УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
Полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно к системам автоматического регулирования возбуждения синхронных машин.
Известен автоматический регулятор напряжения синхронных машин, возбуждаемых от электромашинного возбудителя или по схеме самовозбуждения, выполненный на основе системы фазового компаундирования, управляемой с помощью трансформаторов,
питаемых от тока и напряжения генератора и подмагничиваемых током выхода электромагнитного корректора напряжения с применением дополнительного корректора напряжения по частоте 1. Недостатками известного устройства являются низкая точность регулирования ВЫХОДНОГО напряжения синхронной машины, особенно при сбросах и набросах нагрузки, усложнение регулятора из-за необходимости в дальнейшей коррекции напряжения и применение реактивных и аналоговых элементов для измерения и суммирования токов, что, в свою очередь, приводит к увеличению массы и габаритов автоматического регулятора возбуждения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины, содержащее блоки выявления отклонения напряжения и частоты, пропорционально-дифференцирующие блоки, суммирующий усилитель и блок обратной связи, причем выходы блоков выявления отклонений напряжения и частоты связаны через пропорциональноМПК Н 02 Р 9/00, 9/10, 9/14, 9/44
дифференцирующие блоки с суммирующим усилителем, а вход блока обратной связи включен на вход суммирующего усилителя, снабженное пропорционально-интегрирующим усилителем и блоком частотной компенсации, причем выход пропорционально- интегрирующего усилителя связан со входом суммирующего усилителя, а вход - с выходом блоков выявления отклонения частоты 2. Недостатками данного устройства являются низкая точность регулирования выходного напряжения синхронной мащины при сбросах и набросах нагрузки из-за отсутствия компенсации основных возмущений изменения значения и характера нагрузки, т.е. применения только принципа управления по отклонению.
Целью полезной модели является повыщение точности регулирования выходного напряжения синхронной мащины и уменьщение массы и габаритов устройства регулирования возбуждения.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронной мащины, содержащее блоки выявления отклонения напряжения и частоты, снабжено дополнительнотремя датчиками Холла напряжения и тремя датчиками Холла тока, аналого-цифровым преобразователем, блоком вычисления изображающего вектора напряжения, блоком вычисления тока, блоком выявления изменения тока статора, блоком выявления изменения коэффициента мощности, блоком памяти, блоком уставки частоты, блоком уставки напряжения, блоком вычисления управляющего воздействия, цифро-аналоговым преобразователем и усилителем, причем входЪг первого датчика напряжения Холла, второго датчика напряжения Холла и третьего датчика напряжения Холла соединены соответственно с первой, второй и третьей фазой генератора, а их выходы - соответственно с первым, вторым и третьим входами аналого-цифрового преобразователя, входы первого датчика тока Холла,
второго датчика тока Холла, третьего датчика тока Холла соединены соответственно с нервой, второй и третьей фазой генератора, а их выходы - соответственно с четвертым, пятым и шестым входами аналого-цифрового преобразователя, первый, второй и третий выходы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока вычисления изображающего вектора напряжения, а третий, четвертый и пятый выходы аналогоцифрового преобразователя соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока вычисления изображающего вектора тока, выход блока вычисления изображающего вектора напряжения соединен со вторым входом блока выявления отклонения частоты, со вторым входом блока выявления отклонения напряжения и с первым входом блока выявления изменения коэффициента мощности, выход блока вычисления изображающего вектора тока соединен с первым входом блока выявления изменения тока статора и со вторым входом блока выявления изменения коэффициента мощности, выход блока уставки частоты соединен с первым входом блока выявления отклонения частоты, выход блока уставки напряжения соединен с первым входом блока выявления отклонения напряжения, выход блока памяти соединен со вторым входом блока выявления изменения тока статора, причем второй выход блока выявления изменения тока статора соединен со входом блока памяти, выходы блока выявления отклонения частоты, блока выявления отклонения напряжения, блока выявления изменения коэффициента мощности и блока выявления изменения тока статора соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока вычисления управляющего воздействия, выход которого соединен со входом цифро-аналогового преобразователя, который своим выходом соединен со входом
усилителя, a выход усилителя, в свою очередь, соединеи с обмоткой возбуждения синхронной машины.
