SU555528A1

SU555528A1 - Device for controlling the frequency of the synchronous generator

Info

Publication number: SU555528A1
Application number: SU2139902A
Authority: SU
Inventors: Петр Иванович Празднов; Александр Брониславович Сафронов
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1975-06-04
Publication date: 1977-04-25

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА(54) DEVICE FOR REGULATING FREQUENCY OF SYNCHRONOUS GENERATOR

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах цл регулировани частоты выходного напр жени синхронного генератора с приводным двигателем посто нного тока, в частности, в судовых электроэнергетических системах.The invention relates to electrical engineering and can be used in the CL systems for regulating the frequency of the output voltage of a synchronous generator with a driving DC motor, in particular, in ship electric power systems.

Известны устройства дл регулировани частоты синхронного т енератора, приводимого во вращение двигателем с блоком статического возбуждени , выполненным, например, в виде тиристорного ключа, содержащие преобразователь напр жени синхронного генератора в посто нное напр жение , пропорциональное его частоте, а также формирователь пилообразного напр жени , датчик тока возбуждени и устройство сравнени , основанные на сравнении сигналов , измен ющихс по величине в соответствии с величиной тока возбуждени приводного двигател .Devices are known for controlling the frequency of a synchronous generator, driven by an engine with a static excitation unit made, for example, in the form of a thyristor switch, containing a voltage converter of a synchronous generator into a constant voltage proportional to its frequency, as well as a sawtooth voltage driver, an excitation current sensor and a comparison device based on a comparison of signals varying in magnitude in accordance with the magnitude of the excitation current of the drive motor.

Однако такие устройства требуют наличи независимых источников питани дл корной цепи и обмотки возбуждени пр::водного двигател .However, such devices require the availability of independent power sources for the core circuit and the excitation winding for the water engine.

Этот недостаток устран етс в устройствах дл регулировани частоты синхронного генератора, приводимого во вращение двигателем с блоком статического возбуж5 дени , выполненным, например, в вице ти- ристорного ключа, содержащих основной канал регулировани , выход которого через усилитель подключен к блоку статического возбуждени , в состав которого входит фор-This disadvantage is eliminated in devices for controlling the frequency of a synchronous generator, driven by an engine with a static excitation unit, made, for example, in a vice thyristor key, containing the main control channel, the output of which is connected via an amplifier to the static excitation unit. which includes the

0 мирователь пр моугольных импульсов на входе, выход которого подключен на вход формировател пилообразного напр жени с амплитудой, пропорциональной регулируемой части периода.This is the globalizer of square-wave pulses at the input, the output of which is connected to the input of a sawtooth voltage former with an amplitude proportional to the adjustable part of the period.

Однако в таких устройствах, сочетающихHowever, in such devices combining

выпр мительный и инверторный режим формировани выходного напр жени из отрезков напр жени питающей сети и циклическое изменение углов открывани тиристоров сrectifying and inverter mode of forming the output voltage from the supply voltage segments and cyclical change of the opening angles of the thyristors from

