УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ ВОЗБУЖДЕННОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ С СЕТЬЮ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для уменьшения длительности точной синхронизации и включения синхронной машины в сеть.
В настоящее время нет устройств для синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью.
Задачей полезной модели является создание устройства для синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью.
Устройство для синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью, согласно полезной модели, содержит блок синхронизации, подключенный к синхронной машине.
Блок синхронизации содержит первый и второй измерители частоты напряжения, измеритель разности фаз, подключенные к измерительным трансформаторам напряжений сети и генератора. Причем к первому измерителю частоты напряжения последовательно подключены сумматор, первый нуль-орган, логический вход программатора, регулятор, подключенный к дозатору синхронной машины. При этом к первому измерителю частоты напряжения подсоединен регулятор, к сумматору подключен программатор и второй нуль-орган, который соединен со вторым логическим входом программатора. Ко второму измерителю частоты напряжения последовательно подключены инвертор, сумматор. К первому нуль-органу подключен логический вход ключа, связанный с высоковольтным выключателем синхронной машины. К измерителю разности фаз подключен программатор, третий нуль-орган, который соединен со вторым логическим входом ключа.
С помощью предложенной схемы устройства можно синхронизировать возбужденную синхронную машину с сетью.
На фиг.1 изображена аппаратная схема устройства для синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью.
Устройство для синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью содержит блок синхронизации, входы которого связаны с измерительными трансформаторами напряжений сети и генератора, а выходы устройства подключены к выключателю синхронной машины и к ее дозатору.
Блок синхронизации (фиг.1) состоит из первого измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН 1), второго измеритель частоты напряжения 2 (ИЧН 2) и измерителя разности фаз 3 (ИРФ), входы которых подключены к измерительным трансформаторам напряжений сети и генератора. К первому измерителю частоты напряжения 1 (ИЧН 1) последовательно подключены сумматор 4, первый нуль-орган 5 (НО 1), логический вход программатора 6, регулятор 7, выход которого подключен к дозатору синхронной машины. К первому измерителю частоты напряжения 1 (ИЧН 1) подсоединен регулятор 7. К сумматору 4 подключен программатор 6, второй нуль-орган 8 (НО 2), выход которого подсоединен ко второму логическому входу программатора 6. Ко второму измерителю частоты напряжения 2 (ИЧН 2) последовательно подключены инвертор 9, сумматор 4. К первому нуль-органу 5 (НО 1) подключен логический вход ключа 10, выход которого подключен к высоковольтному выключателю синхронной машины. К измерителю разности фаз 3 (ИРФ) подключен программатор 6, третий нуль-орган 11 (НО 3), выход которого подключен ко второму логическому входу ключа 10.
Измерители частоты напряжения 1 (ИЧН 1) и 2 (ИЧН 2) реализованы на частотомерах Ф5137. Измеритель разности фаз 3 (ИРФ) выполнен на фазометре Ф5126. Инвертор 9 и сумматор 4 реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Программатор 6 и регулятор 7 выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Ключ 10
реализован на микроконтроллере ADG819BRM. Все нуль-органы 5 (НО 1), 8 (НО 2) и 11 (НО 3) выполнены на компараторах CMP402GSZ.
Устройство работает следующим образом. На входы блока синхронизации устройства от измерительных трансформаторов напряжений сети и генератора подают одновременно сигналы  и ,
где  - мгновенные значения напряжения сети,
- мгновенные значения напряжения генератора.
