СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ СИНХРОННЫМ ГЕНЕРАТОРОМ
METHOD FOR CONTROLLING THREE-PHASE SYNCHRONOUS GENERATOR

Изобретение относится к области электротехники, а именно к регулированию трехфазных синхронных генераторов, и может быть использовано в системах автоматического управления трехфазными синхронными генераторами, предназначенными преимущественно для авиационных систем электропитания.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ управления трехфазным синхронным генератором, при котором измеряют среднее и фазные напряжения генератора, регулируют среднее напряжение и ограничивают максимальное фазное напряжение генератора воздействием на ток возбуждения (Электрооборудование летательных аппаратов, том 1, Москва, издательство МЭИ, 2005 г., с. 273, 274, рис. 9.14, и 9.17). [1]
В результате анализа данного способа необходимо отметить, что при включении мощных потребителей, в частности, электродвигателей с высоким значением пускового тока, отклонение напряжения сети от номинального значения достигает 30% и более из-за ограниченного быстродействия регулятора напряжения.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности регулирования напряжения генератора в переходных режимах.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе управления трехфазным синхронным генератором, при котором измеряют среднее и фазные напряжения генератора, регулируют среднее напряжение и ограничивают максимальное фазное напряжение генератора воздействием на ток возбуждения, новым является то, что измеряют среднее значение тока генератора, формируют сигнал, пропорциональный отношению среднего значения тока генератора к максимальному фазному напряжению генератора, и на величину этого сигнала повышают ток возбуждения.
На фиг. 1 представлена схема системы управления возбуждением трехфазного генератора, реализующая предлагаемый способ управления.
A
B
C
Система содержит трехфазный синхронный генератор 1, напряжения фаз которого измеряются блоком 2 однофазных выпрямителей, формирующим на своих выходах значения напряжений на каждой из фаз генератора (Uф, Uф, Uф) и первым трехфазным выпрямителем 3, формирующем на своем выходе среднее значение напряжения генератора (Ucp). Токи фаз генератора 1 измеряются блоком 4 токовых трансформаторов, выходы которого подключены ко второму трехфазному выпрямителю 5, формирующему на своем выходе среднее значение тока генератора 1 (Icp).
Система содержит селектор 6 максимального уровня, входы которого подключены к выходам блока 2 однофазных выпрямителей, а выход к второму входу регулятора напряжения с комбинированным регулированием 7, к первому входу которого подключен выход первого трехфазного выпрямителя 3.
Регулятор 7 подключен к первому входу суммирующего усилителя 8, формирующего ток возбуждения генератора 1. Ко второму входу суммирующего усилителя 8 подключен выход блока 9 деления, к первому входу которого подключен выход второго трехфазного выпрямителя 5, а ко второму - выход селектора 6 максимального уровня.
Система может быть скомпонована из известных блоков.
Регулятор напряжения с комбинированным регулированием 7 известен: при небольшой несимметричной нагрузке регулятор поддерживает среднее по трем фазам напряжение, а при росте несимметрии - напряжение той фазы, в которой оно максимально [1].
Суммирующий усилитель 8 является стандартным, коэффициент усиления его первого входа выбирается из условия устойчивой работы регулятора напряжения 7, коэффициент усиления второго входа выбирается из условия компенсации током возбуждения возмущений от изменения нагрузки.
Делитель 9 реализует следующую функциональную зависимость:
Y=Х1/Х2, где Y - выходное значение сигнала, X1 - значение сигнала на первом входе делителя, а Х2 - на втором.
Остальные используемые в системе блоки являются стандартными. Система работает следующим образом.
Среднее значение напряжение генератора Ucp с выхода трехфазного выпрямителя 3 поступает на первый вход регулятора напряжения с комбинированным регулированием 7.
MAX
Селектор 6 максимального уровня по сигналам напряжений фаз генератора, измеренных блоком 2 формирует сигнал максимального фазного напряжения генератора Uф, который поступает на второй вход регулятора напряжения 7.
Выход регулятора напряжения 7 поступает на первый вход суммирующего усилителя 8.
MAX
Измеренные блоком токовых трансформаторов 4 фазные токи поступают на входы второго трехфазного выпрямителя 5, который формирует среднее значение тока генератора Iср и подает его на первый вход блока деления 9. На второй вход блока деления 9 подается сигнал максимального фазного напряжения Uф с выхода селектора максимума 6. Выход блока деления равен отношению
Y=Icp/Uф макс, где
-1
Y [Ом] - проводимость нагрузки,
Icp [А] - среднее значение тока генератора,
MAX
Uф [В] - максимальное фазное напряжение генератора,
Выход блока деления 9 подается на второй вход суммирующего усилителя 8.
Суммирующий усилитель 8 формирует ток возбуждения генератора 1 как сумму сигнала регулятора напряжения 7, и сигнала, пропорционального току нагрузки.
Основная составляющая тока возбуждения формируется в зависимости от тока нагрузки, а регулятор напряжения при нормальной работе системы электропитания обеспечивает точное поддержание среднего значения напряжения генератора.
При резком изменении нагрузки фазные напряжения кратковременно снижаются, и одновременно снижается средний ток генератора. При этом отношение среднего тока к максимальному напряжению Y сохраняется, что обеспечивает величину тока возбуждения, необходимую для быстрого парирования возмущения.
При аварии в системе электропитания, например, при коротком замыкании одной из фаз, увеличивается среднее значение тока генератора, снижается среднее напряжение и максимальное фазное напряжение возрастает из-за небаланса фазных напряжений. Регулятор с комбинированным регулированием переходит в режим ограничения максимального фазного напряжения. Выход Y блока деления 9 обратно пропорционален величине максимального напряжения, что ограничивает рост выходного сигнала блока деления 9 и позволяет регулятору напряжения 7 обеспечить поддержание максимального фазного напряжения в допустимых пределах.
В результате в переходных режимах при нормальной работе системы электроснабжения в 1,5-2 раза снижается отклонение среднего напряжения от номинального значения и сокращается время восстановления напряжения, а в аварийных режимах работы максимальное фазное напряжение поддерживается в заданных пределах.