0 повыщенной частотой, точность регулировани и быстродействие ухудшаютс инерционностью цепи управлени тиристорами, импульсного трансформатора и измерительного органа , вследствие того, что не может быть организован сигнал, управл ющий тиристорами ранее, чем через несколько миллисекунд тгосле изменени амплитуды входного сигнала . Кроме того, процесс регулировани требует работы всех элементов схемы во всех режимах, что увеличивает веро тность отка за устройства и усложн ет его схему. Цель изобретени - повышение точности регулировани частоты синхронного генератора путем исключени инерционности и повышение надежности путем осуществлени работы устройства в режиме переключени . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл регулировани частоты синхронного генератора, приводимого во враще ние двигателем с блоком статического возбуждени , выполненным, например, в виде тиристорного ключа, содержащее основной канал регулировани , выход которого через усилитель подключен к блоку статического возбуждени , состо щий из формировател пр моугольных импульсов на входе, выход которого подключен на вход формировател пилообразного напр жени с амплитудой, пропорциональной регулируемой части перио да, снабжено дополнительным каналом ре- гулировани , работающим в... режиме переклю чени с основным каналом, входным сепаратором , вход которого подключаетс на напр { ление генератора, а выход - на входы основного и дополнительного каналов регулировани , причем основной канал регулировани снабжен вторым формирователем 1;рЯМО ТОЛЬЕЫХ ИМПуЛЬСОВ. ВХОД КОТОРОГО подключен на выход формировател пилообразного напр жени , а выход вл етс выхоцоь основного канала регулировани ; дополнительный канал выполнен в виде пос. едоватольно соединенных б.пока статического напр жени , порогового элемента и блокинг-формировател , выход которого поцк.чючен на вход усилител блока статмческого возбуждени . lia фиг. 1 изображена блок-с хема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - времен- па диаграмма, по сн юща работу основного канала регулировани устройства; на фиг. 3 - принципиальна электрическа схема устройства, Устройство дл регулировани частоты си:-1хрошюго генератор 1 содержит синхронный генератор 1, приводимый во вращение двигателем 2 с устройством дл его статического возбрхдени 3, выполненным, например, в виде тиристорного ключа, и основной канал регулировани 4. В состав канала 4 входит формирователь пр моугольных импульсов 5. выход которго подключен на вход формировател пилообразного напр жени 6 с амплитудой, пропорционал ной регулируемой части периода, а выход формировател пилообразного напр жени 6 на вход формировател пр моугольных импульсов 7. Дл повышени точности регулировани частоты синхронного генератора 1 и повышени надежности устройства последнее снабжено дополнительным каналом регу.пировани 8, работающим в режиме переключени с основным каналом 4. В состав канала входит система стабилизации напр жени 9 канала 8, вход которой подключен . на напр жение генератора 1 через пороговый элемент 10, выход которого подключен на вход блокинг-формировател 11. При этом предлагаемое устройство выполнено с входным сепаратором 12, вход которого подключен на напр жение генератора 1.. а выход - на независимые основной 4 и дополнительный 8 каналы регулировани . Выход формировател пр моугольных импульсов 7 и выход блокинг-формировател 11 подключены через усилитель 13 на обмотку возбуждени приводного двигател 2. Входной сепаратор 12 (см. фиг. 3) содержит понижающие трансформаторы 14 и 15 с двухполупериодным выпр млением и измерительный трансформатор 16. Усилитель 13 содержит составной транзистор 17 и трансформатор 18. При номинальном или превращающем но-« минальное значении частоты напр жение синхронного генеоатооа 1 через понижающий трансформатор 14 сепаратора 12 подаетс в основной канал регулировани 4 на формирователь пр моугольных импульсов 5, образующий пр моугольные импульсы , равные по длительности половине периода Т напр жени синхронного генератора . Выход формировател 5 подключен на вход формировател пилообразного напр жени 6 с амплитудой, пропорциональной регулируемой части периода Т , а выход формировател 6 - на вход формировател пр моугольных импульсов 7 дл повышени коэс)фициента усилени выходного импульса . С выхода Формировател 7 импульс подаетс на составной транзистор 17 усилител 13, коллекторный нагрузой которого вл етс обмотка возбуждени двигател 2. При номинальном или повышенном значении частоты напр жени генератора 1 в дополнительном канале 8 поооговый элемент 10 открыт, и блокинг-формирователь ц не может организовать отпирающий сигнал тиристорного ключа 3. При увеличении частоты напр жени генератора 1 возрастает слктельЕость импульса напр жение: формировател 5 ( U ) и увеличиваетсн продолжительность импульса напр жени формировател пилообразного напр жени 6 ( LT ). Это вызывает увеличение импульса напр жени формировател пр моугольных импульсов 7 ( U-, ) и возрастание тока в обмотке возбуждени двигател 2, что вызывает уменьшение скорости его вращени . При уменьшении частоты напр жени генератора 1 вступает в действие дополнительный канал регулировани 8. Возбужде ние двигател 2 в этом случае осуществл етс через понижающий трансформатор 18 усилител 13 с помощью управл емого тиристорного ключа 3. При восстановлении частоты генератора 1 тиристоркый ключ 3 не получает отпирающий сгтгнал и канал регулировани 8 отключаетс . Отпирающий