На вход первого измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН 1) поступает сигнал , на вход второго измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН 2) поступает сигнал , а на входы измерителя разности фаз 3 (ИРФ) поступают сигналы  и . С помощью измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН 1) сигнал  преобразуют в код , пропорциональный частоте напряжения синхронной машины. С помощью измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН 2) сигнал  преобразуют в код , пропорциональный частоте напряжения сети. С помощью измерителя разности фаз 3 (ИРФ) получают код , пропорциональный разности фаз напряжений синхронной машины и сети. С выхода измерителя частоты напряжения 1 (ИЧН 1) код  поступает в сумматор 4 и регулятор 7. С выхода измерителя разности фаз 3 (ИРФ) код разности фаз напряжений  поступает в программатор 6 и третий нуль-орган 11 (НО 3). С выхода измерителя частоты напряжения 2 (ИЧН 2) код  поступает на инвертор 9. С помощью инвертора 9 положительное значение кода  преобразовывают в отрицательное. С выхода инвертора 9 значение кода  поступает на вход сумматора 4. С помощью сумматора 4 определяют код скольжения  как разность значений сигналов -. С выхода сумматора 4 код скольжения  поступает в первый нуль-орган 5 (НО 1), второй нуль-орган 8 (НО 2), программатор 6. Нуль-орган 5 (НО 1) определяет момент, когда
скольжение синхронной машины относительно сети превысит величину . Эта величина определяет момент, когда программатор начинает расчет программной траектории изменения скольжения для первого подынтервала управления . Типичное значение =-2 Гц. Сигнал о превышении  с выхода нуль-органа 5 (НО 1) запускает программатор 6, который строит траекторию изменения скольжения при его начальном значении , равном величине  пуск измеренной в момент включения нуль-органа 5 (НО 1). В программатор 6 вводят значения интервала регулирования , постоянной инерции синхронной машины , синхронную частоту  о.е. (314 рад/с), длительности первого подынтервала регулирования , разность фаз напряжений генератора и сети  и коэффициент пропорциональности . Программатор 6 формирует движение ротора синхронизируемого генератора посредством изменения уставки регулятора 7 частоты вращения машины, которая пропорциональна частоте генератора , в виде некоторой функции :
- время начала второго подынтервала регулирования
,
где  - время начала первого подынтервала регулирования.
- небаланс мощности на валу генератора  на первом подынтервале регулирования
.
- значение коэффициента скольжения  в конце первого подынтервала регулирования
.
- значения коэффициентов скольжения  на первом подынтервале регулирования.
,
где  - переменная времени подынтервалов регулирования.
Сигнал  поступает в регулятор 7, с помощью которого определяют код , пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе синхронной машины:
.
В момент равенства частот возбужденной синхронной машины и сети, в конце первого подынтервала регулирования  и срабатывает нуль-орган 8 (НО 2). В программатор 6 значение вводят значение длительности второго подынтервала регулирования . Программатор 6 строит взаимосвязанные функции изменения угла разности фаз и скольжения на втором подынтервале регулирования  при нулевом начальном значении скольжения  и начальном значении угла разности фаз , равном измеренному реальному значению в момент включения нуль-органа 8 (НО 2) на измерительном входе разности фаз программатора 6:
- время начала третьего подынтервала регулирования
,
- небаланс мощности на валу генератора  на втором подынтервале регулирования
.
- значение коэффициента угла разности фаз  в начале третьего подынтервала регулирования
.
- значения коэффициентов угла разности фаз  на третьем подынтервале регулирования
.
- значение коэффициента скольжения  в начале третьего подынтервала регулирования
.
- значения коэффициента скольжения  на третьем подынтервале регулирования
.
Сигнал  поступает в регулятор 7, с помощью которого определяют код , пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе синхронной машины:
.
Программатор 6 строит взаимосвязанные функции изменения угла разности фаз и скольжения на третьем подынтервале регулирования :
- длительности третьего подынтервала регулирования
.
- небаланс мощности на валу генератора  на третьем подынтервале регулирования
.
- значение коэффициента скольжения  в конце третьего подынтервала регулирования
.
- значения коэффициента скольжения
.
- значения коэффициентов угла разности фаз  в конце третьего подынтервала регулирования
.
- значения коэффициентов угла разности фаз  в конце третьего подынтервала регулирования
.
Сигнал  поступает в регулятор 7, с помощью которого определяют код , пропорциональный изменению расхода топлива посредством дозатора в приводе синхронной машины:
.
В конце третьего подынтервала регулирования , а соответственно и всего интервала регулирования  и . Нуль-орган 11 (НО 3) определяет момент, когда разность фаз становится равной нулю и подает сигнал на замыкание высоковольтного выключателя синхронной машины. Этот сигнал проходит через ключ 10, открытый сигналом нуль-органа 5 (НО1).
Таким образом, полезная модель позволяет синхронизировать возбужденную синхронную машину с сетью.