силовой цепи генератора Г.The throttle valve of the internal combustion engine is affected by the electromagnetic fuel supply regulator, the current winding ERT of which is connected in series to the power circuit of the generator G, and the voltage winding ERN is connected to the output terminals of the controlled rectifier HC on the thyristors. The thyristor control electrodes are connected via a phase-impulse device FIO to the output terminals of a phase-sensitive PV rectifier with a series resonant circuit formed by capacitor C and windings of controlled Df1 and uncontrolled Df2 chokes. The bias winding of the throttles Dr2 is connected through a non-linear Hill converter and rectifier B1 to the output terminals of the multiplication unit of the CU. The excitation winding of the AVG generator G is connected in series with the carbon columns of the voltage regulator RUN and power regulator RUM to the output terminals of the generator G, to which the control winding OU1 of the RUN regulator is also connected. The winding ОУ2 of this regulator is connected to the voltage drop of the section of the power circuit of generator G.

Обмотки управлени регул тора мощности РУМ подключены через выпр мители В1-ВЗ соответственно к выходным зажимам: ОУЗ - блока умножени БУ, ОУ4 - к выходным зажимам подвозбудител ГШ, ОУ5 - измерите л активной мощности нагрузки ИАМ в силовой цепи генератора СГ.The control windings of the power regulator RUM are connected via rectifiers В1-ВЗ respectively to the output terminals: ОУЗ - multiplication unit БУ, ОУ4 - to the output terminals of the exciter GSH, ОУ5 - measure the active power of the IAM load in the power circuit of the SG generator.

Измеритель мощности нагрузки генератора Г представл ет собой два каскадно включенных магнитных усилител -модул тора М и блока умножени БУ, собранных по мостовой схеме. Обмотка управлени модул тора М включена последовательно в корную цепь генератора Г. К выходной диагонали моста модул тора М подключены рабочие обмотки блока умножени БУ. Обмотка управлени блока БУ подключена через нелинейный преобразователь НП2 к зажимам генератора Г.The load power meter of the generator G consists of two cascade-connected magnetic amplifiers - modulator M and the multiplier unit BU, assembled in a bridge circuit. The control winding of the modulator M is connected in series to the core circuit of the generator G. To the output diagonal of the bridge of the modulator M, the working windings of the multiplier of the CU are connected. The control winding of the control unit of the control unit is connected via a non-linear converter NP2 to the terminals of the generator G.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При отборе мощности на переменном токе стабильной частоты выключатель К включен, закорачива рабочую обмотку управл емого дроссел Др2.When selecting a power at a constant-current alternating current, the switch K is turned on, shorting the working winding of the controlled throttle Aq2.

Действие устройства при отклонении частоты переменного тока от резонансной частоты контура, образованного из конденсатора С и обмотки неуправл емого дроссел Др1, направлено на такое изменение тока в обмотке напр жени электромагнитного регул тора подачи топлива, при котором частота тока (а следовательно, скорость вращени двигател внутреннего сгорани ) оставались бы на неизменном уровне.The device acts when the alternating current frequency deviates from the resonant frequency of the circuit formed from capacitor C and the winding of the uncontrolled throttle Dd1, which is directed to such a change in the current in the voltage winding of the electromagnetic fuel supply regulator, at which the frequency of the current burn) would remain at a constant level.

Так, например, при увеличении частоты изменение фазы управл ющих импульсом на выходе фазоимпульсного устройства ФИУ приведет к уменьшению угла управлени тиристоров , что вызовет увеличение среднегоFor example, when the frequency is increased, a change in the phase of the control pulse at the output of the phase-impulse device of the FIU will decrease the control angle of the thyristors, which will cause an increase in the average

значени выпр мленного тока в обмотке напр жени ЭРН электромагнитного регул тора подачи топлива, что приведет к уменьшению скорости вращени двигател внутреннего сгорани за счет уменьшени подачи топлива в двигатель.the values of the rectified current in the winding of the voltage of the ESD electromagnetic regulator of the fuel supply, which will reduce the rotational speed of the internal combustion engine by reducing the fuel supply to the engine.