сигнал формируетс с помощью измеритель ного трансформатора 16, подключенного на напр жение генератора 1. Питание канала регулировани 8 обеспечиваетс трансформа тором 15, причем одна из его вторичных обмоток подключена на систему стабилизации напр жени 9 канала 8. Измерительным элементом канала 8, реагирующим на снижение частоты генератора, вл етс поро говый элемент 10. При уменьшении частоты напр жени генератора 1 ниже уставки срабатывани порогового элемента Ю последний, закрываетс и на выходе его по вл етс напр жение. При этом на выходе блокинг-формировател 11 по вл етс импульс, открывающий тиристорный кпюч 3 через усилитель 13. На обмотку возбуждени двигател 2 поступает импульс от трансформатора 18, пропорциональный умен шению частоты напр жени генератора 1, Зто вызывает уменьшение тока возбуждени двигател 2 и увеличивает скорость его вращени . Регулирование частоты напр жени генератора с помощью двух независимых каналов регулировани - основного и дополнительного , работающих в пропорциональном широтно-импульсном режиме, позвол ет избежать инерционность системы регулировани частоты синхронного генератора , повысить точность регулировани и быстродействие устройства. Кроме того, работа устройства в режиме переключени существенно повышает его надежность и упрощает его обслуживание, настройку и ремонт. ормула изобретени Устройство дл регулировани частоты синхронного генератора, приводимого во вращение двигателем с блоком статического возбуждени , выполненным, например, в виде тиристораого ключа, содержащее основной канал регулировани , выход которого через усилитель подключен к блоку статического возбуждонн ,состо щий из формировател пр моугол)ных импульсов ка входе, выход которого подключен на вход формировател пилообразного напр жени с амплитудой , пропорциональной регулируемой части периода, отличающеес тем, что, с целью повышени точности путем исключени инерционности и надежности иутем осуществлени работы в режиме переключени , оно снабжено дополнительным каналом регулировани , работающим в режиме переключени с основным каналом, входным сэпаратором, вход которого подключаетс на напр жение генератора , а выход - на Ьходы основного и дополнительного каналов регулировани , причем основной канал регулировани снабжен вторым формирователем пр моугольных импульсов , вход которого подключен на выход формировател пилообразного напр жени , а выход вл етс выходом основного канала регулировани ; дополнительный канал выполнен в виде последовательно соединенных блока статического напр жени , порогового элемента и блокинг-формировател , выход которого подключен на вход усилител блока статического возбуждени . Increased frequency, control accuracy and speed are degraded by the inertia of the thyristor control circuit, the pulse transformer and the measuring unit, because the signal controlling the thyristors cannot be organized in less than a few milliseconds after the input signal amplitude changes. In addition, the adjustment process requires the operation of all circuit elements in all modes, which increases the likelihood of failure of devices and complicates its design. The purpose of the invention is to improve the frequency control accuracy of the synchronous generator by eliminating inertia and improving reliability by operating the device in the switching mode. The goal is achieved by the fact that a device for controlling the frequency of a synchronous generator, driven by a motor with a static excitation unit, made, for example, in the form of a thyristor switch, contains the main control channel, the output of which through an amplifier is connected to the static excitation unit a rectangular pulse generator at the input, the output of which is connected to the input of the sawtooth voltage former with an amplitude proportional to the adjustable part of the period, is supplied but with an additional control channel operating in the switching mode with the main channel, the input separator, the input of which is connected to the generator voltage and the output to the inputs of the main and additional control channels, the main control channel being equipped with the second driver 1 ; POWER OF PULSES. The INPUT OF WHICH is connected to the output of the sawtooth voltage former, and the output is the output of the main control channel; additional channel is designed as pos. One of the only ones connected together is a static voltage, a threshold element and a blocking former, the output of which is connected to the input of the amplifier of the static excitation unit. lia fig. 1 shows a block with a heme of the proposed device; in fig. 2 - time diagram, explaining the operation of the main channel of control of the device; in fig. 3 is a circuit diagram of the device; The device for frequency control b: -1-generator 1 includes a synchronous generator 1 driven by motor 2 with a device for its static excitation 3, made for example in the form of a thyristor switch, and the main control channel 4. Channel 4 includes a square pulse shaper 5. The output of which is connected to the input of the sawtooth voltage former 6 with an amplitude proportional to the adjustable part of the period, and the output of the saw voltage generator 6 voltage 6 to the input of the square wave pulse shaper 7. To increase the frequency control accuracy of the synchronous generator 1 and increase the reliability of the device, the latter is