Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»ii 80 1 304 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 0Ы079 (21) 2825079/24-07 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 2802,83. Бюллетень Мо 8 (И)М.К .

Н 02 J 3/24

Н 02 P 9/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.

334 072 8 (088.8) Дата опубликования описания 280283

A.Ê. Красовский, Т.В. Плотникова, A.Ñ., ар„ников, Я.Ю. Солодухо и Ю.Г. Шакарян

/ .Всесоюзный ордена Трудового Красного фнамени нау4йо-. „ исследовательский и проектный институт к койййЕкряой электрификации промышленных объектов "ТяжпроЪвзт кФ Йпроект" им. Ф.Б. Якубовского и Всесоюзный научноисследовательский институт электроэнергетики (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫМ

СИНХРОННЫМ КОМПЕНСАТОРОМ

Изобретение предназначено для управления асинхронизированным синх" ронным компенсатором (ACK), применяемым для компенсации колебаний частоты и модуля напряжения местной электрической системы ограниченной мощности, осуществляющей электроснабжение предприятий, содержащих электроприемники с реэкопеременной активной и реактивной нагрузками.

АСК может применяться в системе электроснабжения металлургических предприятий, в частности прокатных станов 1 1j, 1 2), j31 и (41.

Известные устройства настраиваются на определенный, заранее уста.новленный уровень потребления как реактивной, так и активной мощности, т.е. на точную компенсацию колебаний как модуля, так и частоты напряжения в узле нагрузки.

При этом, в отличие от колебаний модуля напряжения, зависящих от величины колебаний реактивной мощности, колебания частоты могут зависеть не столько от величины, сколько от скорости изменения активной мощности P4).

В связи с этим устройства для компенсации колебаний частоты могул. быть разделены на два типа. Устройства первого типа рассчитываются на точную компенсацию изменений активной мощности в узле нагрузки с применением регулятора тока, настроенного на постоянный (средний ) уровень активного тока в узле нагрузки L 11, I 2j и 31.

Недостатком устройств j1), 1 21 и t 3) является завышение установленной мощности ACK в условиях нерегулярных изменений активной мощности, что характерно, например, для прокатных станов непрерывной прокатки.

Устройство второго типа рассчитываются на уменьшение скорости изменения активной мощности в узле нагрузки (41, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления

АСК, содержащее регулируемый источник питания ротора, датчик углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчик частоты вращения, связанный с входом обратной связи регулятора частоты вращения, блок прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиками фаззных токов и напряжений статора

1001304

АСК,а выходы сочэдинены с входами обратной связи соответствено регулятоРов активного и реактивного тока, блок обратного преобразования координат-, входы которого соединены с выходами регуляторов активного и реактивного тока и блока перекрестных обратных связей и прямого преI образования координат, входы которого соединены с датчиком токов фаз ротора, датчиком частоты вращения и выходами блока прямого преобразования координат (4 1.

Недостатком этого устройства является статическая зависимость частоты вращения от нагрузки, вследст- 15 вие чего устройство может работать без ограничений только при одинаковых значениях времени наброса нагрузки и времени паузы. При уменьшении паузы ACK не будет успевать разго- 20 няться до максимальной частоты вращения, следовательно, не будет запасать достаточно активной мощности для компенсации последующих набросав активной мощности. Положение 25 усугубляется при ступенчато нарастающем графике нагрузки.

Накопление статической ошибки приводит к ограничению компенсирующей способности АСК, либо к завышению30 установленной мощности оборудования.

Цель изобретения — повышение эффективности стабилизации частоты питающей сети при нерегулярных из- 35 менениях нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления асинхронизированным синхронным компенсатором, содержащем регулируе 4П мый источник питания ротора, датчик углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчик частоты вращения, связанный с входом обратной связи регулятора частоты вращения, блок прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиками фазных токов и напряжений етатора асинхронизированного синхронного компенсатора, а выходы соединены с входами обратной связи соответственно регуляторов активного и реактивного токов, блок обратного преобразования координат, входы которого соединены с выходами регуляторов активного и реактивного токов и блока перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиком токов фаз ротора, 60 датчиком частоты вращения и выходами блока прямого преобразования координат, регулятор частоты вращения выполнен астатическим и в устройство введены датчик и регуля тор отклонения частоты питающей сети, причем выход регулятора отклонения частоты соединен с задающим входом регулятора активного тока, задающий вход регулятора отклонения частоты соединен с выходом регулятора частоты вращения, вход обратной связи регулятора отклонения частоты соединен с выходом датчика отклонения частоты.

При этом в качестве датчика отклонения частоты питающей сети использован датчик производной суммарного активного тока питающей сети.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2 графики переходных процессов активных токов АСК, нагрузки, системы, а также частоты вращения АСК при циклических набросах-сбросах нагрузки на фиг. 3 — графики переходных процессов активных токов АСК, нагрузки, системы, а также частоты вращения ACK при ступенчатых набросах нагрузки.

Устройство (фиг. 1) содержит асинхронизированную синхронную машину 1, маховик 2 на ее валу, регулируемый источник 3 питания ротора машины, статор машины и регулируемый источник 3 подключены к шинам местной электрической системы 4.

