Устройство для управления асинхронизированной синхронной машиной

Устройство для управления асинхронизированной синхронной машиной

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

4 л т и (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— . (22) Заявлено 29.02.80 (21) 2888862 24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н02 P 5/34

Н 02 Р 7/42

Гееударствеииый конитет (53) УДК 621.316.

; .718.5 (088.8) СССР

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 05.11.81 ло делан изобретений и открытий

Н. Н. Блоцкий, В. И. Вальков, И. А. Глебов, И . ц

С. И. Логинов, А.. П. Лохматов, Л. Г. М микояну,. и 1О. Г.Шакарян 4)Ф„, @

13 "йуйй

ВсеСоюзный научно-исследовательский и статут :уйггайг, электроэнергетики и Всесоюзный научно-иссле оватюйкний и тт ач тгй у 1у„тл (72) Авторы изобретения (71) Заявители нститут электромашииостроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННОЙ

СИНХРОННОЙ МАШИНОЙ

Изобретение относится к электротехнике . и может быть использовано для управления асинхронизированными синхронными машинами, первичная обмотка которых подключена к сети переменного тока, а вторичная получает питание от регулируемого преобразователя частоты, в частности в электроэнергетике для управления турбо- и гидрогенераторами продольнопоперечного возбуждения, а также в других отраслях промыш- ленности, где используются подобные электрические машины.

Известно устройство управления асиихронизированной синхронной машиной с двухканальным регулированием .частоты вращения и реактивной мощности (1).

Недостатком известного устройства является невозможность регулирования распределения токов по фазам вторичной обмотки при работе на: синхронной частоте вращения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для управления асинхронизированной синхронной электрической машиной, которое содержит датчик углового положения ротора, формирователь гармонических функций частоты . скольжения, задатчик частоты вращения, датчик частоты вращения, регулятор часто-, ты вращения, задатчик реактиВной мощности, датчик реактивной мощности, регулятор реактивной мощности, преобразователь ко-: ррдинат и управляемый преобразователь частоты, включенный во вторичную цепь асинхронизированной синхронной машины, подключенной первичной цепью к сети переменного тока (21. тв В известном устройстве управления асннхронизированной синхронной машиной канал регулирования частоты вращения состоит из задатчика частоты вращения, выход которого соединен с первым входом регуля гора частоты вращения, второй вход которо>5 ro соединен с датчиком частоты вр; щения.

Канал регулирования реактивной мощности состоит из задатчнка реактивной мощности, выход которого соединен с первым входом регулятора реактивной мощности, второй вход которого соединен с выходом датчика реактивной мощности. Выходы регуляторов частоты вращения и реактивной мощности соединены с входами преобразователя коор877765

3 динат, другие входы которого соединены с выходами блока формирования гармонических функций частоты скольженИя. Выходы преобразователя координат соединены с управляющими входами преобразователя частоты.

При использовании известного устройства значение частоты вращения по окончании переходного процесса при изменении, например, нагрузки на валу зависит от величины возмущающего воздействия. Корректор частоты вращения, наличие .которого возможно в регуляторе частоты вращения, не обеспечивает при этом достаточно быстрой и точной отработки заданной частоты вращения в тех случаях, когда недопустимо длительное отклонение частоты вращения от заданной (например, в синхронных генераторах продольно-поперечного возбуждеИия).

Кроме того, в режиме, когда сигнал задатчика частоты вращения соответствует синхронной частоте (нулевому скольжению), распределение постоянных токов в фазах вторичной обмотки зависит от установившегося режима по активной и реактивной мощности н, в общем случае, не соответствует соотношению расчетных мощностей фаз вторичной обмотки. Соотношение расчетных мощностей фаз вторичной обмотки зависит от ее конструкции и эти расчетные мощности могут быть, например, одинаковыми при одинаковых фазных обмотках. В случае применения конструкции со «слабой> поперечной обмоткой, которая рассчитана на работу только в переходном режиме, расчетная мощность поперечной обмотки для установившегося режима равняется нулю. Несоответствие распределения токов в фазах вторичной обмотки соотношению расчетных мощностей фаз приводит к перегрузке одной из фаз обмотки и соответствующего блока силовой части преобразователя частоты, что снижает надежность работы устройства.

Цель йЗобретения — повышение точности поддержания синхронной частоты вращения и надежности регулирования.