На Фиг.1 представлена схема устройства автоматического регулирования возбуждения синхронной машины.
Устройство автоматического регулирования возбуждения синхронной машины содержит три датчика Холла напряжения 1,2,3 и три датчика Холла тока 4,5,6, аналого-цифровой преобразователь 7, блок уставки напряжения 8, блок вычисления изображающего вектора напряжения 9, блок вычисления изображаюш;его вектора тока 10, блок памяти 11, блок выявления отклонения частоты 12, блок выявления отклонения напряжения 13, блок выявления изменения коэффициента мощности 14, блок выявления изменения тока статора 15, блок уставки частоты 16, блоком вычисления управляющего воздействия 17, цифроаналоговый преобразователь 18 и усилитель 19, причем входы первого датчика напряжения Холла 1, второго датчика напряжения Холла 2 и третьего датчика напряжения Холла 3 соединены соответственно с первой, второй и третьей фазой синхронной машины, а их выходы соответственно с первым, вторым и третьим входами аналого-цифрового преобразователя 7, входы первого датчика тока Холла 4, второго датчика тока Холла 5, третьего датчика тока Холла 6 соединены соответственно с первой, второй и третьей фазой синхронной машины, а их выходы - соответственно с четвертым, пятым и шестым входами аналого-цифрового преобразователя 7, первый, второй и третий выходы аналого-цифрового преобразователя 7 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока вычисления изображающего вектора напряжения 9, а третий, четвертый и пятый выходы аналогоцифрового преобразователя 7 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока вычисления изображающего вектора тока 10, выход блока вычисления изображающего вектора напряжения
соединен со вторым входом блока выявления отклонения частоты 12, со вторым входом блока выявления отклонения напряжения 13 и с первым входом блока выявления изменения коэффициента мощности 14, выход блока вычисления изображающего вектора тока 10 соединен с первым входом блока выявления изменения тока статора 15 и со вторым входом блока выявления изменения коэффициента мощности 14, выход блока уставки частоты 16 соединен с первым входом блока выявления отклонения частоты 12, выход блока уставки напряжения 8 соединен с первым входом блока выявления отклонения напряжения 13, выход блока памяти 11 соединен со вторым входом блока выявления изменения тока статора 15, причем второй выход блока выявления изменения тока 15 статора соединен со входом блока памяти 11, выходы блока выявления отклонения частоты 12, блока выявления отклонения напряжения 13, блока выявления изменения коэффициента мощности 14 и блока выявления изменения тока статора 15 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока вычисления управляющего воздействия 17, выход которого соединен со входом цифро-аналогового преобразователя 18, который своим выходом соединен со входом усилителя 19, а выход усилителя 19, в свою очередь, соединен с обмоткой возбуждения синхронной мащины.
Устройство работает следующим образом. Мгновенные значения напряжения в первой, второй и третьей фазе синхронной машины измеряют с помощью датчиков напряжения Холла 1,2,3 соответственно, мгновенные значения тока статора в первой, второй и третьей фазе синхронной машины измеряют с помощью датчиков тока Холла 4,5,6 соответственно, далее сигналы, пропорциональные мгновенным значениям напряжения в фазах с выхода датчиков напряжения Холла 1,2,3 и сигналы, пропорциональные мгновенным значениям тока в фазах с выхода датчиков тока Холла 4,5,6 поступают соответственно на
первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы аналогоцифрового преобразователя 7, который преобразует входные сигналы в цифровой код, с выхода аналого-цифрового преобразователя 7 сигнал подается на первый, второй и третий входы блока вычисления изображающего вектора напряжения 9 и первый, второй и третий входы блока вычисления изображающего вектора тока 10, которые вычисляют значения изображающих векторов напряжения и тока в соответствии с формулами:
С/  2/3(г/  в 240„ );(1)
J о/о.. 7120. /240. ,
/  2/3(г +е- I, +е- i ),(2)
где и - изображающий вектор напряжения;
/ - изображающий вектор тока; м , W, , W ,/ , г, , / - мгновенные значения токов и напряжений в
фазах.