В цепях ротора и статора машины установлены датчик 5 фазных токов ротора и датчик 6 фаэных токов статора, а в питающей линии — датчик 7. фазных суммарных токов. Напряжение статора машины измеряется датчиком

8 фаэных напряжений статора. На валу машины имеются датчик 9 положения ротора и датчик 10 частоты вращения. Блок 11 обратного преобразования координат соединен с управляющим входом регулируемого источника

3 питания ротора, входы блока 11 обратного преобразования координат соединены с выходами блока 12 перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, выходом регулятора 13 активного тока и выходом регулятора 14 реактивного тока, а также с датчиком 9 положения ротора. Регулятор 15 отклонения частоты питающей сети выходом соединен с задающим входом регулятора

13 активного тока, вход регулятора

15 отклонения частоты питающей сети соединен с выходом регулятора

16 частоты вращения, задающий вход регулятора 16 частоты вращения соединен с задатчиком частоты вращения

Ц), а вход обратной связи соединен с датчиком 10 частоты вращения.

Регулятор 17 напряжения выходом соединен с регулятором 14 реактивного тока. Вход обратной связи регулятора 17 напряжения соединен с выхо1001304 дом блока 18 прямого преобразования координат, выходы которого соединены с входами блока 12 перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, входами регуляторов 13 активного тока и 14 реактивного тока. Входы блока 12 перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат соединены с датчиками 5 фазных токов ротора и датчик 10 частоты вращения. Входы блока 18 прямого преобразования координат соединены с датчиками 6 фазных токов статора и датчика 8 фаэных напряжений статора. Датчик

19 отклонения частоты питающей сети 15 соединен выходом с входом обратной связи регулятора 15 отклонения частоты питающей сети, а вход датчика

19 соединен с выходом блока 20 измерения, входы которого соединены 20 с датчиками 7 фазных суммарных токов, с датчиком 8 фаэных напряжений статора и датчика 21 напряжения.

Потребитель 22 активной и реактивной мощности соединен линией 23 25 электропередачи, включаюшей трансформаторы и т.п. реактивные элементы с шинами 24 мощной электрической системы.

Устройство работает следующим образом.

При резком изменении активного тока потребителя на выходе датчика

19 отклонения частоты появляется сигнал, пропорциональный отклонению частоты или производной суммарного активного тока, усиливаемый регулятором 15 отклонения частоты питающей сети. При подаче этого сигнала на регулируемый источник 3 питания ротора, АСК генерирует импульс ак40 тивной составляющей тока, частично компенсирующий ток потребителя. В результате компенсации суммарный активный ток нарастает менее интенсивно, чем ток потребителя, следова- 45 тельно, отклонение частоты питающей сети уменьшается.

Генерирование активного тока происходит за счет. активной мощности, накопленной в маховых массах АСК, 50 при этом ротор ACK замедляется.

Астатический регулятор частоты вращения, например, ПИД-типа формирует сигнал, пропорциональный производной скольжения, скольжению и 55 интегралу скольжения. Совместное .действие регуляторов отклонения частоты питающей сети и частоты вращения приводит к восстановлению частоты вращения до синхронной за счет 60 потребления компенсатором активного тока иэ сети. Расчеты и результаты моделирования показывают, что амплитуда генерируемого импульса тока существенно больше амплитуды потребляе-65 мого тока АСК, а интенсивность изменения потребляемого тока сус,ественI но меньше, чем генерируемого. Вследствие этого наибольшее влияние на снижение колебаний частоты оказывает передний фронт импульса активного тока ACK. При сбросе нагрузки процессы аналогичны. При чередовании сбросов-набросов нагрузки ACK реагирует на каждое изменение нагрузки (фиг. 21.

При ступенчатом характере нагруз-ки АСК также реагирует на каждое изменение активной нагрузки, а в установившемся режиме нагрузки частота вращения АСК восстанавливается до синхронной (фиг. 3).

Формула изобретения

1. Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором, содержащее регулируемый источник питания ротора, датчик углового положения ротора относительно синхронно вращающейся системы координат, датчик частоты вращения, связанный с входом обратной связи регулятора .частоты вращения, блок прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиками фазных токов и напряжений статсра асинхронизированного синхронного компенсатора, а выходы соедине .ы с входами обратной связи соответственно регуляторов активного и реактивного токов, блок обратного преобразования координат, входы которого соединены с выходами регуляторов активного и реактивного токов и блока перекрестных обратных связей и прямого преобразования координат, входы которого соединены с датчиком токов фаз ротора, датчиком частоты вращения и вь1ходами блока прямого преобразования координат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации частоты питающей сети при нерегулярных изменениях нагрузки, регулятор частоты вращения выполнен астатическим, и в устройство введены датчик и регулятор отклонения частоты питающей сети, причем выход регулятора отклонения частоты соединен с задающим входом регулятора активного тока, задающий вход регулятора отклонения частоты соединен с выходом регулятора частоты вращения, вход обратной связи регулятора отклонения частоты соединен с выходом датчика отклонения частоты.

2. Устройство по п. 1, о т л ии а ю ш е е с я тем, что в качест- ве датчика отклонения частоты исполь1001304 эован датчик производной суммарного активного тока питающей сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1- Патент США Р 3667012, кл. Н 02 К 318/161, 7/02, 1972.

2. Патент ФРГ М 1563740, кл. H 02 К 29/04, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

9 517128, кл. Н 02 Р 7/62, 1977.

4. "Электричество", 1976, 9 11, с. 5-9.

1001304 ЫЛ ак ах

Составитель К. Фотина

Редактор Ю. Середа Техред N.Тепер Корректор В.Бутяга

Эаказ 1431/бб Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором Устройство для управления асинхронизированным синхронным компенсатором 

 

Похожие патенты:
Наверх