Указанная цель аостигается тем, что ц устройстве управления асинхронизированной синхронной машиной, содержащем управляемый преобразователь частоты, подключенный ко вторичной цепи асинхронизированной синхронной электрической машины, датчики тока и напряжения первичной цепи .электрической машины, датчик частоты напряжения сети, датчик токов вторичной цепи электрической машины, датчики . углового положения и частоты вращения ротора электрической машины, формирователь гармонических функций частоты скольжения, первый вход которого соединен с датчиком частоты напряжения сети, второй

-вход — с датчиком углового положения ротора, а выход — с первым входом преобразователя координат, выход которого под10

4 ключен ко входу преобразователя частоты, регулятор частоты вращения, первый вход которого соединен с датчиком частоты вращения, регулятор реактивной мощности, первый вход которого соединен с задатчиком реактивной мощности, второй вход — с выходом датчика реактивной мощности, а выход подключен к третьему входу преобразо- . вателя координат, входы датчика реактивной мощности подключены к датчикам тока и напряжения первичной цепи электрической машины, дополнительно введены блок формирования сигнала рассогласования по углу, блок регулирования токов вторичной цепи и сумматор, причем вход блока формирования сигнала рассогласования по углу соединен с выходом формирователя гармонических функций частоты скольжения, а выход указанного блока соединен со вторым входом регулятора частоты вращения, вы.ход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен

20 с выходом блока регулирования токов вторичной цепи, вход которого соединен с датчиком токов вторичной цепи, а выход сумматора подключен к второму входу преобразователя координат.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство управления асинхронизиро- ванной синхронной машиной 1, подключенной первичной цепью к сети 2 переменного тока, содержит датчики тока 3 и напряжез0 ния 4 первичной цепи, датчик 5 частоты напря>кения сети, датчик 6 углового положения и датчик 7 частоты вращения ротора машины 1; формирователь 8 гармонических функций частоты скольжения, первый вход которого соединен с датчиком 5 частоты напряжения сети, второй вход — с датчиком 6 . углового положения ротора, а выход — с первым входом преобразователя 9 координат.

Первый вход регулятора 10 частоты вращения соединен с датчиком 7 частоты враще40 ния второй вход — с выходом блока 11 формирования сигнала рассогласования по углу, вход которого связан с формирователем 8 гармонических функций частоты скольжения. Выход регулятора 10 частоты вращения соединен с первым входом сумматора 12, 45 второй вход которого соединен с выходом регулятора 13 токов вторичной цепи, вход которого соединен с датчиком 14 токов вторичной цепи электрической машины. Первый вход регулятора 15 реактивной мощности. соединен с задатчиком 16 реактивной мощности, второй вход — с датчиком 17 реактивной мощности, входы которого соединены с датчиком 3 тока и датчиком 4 напряжения первичной цепи электрической машины. Выходы сумматора 12 и регулятора 15 реактив ной мощности подключены соответственно ко второму и третьему входам преобразователя 9 координат, выход которого соединен с управляющим входом преобразовате877765. ля 18 частоты, включенного во вторичную цепь асинхронизированной синхронной машины I.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал регулирования реактивной мощности формируется в регуляторе 15 на постоянном токе путем сравнения сигнала задатчика !6 реактивной мощности и сигнала обратной связи по реактивной мощности, поступающего с датчика 17. Выходной сигнал регулятора, 10 частоты вращения формируется в виде суммы сигналов, пропорциональных сигналу рассогласования по углу, поступающему с блока 1 1 и сигналу скольжения, который равен .разности сигнала датчика 7 частоты вращения и постоянного сигнала, соответствующего синхронной частоте -вращения. Сигнал рассогласования

" йо углу формируется в блоке 11 путем нелинейного преобразования гармонических функций углового положения ротора относительно синхронной системы координат. Последний сигнал образуется в формирователе 8 гармонических функций частоты скольжения при совместной обработке сигналов датчиков 6 и 5 углового положения ротора и частоты напряжения сети соответственно.

Сигнал регулятора 10 частоты вращения после сложения в сумматоре 12 с сигналом регулятора 13 токов вторичной цепи поступает совместно с сигналом регулятора 15 реактивной мощности в преобразователь 9 координат. Последний производит преобразование входных сигналов, сформированных на постоянном токе в синхронной системе координат,. в роторную систему координат с использованием сигналов гармонических функций угла между указанными системами координат, поступающих с формирователя 8.

Выходной сигнал преобразователя 9 координат поступает на управляющие входы преобразователя 18 частоты.

