SU896737A1

SU896737A1 - Method of control of induction thyratron generator

Info

Publication number: SU896737A1
Application number: SU792841143A
Authority: SU
Inventors: Павел Юрьевич Грачев; Михаил Леонидович Костырев; Петр Антонович Кунцевич; Виктор Данилович Загоруйко
Original assignee: Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева; Научно-Производственное Объединение "Циклон"
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1982-01-07

Description

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ(54) METHOD OF CONTROL OF ASYNCHRONOUS VENTILATOR GENERATOR

II

Изобретение относитс к получению и преобразованию электроэнергии, а именно к способам управлени генераторами с частотой тока, не пропорциональной частоте вращени вала.The invention relates to the production and conversion of electric power, and specifically to methods for controlling generators with a frequency that is not proportional to the frequency of rotation of the shaft.

Известны способы управлени асинхронными генераторами с вентильными преобразовател ми , напр жение которых стабилизируют воздействием на частоту тока статора в функции отклонени выходного напр жени от заданного 1.There are known methods for controlling asynchronous generators with valve converters, the voltage of which is stabilized by acting on the stator current frequency as a function of the output voltage deviation from the set point 1.

Недостатком такого управлени вл етс возможность развозбуждени генератора при резких значительных изменени х нагрузки и малый диапазон частот вращени в системах с соизмеримой мощностью приводного двигател .The disadvantage of such a control is the possibility of initiating the generator with sudden large changes in load and a small range of rotational frequencies in systems with comparable drive motor power.

Известен также способ управлени асинхронным вентильным генератором (АВГ), при котором частота тока статора регулируетс в функции отклонени выходного напр жени от заданного, а стабилизаци частоты выходного напр жени осуществл етс посредством полупроводникового преобразовател стабильной частоты, к зажимам посто нного тока которого подключают аккумул торную батарею 2.There is also known a control method for an asynchronous valve generator (AUG), in which the stator current frequency is controlled as a function of output voltage deviation from a predetermined frequency and the output voltage frequency is stabilized by means of a stable frequency semiconductor converter, to which a battery is connected to DC terminals. 2

Управление генератором в соответствии с указанным способом приводит к хорощим результатам в том случае, когда мощность приводного двигател значительно превыщает мощность, отдаваемую генератором в нагрузку. В услови х, когда мощность нагрузки соизмерима с мощностью приводного двигател , котора измен етс с изменением частоты вращени вала (как, например , на ветроэлектрических станци х), такой способ управлени приведет к торможению приводного двигател , снижению The generator control in accordance with this method leads to good results in the case when the power of the drive engine significantly exceeds the power delivered by the generator to the load. Under conditions where the load power is commensurate with the power of the drive engine, which varies with the frequency of rotation of the shaft (as, for example, at wind power stations), this method of control will result in braking of the drive engine, reducing

10 частоты вращени вала ниже минимальной рабочей частоты вращени , если мощность нагрузки превышает максимальную мощность приводного двигател , и, как следствие , выходу всей установки из рабочего10 shaft speeds below the minimum operating speed, if the load power exceeds the maximum power of the drive motor, and, as a result, the entire installation comes out of the working

5 режима.5 modes.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ управлени асинхронным вентильным генератором, включающим асинхронную машину, вентильный преобразователь регулируемой частоты, вентильныйClosest to the present invention is a method of controlling an asynchronous valve generator, including an asynchronous machine, a variable frequency valve converter, a valve generator.

20 преобразователь стабильной частоты и аккумул торную батарею, включенную на выходе вентильного преобразовател регулируемой частоты, путем регулировани частоты20 stable frequency converter and a battery included at the output of a variable frequency valve converter by adjusting the frequency

тока статора асинхронной машины воздействием на преобразователь регулируемой частоты и стабилизации частоты напр жени на нагрузке воздействием на преобразователь стабильной частоты 3.the stator current of the asynchronous machine by acting on the adjustable frequency converter and stabilizing the frequency of the voltage on the load by acting on the converter of a stable frequency 3.