В режиме поддержани стабильной скорости вращени двигател ДВС обеспечена возможность отбора мощности и на посто нном токе.In the mode of maintaining a stable rotational speed of the engine of the internal combustion engine, the possibility of power take-off and at a direct current is provided.

Действие устройства при этом направлено на формирование у генератора Г внешней характеристики , состо щей (см. фиг. 2, б) из участка повышени выходного напр жени генератора в функции тока нагрузки АБ; участка посто нства мощности нагрузки БВ; участка посто нства тока нагрузки BE.The operation of the device is aimed at the formation of an external characteristic of the generator G, consisting (see Fig. 2, b) of the section for increasing the output voltage of the generator as a function of the load current AB; plot power station load BV; plot of the current load current BE.

Повышение напр жени на зажимах генератора Г в функции тока нагрузки достигаетс с помощью угольного регул тора напр жени РУН.The increase in voltage at the terminals of the generator G as a function of the load current is achieved by means of a carbon voltage regulator RUN.

При этом за счет компенсации падени напр жени в питающих кабел х повышаетс точность поддержани напр жени на зажимах потребител .At the same time, by compensating for the voltage drop in the power supply cables, the accuracy of voltage maintenance at the customer terminals is increased.

Начина с точки Б, котора соответствует максимальной мощности двигател внутреннего сгорани , в работу вступает угольный регул тор мощности РУМ.Starting from point B, which corresponds to the maximum power of the internal combustion engine, the coal power regulator RUM comes into operation.

Управление регул тором РУМ осуществл етс обмотками ОУЗ - ОУ5.The control of the RUM regulator is carried out by windings of ОУЗ - ОУ5.

Обмотка ОУЗ питаетс выходным токо.м измерител нагрузки посто нного тока, содержащего модул тор и блок умножени . Модул тор М преобразует ток генератора Г в пропорциопальное напр жение переменного тока, которое используетс дл питани блока умножени БУ. Учитыва , что ток в обмотке управлени блока умножени пропорционален выходному напр жению генератора Г, выходное напр жение блока умножени пропорционально электрической мощности нагрузки генератора Г.The winding of the ACC is powered by an output current of a direct current load meter containing a modulator and a multiplication unit. The modulator M converts the generator current G into a proportional proportional AC voltage, which is used to power the multiplier of the CU. Considering that the current in the control winding of the multiplication unit is proportional to the output voltage of the generator G, the output voltage of the multiplication unit is proportional to the electrical power of the generator load G.

При неизменной скорости вращени ДВС напр жение на выходных зажимах подвозбудител неизменно. Ампер-витки, создаваемые обмоткой ОУ4, подключенной через выпр митель к подвозбудителю, будут также неизменными .With a constant speed of rotation of the internal combustion engine, the voltage at the output terminals of the driver is constant. The ampere turns created by the OU4 winding, connected via a rectifier to the sub-agent, will also be unchanged.

С помощью обмотки ОУЗ, осуществл ющей отрицательную обратную св зь по мощности нагрузки, будет обеспечено формирование гиперболического участка БВ внешней характеристики генератора Г, соответствующего максимальному значению мощности, развиваемойWith the help of the OZZ winding, which provides negative feedback on the power of the load, the formation of the hyperbolic section BV of the external characteristic of the generator G, corresponding to the maximum value of the power developed

две.two.

При одновременном отборе мощности на посто нном и переменном токе благодар действию обмотки ОУ5 ток в которой пропорционален активной мощности нагрузки перемен ного тока, уставка регул тора РУМ будет измен тьс .With simultaneous selection of power in direct and alternating current due to the action of the OU5 winding, the current in which is proportional to the active load power of the alternating current, the setpoint of the RRM controller will change.