Регулятор 13 токов вторичной цепи формирует сигнал, соответствующий интегралу рассогласования величин; пропорциональных фазным токам, который складывается в сумматоре 12 с сигналом регулятора 10 частоты вращения. Изменение выходного сигнала регулятора 13 и суммарного сигнала канала регулирования частоты вращения продолжается до момента установления заданного соотношения фазиых токов вторич-, ной цепи машины.

Требуемое соотношение токов фаз вторичной цепи учитывается тем, что сигналы фазных токов вторичной цепи сравниваются между собой с различными коэффициентами пропорциональности, причем соотношение коэффициентов должно быть обратно пропорционально требуемому соотношению токов. Так, например, если требуется равномерное распределение токов по фазам вторичной цепи, коэффициенты пропорциональности для сигналов фазиых токов должны зо пропорциональный частоте вращения.

Таким образом, данное устройство управления асинхронизнрованной синхронной машиной обеспечивает повышение точности поддержания синхронной частоты вращения благодаря введению регулирования по углу, а также заданное распределение токов во вторичной обмотке, что выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как позволяет исключить перегрузку вторичных силовых цепей в установившемя режиме и повышает надежность регулирования и работы системы в целом. з о

Формула изобретения

Устройство для управления асинхроннзированной синхронной машиной, содержащее управляемый преобразователь частоты, подключенный ко вторичной цепи указанной электрической машины, датчики тока и напряжения первичной цепи асиихронизированной синхронной, электрической машины, датчик частоты напряжения сети, датчик токов вторичной цепи указанной электрической машины, датчики. углового положеэз ния и частоты вращения ротора электрической машины, формирователь гармонических функций частоты скольжения, первый вход которого соединен с.датчиком частоты набыть одинаковы, При использовании <слабой» поперечной обмотки коэффициент пропорциональности для основной обмотки должен быть равен нулю для того, чтобы канал регулирования токов отрабатывал нулевое значение тока «слабой» поперечной обмотки в установившемся режиме.

Блок ll формирования сигнала рассогласования по углу представляет собой нелинейный преобразователь, реализующий одну из обратных тригонометрических функций агсэ1п или arccos и позволяющий преобразовать сигналы гармонических функций угла в сигнал, пропорциональный величине угла.

Регулятор 13 токов вторичной цепи может быть выполнен на основе интегросумматора, на входы которого поступают сигналы фазных токов вторичной цепи от датчика 14, причем один из сигналов должен быть инвертирован. Коэффициенты пропорциональности по входам устанавливаются в соответствии с требуемым распределением вторичных токов, как указано выше. ВыходКой сигнал интегросумматора пропорционален временному интегралу рассогласования токов и является выходным сигналом pery25 лятора 13.

В качестве датчика 7 частоты вращения может быть использован тахогенератор постоянно э тока или функциональный преобразователь сигнала датчика 6 углового положения ротора в сигнал постоянного тока, 877765

T спряжения сети, второй вход — с датчиком

"углового положения ротора, а выход — с первым входом преобразователя координат, : выход которого подключен к входу преобра зователя частоты, регулятор частоты вращения, первый вход которого соединен с датчиком частоты вращения, регулятор реактив-, ной мощности, первый вхоД которого соединен с задатчиком реактивной мощности, второй вход —.с выходом датчика реактивной мощности, а выход подключен к третьему входу преобразователя координат, входы датчи- 1О ка реактивной мощности подключены к.датчикам тока и напряжения первичной цепи электрической машины, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания синхронной частоты вращения и надежности регулирования, дополнительно введены блок формирования сигнала рассогласования по углу, блок регулирования токов вторичной цепи и сумматор, причем вход блока формирования сигнала рассогласования по углу соединен с выходом формирователя гармонических функций частоты скольжения, а выход укаэанного блока соединен со вторым входом регулятора частоты вращения, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока регулирования токов вторичной цепи; вход которого соединен с датчиком токов вторичной цепи электрической машины, а выход сумматора подключен ко .второму входу преобразователя координат.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 523501, кл. Н 02 P 7/42, !972.

2. Авторское свидетельство СССР- № 657558, кл. Н 02 Р 7/36, 1976.

Составитель В. Тарасов, Редактор С. Тараненко Техред А. Бойкас Корректор Ю.Макаренко. Заказ 9638/84 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений н открытнй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, . Раушскан наб., д. 4/5

Энлнал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4