В услови х, когда мощность нагрузки соизмерима с мощностью приводного двигател , котора измен етс с изменением частоты вращени вала, известный способ управлени приведет к торможению приводного двигател , снижению частоты вращени вала ниже минимальной рабочей частоты вращени , если мощность нагрузки превышает максимальную мощность приводного двигател , и, как следствие выходу всей установки из рабочего режима.Under conditions where the load power is commensurate with the power of the drive motor, which varies with the frequency of rotation of the shaft, a known control method will result in braking of the drive motor, reducing the frequency of rotation of the shaft below the minimum operating frequency, if the load power exceeds the maximum power of the drive motor, and, as a consequence, the exit of the entire installation from the operating mode.

Цель изобретени - расширение диапазона рабочих частот враш,ени вала генератора при обеспечении требуемой стабильности вь ходного напр жени в услови х соизмеримости мощности нагрузки и приводного двигател .The purpose of the invention is to expand the range of operating frequencies of the generator shaft, while ensuring the required stability of the input voltage under conditions of commensurability of the load power and the drive motor.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе управлени асинхронным вентильным генератором, включаюн-1.им асин: .ронную машину, вентильный преобразователь регулируемой частоть, вентильный преобразователь стабильной частоты и аккумул торную батарею, включенную на выходе вентильного преобразовател регулируемой частоты, путем регулировани частоты тока статора асинхронной машины воздействием на преобразователь регулируемой частоты и стабилизации частоты напр жени на нагрузке воздействием на преобразователь стабильной частоты определ ют .макси.мальную мош,ность приводного двигател и измер ют действительную мощность , вырабатываемую генератором, сравнивают полученные величины и регулирование частоты тока статора асинхронной машины осуществл ют сигналом, пропорциональным величине рассогласовани , кроме того, измер ют напр жение на выходе вентильного преобразовател стабильной частоты , сравнивают его с заданным напр жением и регулируют коэффициент передачи вентильного преобразовател стабильной частоты сигналом, пропорциональным величине рассогласовани .The goal is achieved by the fact that in the method of controlling an asynchronous valve generator, I turn on the asyn: machine, valve converter with adjustable frequency, valve converter with stable frequency and battery, connected at the output of the converter converter with adjustable frequency, by adjusting the frequency of the current the stator of an asynchronous machine by acting on an adjustable frequency converter and stabilizing the frequency of the voltage on a load by acting on a stable frequency converter The meters determine the maximum power of the drive motor and measure the actual power generated by the generator, compare the values obtained and adjust the frequency of the stator current of the asynchronous machine using a signal proportional to the magnitude of the error. In addition, the voltage at the output of the valve converter is measured. stable frequency, compare it with a predetermined voltage and adjust the transfer coefficient of the stable frequency converter by a signal proportional to the value of by agreement

Кроме того, измер ют ЭДС аккумул торной батареи, сравнивают ее с заданной и дополнительно регулируют частоту тока статора синхронной мащины сигналом, пропорциональным величине рассогласовани .In addition, the emf of the battery is measured, compared to the set one, and the frequency of the stator current of the synchronous masking is additionally controlled by a signal proportional to the magnitude of the error.

При этом максимальную мощность приводного двигател определ ют путем измерени скорости вращени вала асинхронной мащины и преобразовани ее по характеристике Р f(n), где Р - максимальна мощность приводного двигател ; п -скорость вращени вала.In this case, the maximum power of the drive motor is determined by measuring the speed of rotation of the shaft of the asynchronous maschine and transforming it according to the characteristic P f (n), where P is the maximum power of the drive motor; n is the speed of rotation of the shaft.

На фиг. 1 приведена функциональна блок-схема дл осуществлени способа управлени асинхронным вентильным генератором (АВГ) ветроэлектрической установки; на фиг. 2 - зависимость максимальной мощности приводного двигател от скорости вращени вала.FIG. 1 is a functional block diagram for implementing a method for controlling an asynchronous valve generator (AVG) of a wind power plant; in fig. 2 shows the dependence of the maximum power of the drive motor on the speed of rotation of the shaft.