equipped with an additional control channel 8 operating in switching mode with the main channel 4. The voltage stabilization system is included in the channel 9 channel 8, the input of which is connected. to the voltage of the generator 1 through the threshold element 10, the output of which is connected to the input of the blocking generator 11. In this case, the proposed device is made with the input separator 12, the input of which is connected to the voltage of the generator 1 .. and the output to the independent primary 4 and additional 8 control channels. The output of the rectangular pulse generator 7 and the output of the blocking generator 11 are connected via an amplifier 13 to the excitation winding of the drive motor 2. The input separator 12 (see Fig. 3) contains step-down transformers 14 and 15 with a full-wave rectification and a measuring transformer 16. Amplifier 13 contains a composite transistor 17 and a transformer 18. At the nominal or converting but-nominal frequency value, the voltage of the synchronous geneoato 1 through the step-down transformer 14 of the separator 12 is fed to the main channel 4 on the shaper of the rectangular pulses 5, forming rectangular pulses equal in duration to the half of the period T of the voltage of the synchronous generator. The output of the former 5 is connected to the input of the sawtooth voltage former 6 with an amplitude proportional to the adjustable part of the period T, and the output of the former 6 to the input of the rectangular pulse former 7 to increase the gain of the output pulse. From the output of Shaper 7, a pulse is applied to the composite transistor 17 of the amplifier 13, whose collector load is the field winding of the motor 2. At a nominal or increased frequency value of the voltage of the generator 1 in the additional channel 8, the booster element 10 is open unlocking signal of the thyristor key 3. With increasing frequency of the voltage of the generator 1, the pulse voltage increases: the driver 5 (U) and the duration of the pulse voltage of the forms increases iroverm sawtooth voltage 6 (LT). This causes an increase in the voltage pulse of the rectangular pulse generator 7 (U-,) and an increase in the current in the excitation winding of the motor 2, which causes a decrease in its rotational speed. When the frequency of the voltage of the generator 1 decreases, an additional control channel 8 comes into action. In this case, the motor 2 is excited via the step-down transformer 18 of the amplifier 13 by means of a controlled thyristor switch 3. When the frequency of the generator 1 is restored, the thyristor switch 3 does not receive the triggering signal and control channel 8 is turned off. The unlocking signal is generated using a measuring transformer 16 connected to the voltage of the generator 1. The control channel 8 is powered by a transformer 15, and one of its secondary windings is connected to the voltage stabilization system 9 of the channel 8. The measuring element of the channel 8 reacts to a decrease generator frequency, is the threshold element 10. When the frequency of the voltage of generator 1 is lower than the setpoint of the threshold element Yu, the latter closes and at its output appears e. At the output of the blocking generator 11, a pulse appears that opens the thyristor terminal 3 through the amplifier 13. The excitation winding of the motor 2 receives a pulse from the transformer 18 proportional to a decrease in the frequency of the generator 1, this causes a decrease in the excitation current of the engine 2 and increases its rotational speed. Adjusting the frequency of the generator voltage using two independent control channels, primary and secondary, operating in proportional pulse-width mode, makes it possible to avoid the inertia of the frequency control system of the synchronous generator, to improve the control accuracy and speed of the device. In addition, the operation of the device in the switching mode significantly increases its reliability and simplifies its maintenance, configuration and repair. The formula of the invention A device for controlling the frequency of a synchronous generator, driven by an engine with a static excitation unit, made, for example, in the form of a thyristor key, containing the main control channel, the output of which through an amplifier is connected to a static exciter unit, consisting of a right angle driver pulses at the input, the output of which is connected to the input of the sawtooth voltage shaper with an amplitude proportional to the adjustable part of the period, characterized in that The goal of increasing accuracy by eliminating inertia and reliability and by working in the switching mode, it is equipped with an additional control channel operating in the switching mode with the main channel, an input separator whose input is connected to the generator voltage, and the output to the inputs of the main and additional control channels , the main control channel is provided with a second square-wave former, the input of which is connected to the output of the saw-tooth former, and the output is the output of the main control channel; the additional channel is made in the form of a series-connected static voltage block, a threshold element and a blocking generator, the output of which is connected to the input of the static excitation unit amplifier.