С выхода блока вычисления изображающего вектора напряжения 9 сигнал, содержащий информацию о значении изображающего вектора напряжения подается на второй вход блока выявления отклонения напряжения 13, на второй вход блока выявления отклонения частоты 12, на первый вход блока выявления изменения коэффициента мощности 14.
С выхода блока вычисления изображающего вектора тока 10 сигнал, содержащий информацию о значении изображающего вектора тока, подается на второй вход блока выявления изменения коэффициента мощности 14 и первый вход блока выявления изменения тока статора.
Блок выявления отклонения напряжения 13 вычисляет значение обобщенного отклонения напряжения синхронной машины от номинального значения путем сравнения модуля полученного по
аЪс
аbс
измерениям изображающего вектора напряжения с модулем изображающего вектора номинального выходного напряжения, сигнал с информацией о значении которого поступает с выхода блока уставки напряжения 8, по формуле:
-и.
gHOM
Блок выявления отклонения частоты 12 вычисляет значение отклонения частоты от номинального значения путем сравнения скорости вращения в комплексной плоскости полученного по измерениям изображающего вектора напряжения со скоростью вращения изображающего вектора номинального выходного напряжения, сигнал с информацией о значении которого поступает с выхода блока уставки частоты 16.
Блока выявления изменения коэффициента мощности 14 вычисляет обобщенный сдвиг фаз между током и напряжением путем сравнения комплексных амплитуд изображающих векторов тока и напряжения по формуле:
(3)
и -1т
A  arg
В блоке выявления отклонения тока статора 17 вычисляют изменение обобщенного тока статора от предыдущего значения путем сравнения со
значением в блоке памяти 11 и заносят в него новое значение.
Сигнал, пропорциональный отклонению частоты с выхода блока выявления отклонения частоты 12, сигнал, пропорциональный отклонению напряжения с выхода блока выявления отклонения напряжения 13, сигнал, пропорциональный изменению коэффициента мощности с выхода блока выявления изменения коэффициента
(4)
мощности 14 и сигнал, пропорциональный изменению тока статора с выхода блока выявления изменения тока 15 поступают на первый, второй, третий и четвертый входы блока вычисления управляющего воздействия 17, который вычисляет и формирует управляющее воздействие в соответствии с законом регулирования:
Е. , At/ +К A(p + K,,.f + K,M ,(5)
ае аеО Аи g А(р  А/ - Ai g
где Af/ - обобщенное отклонение напряжения синхронного
генератора от номинального значения;
А - обобщенное изменение сдвига фаз между током и напряжением на выходе генератора;
А/ - обобщенное изменение тока статора генератора;
А/ - отклонение частоты выходного напряжения от номинального значения;
К. ,К ,К.г,К.г - коэффициенты усиления по каналам
напряжения, фазы, тока статора и частоты соответственно.
Полученное управляющее воздействие с выхода блока вычисления управляющего воздействия 17 поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 18, который преобразует его в аналоговый вид, с выхода цифро-аналогового преобразователя 18 аналоговый сигнал управляющего воздействия поступает на вход усилителя 19, с выхода которого затем поступает в обмотку возбуждения синхронной машины, осуществляя тем самым процесс регулирование выходного напряжения синхронной машины.
Таким образом, за счет изменения закона регулирования путем введения компенсации основных возмущений повышается точность регулирования напряжения синхронной машины, а возможность реализовать заявленное устройство на основе применения
микропроцессора позволяет значительно уменьшить массу и габариты всего устройства автоматического регулирования возбуждения синхронной машины.
1.Л.В. Цукерник, В.Е. Рыбинский, О.М. Костюк. Автоматический регулятор напряжения синхронных машин. Авторское свидетельство СССР № 111554, Кл. Н 02 Р 9/14, 1956 г.
2. И.О. Башнин, Н.И. Иванов, В.Е. Каштелян, В.В. Семенов, Н.С. Сирый. Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины. Авторское свидетельство СССР JV2 681534, Кл. Н 02 Р 9/14, 1979г.
ЛИТЕРАТУРА