На схеме показаны приводной ветродвигатель 1, который приводит во вращение вал асинхронной мащины, асинхронна машина 2, вл юша с генератором электроэнергии , полупроводниковый преобразователь 3 регулируемой частоты (ПРЧ), осуществл ющий функцию регулировани частоты тока статора асинхронной мащины, аккумул торна батаре 4, полупроводниковый преобразователь 5 стабильной частоты (ПСЧ) с измен емым коэффициентом передачи по напр жению, осуществл ющийThe diagram shows a driven wind turbine 1 that drives an asynchronous masking shaft, an asynchronous machine 2, is an electric generator, an adjustable frequency semiconductor converter 3 (PRC) that performs the function of adjusting the stator current frequency of the asynchronous masking battery 4, semiconductor a stable frequency converter (PRN) 5 with variable voltage gain carrying

функцию стабилизации частоты и амплитуды выходного напр жени АВГ, выходные клеммы 6 АВГ, к которым подключаетс нагрузка , датчик 7 частоты вращени вала, расположенный на валу асинхронной машины 2the function of stabilizing the frequency and amplitude of the output voltage of the AUG, output terminals 6 of AUG to which the load is connected, the sensor 7 of the shaft rotation frequency located on the shaft of the asynchronous machine 2

(может быть использован тахогенератор посто нного или переменного тока), функциональный преобразователь 8, преобразующий информацию о скорости вращени вала в информацию о величине требуемой лющности АВГ, датчик 9 действительной(a tachogenerator of direct or alternating current can be used), a functional transducer 8, which converts information about the speed of rotation of the shaft into information about the magnitude of the desired lushness of AVG, sensor 9

5 мощности АВГ, устройство 10 сравнени , полупроводниковый регул тор 11, формирующий сигнал управлени мощностью АВГ, датчик 12 выходного напр жени АВГ, полупроводниковый регул тор 13, формирующий сигнал управлени коэффициентом передачи по напр жению ПСЧ, устройство 14 сравнени , датчик 15 ЭДС аккумул торов 4, устройство 16 сравнени , регул тор 17, формирующий сигнал управлени частотой ПРЧ, блок 18 регулировани мощности5 AVG power, comparison device 10, semiconductor controller 11, generating AVG power control signal, AVG output voltage sensor 12, semiconductor regulator 13, generating transmission gain control signal for voltage gain, comparison device 14, battery EMF sensor 15 4, the comparator device 16, the controller 17, which generates the IFC frequency control signal, the power control unit 18

5 АВГ, блок 19 обратной св зи по ЭДС аккумул торов , блок 20 стабилизации выходного напр жени АВГ.5 AUG, block 19 of feedback on the EMF of batteries, block 20 of stabilization of the output voltage AUG.

Зависимость (фиг. 2) максимальной мощности приводного ветродвигател от частоты вращени вала имеет вид непрерывной кривой. Эта характеристика однозначна дл каждого отдельного ветродвигател . Поэтому дл определени максимальной мощности приводного двигател в этом случае достаточно получать информацию оThe dependence (Fig. 2) of the maximum power of a driven wind turbine on the frequency of rotation of the shaft has the form of a continuous curve. This characteristic is unambiguous for each individual wind turbine. Therefore, to determine the maximum power of the drive engine in this case, it is sufficient to obtain information about

, частоте вращени вала. На фиг. 2 Р - максимальна мощность ветродвигател в относительных единицах; п - частота вращени вала в относительных единицах. Целесообразный закон изменени мощности АВГ показан на фиг. 2 пунктиром. Этаthe frequency of rotation of the shaft. FIG. 2 Р - maximum power of a wind turbine in relative units; n is the frequency of rotation of the shaft in relative units. The expedient law for varying the power of AVH is shown in FIG. 2 dotted line. This

0 функци реализуетс с помощью функционального преобразовател 8 (фик. 1). Величина выходной мощности АВГ поддерживаетс с необходимой точностью равной выходной величине функционального преобразовател путем введени отрицательной обратной св зи по выходной мощности генератора .The 0 function is implemented using the functional converter 8 (Fig. 1). The output power of the AVG is maintained with the necessary accuracy equal to the output value of the functional converter by introducing negative feedback on the output power of the generator.

При снижении частоты вращени вала генератора ниже номинальной и соответственноч снижении мощности, вырабатываемой АВГ, необходимо восполнить недостаток электрической мощности, отдаваемой в нагрузку, за счет энергии аккумул торной батареи и таким образом стабилизировать напр жение на нагрузке. Это осуществл етс воздействием на коэффициент передачи преобразовател 5 стабильной частоты следующим образом.By reducing the frequency of rotation of the generator shaft below the nominal value and, accordingly, reducing the power generated by the AUG, it is necessary to compensate for the lack of electrical power supplied to the load due to the battery energy and thus stabilize the voltage on the load. This is done by affecting the transmission coefficient of the stable frequency converter 5 as follows.