Так, например, будет формироватьс участок Б В (Е ), что исключит перегрузку ДВС. Характеристика нелинейного преобразовател НП2 в цепи обмотки управлени блока умножени БУ, измерител напр жени генератора Г рассчитана таким образом, что при значени х Uf UB (Us - напр жение в точке В) нелинейный преобразователь НП2 работает , как пропорциональное звено.Thus, for example, a section B B (E) will be formed, which will exclude the overload of the internal combustion engine. The characteristic of the nonlinear converter NP2 in the control winding circuit of the multiplication unit BU, the generator voltage meter G is designed so that at Uf UB (Us is the voltage at point B) the nonlinear converter NP2 works as a proportional link.

При значени х U t/в благодар действию НП2 на обмотку управлени блока БУ поступает посто нный сигнал, в св зи с чем сигнал на выходе этого блока будет пропорционален только току пагрузкп генератора Г. Т. е. регул тор мощности при указанных значени х выходного напр жени гене15атора Г вырождаетс в регул тор тока, обеспечива формирование участка посто нства тока BE.At U t / values, due to the effect of NP2, a constant signal is received on the control winding of the CU unit, and therefore the signal at the output of this block will be proportional to the generator load current generator G. Ie, the power regulator at the specified output values the voltage of the generator G degenerates into the current regulator, ensuring the formation of a section of the constant current BE.

При отборе мощности только па посто нном токе выключатель К выключен.When the power is taken only by a direct current, the switch K is turned off.

Действие устройства D этом режиме пш равлено на формирование оптимальной регул торной характеристики двигател внутреннего сгорани и создание положительной динамической монщости, обеспечивающей новышение скорости вращени ДВС до номинального значени при ударном набросе нагрузки.The effect of device D on this mode is to form the optimal control characteristics of the internal combustion engine and to create a positive dynamic model, which will increase the rotational speed of the internal combustion engine to its nominal value during shock loading.

Онтимальна регул торна характеристика бж двигател внутреннего сгорани (см, фнг. 2, а) характеризуетс тем, что уровень скорости вращени ДВС нрн холостом ходе и малых нагрузках ноннжен, что способствует увеличению моторесурса и экономии тон. , а при дальнейшем увеличении отбираемой от две мощности оптимальна регул торна характеристика совнадает с характеристикой бб миннмального расхода топлива (аа - внешн характеристика дв гател ).The optimal regulating characteristic of an internal combustion engine BZ (cm, fng. 2, a) is characterized by the fact that the level of rotational speed of an internal combustion engine is not idle and low load is non-effective, which contributes to an increase in motor life and economy of tone. , and with a further increase in power output from two, the optimal control characteristic coincides with the characteristic bb of the minimum fuel consumption (aa is the external characteristic of the engine).

В св зи с этим, Ирм холостом ходе установки контур последовательного резонанса, образованный конденсатором С и обмотками дросселей Др1 и Др2 настраиваетс путем изменени емкости конденсатора С на необходимую пониженную частоту.In connection with this, the Irm idling of the installation, the series resonant circuit formed by the capacitor C and the windings of the throttles Dr1 and Dr2 is tuned by changing the capacitance of the capacitor C to the required reduced frequency.

При увеличении мощности нагрузки генератора Г контур носледовательного резонанса автоматически нерестраиваетс за счет питани обмотки подмагничивани управл емого дроссел Др2 выходным током блока умножени БУ. Этим достигаетс изменение скорости вращени ДВС в функции мощности нагрузки генератора Г. Благодар нелинейному преобразователю НП1 в цепи обмотки подмагничивани дроссел Др2 зависимости (,;д /(..Уд) придаетс нелинейный характер.When increasing the load power of the generator G, the successive resonance circuit is automatically unresponsive due to the supply of the bias winding of the controlled throttle Dr 2 with the output current of the multiplication unit BU. This achieves a change in the rotational speed of the internal combustion engine as a function of the load power of the generator G. Due to the nonlinear converter NP1 in the winding circuit, the throttles Dro2 of the dependence (,;

соответствующий оптнмальпой регул торной характеристике.corresponding to the optical control characteristic.