При снижении мощности, отдаваемой АВГ в автономную нагрузку, напр жение на нагрузке начинает уменьщатьс . Отрицательна обратна св зь по напр жению (блок 20, фиг. 1) воздействует на преобразователь 5 стабильной частоты таким образом, что коэффициент передачи по напр жению его увеличиваетс (такое управление может быть реализовано, например, щиротно-импульсным регулированием напр жени преобразовател ). Это приводит к тому, что увеличиваетс отдача мощности аккумул торов в нагрузку или уменьшаетс мощность, расходуема на зар д. Баланс мощности в системе восстанавливаетс и напр жение на нагрузке стабилизируетс .When the power delivered by an AVG to an autonomous load decreases, the voltage across the load begins to decrease. Negative feedback over voltage (block 20, fig. 1) acts on the stable frequency converter 5 in such a way that its transmission coefficient on the voltage increases (such control can be realized, for example, by the pulse-voltage control of the converter voltage). This leads to an increase in the power output of the batteries to the load or a decrease in the power consumed in charge. The power balance in the system is restored and the voltage on the load stabilizes.

Если мощность нагрузки .меньще мо1Дности АВГ, вырабатываемой в соответствии с изменением максимальной мощности ветродвигател 1, а аккумул торы зар жены, то необходимо снизить мощность, вырабатываемую асинхронной машиной. Это осуществл етс регулированием частоты тока асинхронной машины 2 в функции отклонени ЭДС аккумул торов от заданной, которое реализуетс блоком 19 обратной св зи (фиг. I).If the power of the load is less than the capacity of the AUG, produced in accordance with the change in the maximum power of the wind turbine 1, and the batteries are charged, then it is necessary to reduce the power produced by the asynchronous machine. This is accomplished by adjusting the frequency of the current of the asynchronous machine 2 as a function of deviating the emf of the batteries from the given one, which is implemented by the feedback unit 19 (Fig. I).

Использование предлагаемого способа позволит максимально использовать энергию приводного двигател в широком диапазоне частот вращени вала. В частности, дл ветроэлектрических установок расширит диапазон скоростей ветра, в котором работает ветроустановка, и тем самым врем работы и эффективность применени ветроэлектрических установок.Using the proposed method will allow maximum use of the energy of the drive motor in a wide frequency range of shaft rotation. In particular, for wind power plants, it will expand the range of wind speeds in which the wind plant operates, and thus the operating time and efficiency of wind power plants.

Claims

1. A method of controlling an asynchronous valve generator comprising an asynchronous machine, a variable frequency valve converter, a stable frequency valve converter, and a battery connected at the output of the variable frequency valve converter by frequency control

the stator current of the asynchronous mask by acting on the adjustable frequency converter and stabilizing the frequency of the voltage on the load by applying the stable frequency converter, characterized in that, in order to extend the operating frequency range of the shaft rotation while ensuring the required stability of the output voltage in terms of commensurate load power and drive engine determine maximum power

5 drive motor and measure the actual power generated by the generator, compare the values obtained and adjust the frequency of the stator current of the induction machine with a signal proportional to the value of the matching, in addition, measure the voltage at the output of the converter converter at a stable frequency, compare it with given voltage and regulate the transfer coefficient of the converter converter of a stable frequency by a signal proportional to the magnitude of the error.

2. A method according to claim 1, characterized in that the emf of a battery is measured, compared to a predetermined one, and the stator frequency of the synchronous machine current is additionally controlled by a signal proportional to the magnitude of the error.

3. Method according to claim 1, characterized in that the maximum power is determined by measuring the speed of rotation of the shaft of the asynchronous machine and transforming it according to the characteristic P f (n), where P is the maximum power of the drive motors; n is the speed of rotation of the shaft of the asynchronous machine.

Sources of information 0 taken into account in the examination

1. US Patent No. 3892758, cl. 322-28, 1974.

2. US patent number 3982170, class. 322-47, 1976.

3. US patent number 4041368, cl. 322-47, 5 1977.

I 1% t

pM

115