Г1оложительна динамическа мониюсть образуетс благодар питанию обмотки ОУ4 регул тора РУМ выходным напр жением нодвозбудител ПВ, завис щим от скорости вращени .G1 positive dynamic is formed due to the powering of the winding OU4 of the RUM regulator by the output voltage of the PV exciter depending on the speed of rotation.

При набросе нагрузки, превышающей без ограничени мощность ДВС, снижение иапр жени генератора Г по гиперболическому закон-/ обеспечиваетс на уровне, соответствуюш .ем текунтему значению скорости вращени ДВС. При этом создаютс услови дл повышенп скорости вращени ДВС до требуемого значеии .In case of a load increase exceeding the power of the internal combustion engine without limitation, the reduction of generator generator voltage G by the hyperbolic law - / is provided at the level corresponding to the current value of the rotation speed of the internal combustion engine. This creates conditions for increasing the speed of rotation of the internal combustion engine to the desired value.

Г1 р е д мет изобретени G1 of the invention

Устройство дл автоматического унравлени автономной электроэнергетической установкойDevice for automatic control of autonomous electric power installation

с генераторами посто нного и переленного тока и нрнводным двигате.лем впутреипего сгоранн . содержащее электромагнитный регул тор подачи топлива, токова обмотка которого включена в корную цепь геператораwith generators of direct and transient current and motor drive. containing an electromagnetic regulator of fuel supply, the current winding of which is included in the main circuit of the heater

посто нного тока, фазочувствительный выпр митель с контуром последовательного резонанса , .управл емый вьшр митель, регул торы напр женн и мощности, измеритель активиой МОИ1НОСТП. модул тор, блок умножени и нелинейные преобразователи, о т л и ч а ю щ е ес тем, ччо, с цс;1ыо упроп1еии и повышени надежности, обмотка управлепп блока умножени подключена через нелннейпый нреобразователь к зажимам генератора посто нного тока, в корную ii.ui. (которого включена обмотка управлени :„одул тора, по выходу соедннеииого с рабочими обмотками блока умножени , выходные зажнмы которого через выпр мите.чь соединены с одной из обмоток управлени регул тора мощности, две другие обмотки регул тора также через вынр мнтелн соединены с подвозбудптелем и измерителем активной мо дпости, причем обмотка нанр жсни электромагнитного регу.ч тораdirect current, phase-sensitive rectifier with a series resonant circuit, controlled expander, voltage and power controllers, and the meter measuring system. modulator, multiplier, and nonlinear converters, which are used to increase the reliability and reliability of the multiplier unit connected to the terminals of the direct current generator, to the core ii .ui. (of which the control winding is turned on: the “modulator”, on the output of the multiplication unit with the working windings, the output terminals of which are connected to one of the control windings of the power regulator through the right-angle switch, two other windings of the regulator are also connected to the air gap and one other winding active mode meter, the winding of the electromagnetic regulator

полДачи топлива подключеиа к выходу управл емого выпр мител , но цепи управле П1 соединенному через фазоимнульсный орган с выходом фазочувствительпого выпр мптел с контуром последовательного резонанса на унравл емом дросселе, обмот1-;а ио;1магппчпвани которого через второй нелинейный преобразователь н выпр митель подключепа к выходным заж11Л1ам блока умиожеии .Field of fuel is connected to the output of the controlled rectifier, but the control circuit P1 is connected via a phase-impulse organ with the output of the phase-sensitive rectifier with a series resonant circuit on the controllable throttle, winding1- and io; zazh11L1am block of peace.

f f f f

НдкЬтNdkt

iog IceKiog IceK

Уиг 2 аUig 2 a

и г and g

Vui 25Vui 25