Устройство для управления параллельной работой генераторов

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении параллельной работой, например судовых генераторов с квазистатическими внешними характеристиками . Цель изобретения - повьшение точности поддержания напряжения на шинах станции и распределения ее нагрузки . Цель достигается за счет введения в устройство двух RS- тригге- .ров 44,45, двух элементов И 37, 39, двух инверторов 38, 43, а блок формирования очереди 23 снабжен тремя сумматорами по модулю 2, тремя ключами 28-30 и тремц реле 34-36. Это позволяет увеличить суммарную мощность эквивалентного генератора, объединяющего в себе два ведущих генератора, которые занимают первое и второе места в очереди включения генераторов на параллельную работу. Параллельная работа ведущих генераторов выполняется по методу экстремального генератора с настройкой на максимум, а ведомых генераторов - по методу ведущего генератора. 2 ил. е § (Л ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГЬ ЬЛИК (51)4 Н 02 3 3 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм из06Ретений и ОткРытий, 21) 4057231/24-07 (22) 16.04 ° 86 (46) 30.08.87. Ъюл.9 32 (71) Пермский политехнический институт (72) Ю.Н.Хижняков (53) 621.313. 12.024.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1156194, кл.Н 02 J 3/46, 1985.

Авторское свидетельство СССР

9 1283894, кл.H 02 J 3/46, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТОЙ ГЕНЕРАТОРОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении параллельной работой, например судовых генераторов с квазистатическими внешними характеристиками. Цель изобретения — повышение

„„SU„„1334267 А1 точности поддержания напряжения на шинах станции и распределения ее нагрузки. Цель достигается за счет вве" дения в устройство двух RS- триггеров 44,45, двух элементов И 37, 39, двух инверторов 38, 43, а блок формирования очереди 23 снабжен тремя сумматорами по модулю 2, тремя ключами 28-30 и тремя реле 34-36. Это позволяет увеличить суммарную мощность эквивалентного генератора, объединяющего в себе два ведущих генератора, которые занимают первое и второе мес" та в очереди включения генераторов на параллельную работу. Параллельная работа ведущих генераторов выполняется по методу экстремального генератора с настройкой на максимум, а ведо" мых генераторов — по методу ведущего генератора. 2 ил.

34267 2

13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении параллельной работой например, судовых генераторов с квазистатическими внешними характеристиками.

Цель изобретения — повышение точности поддержания напряжения на шинах станции и распределении ее нагрузки.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для управления парал лельной работой генераторов; на фиг.2структурная схема блока динамического приоритета.

Устройство (фиг.1) содержит синхронные генераторы 1 — 3 с замыкающими блок-контактами их линейных контакторов 4 — 6 и возбудители 7 — 9, в цепях возбуждения которых включены последовательно силовые ключи 10-12 с входами для подключения к выходам возбудителей 7 — 9 и к входам усилителей 13-15. Устройство содержит также пороговые элементы 16-18 с входами для подключения к шинам 19 с нагрузкой 20, элементы 21 и 22 сравнения и блок 23 формирования очереди и фиксации первого и второго места в ней, куда входит блок 24 динамического приоритета, ключи 25 — 30, реле 31 — 33 для фиксации первого места в очереди и реле 34 — 36 для фиксации второго места в очереди.

Выход элемента 21 сравнения соединен с вторым входом элемента И 37 через инвертор 38 с вторым входом элемента

И 39, где первые входы элементов И

37 и 39 соединены через первые замыкающие контакты 40 — 42 реле 34 — 36 к выходам соответственно пороговых элементов 16 — 18, а также через инвертор 43 с R-входами триггеров 44 и 45, S-входы .которых соединены соответственно с выходами элементов

37 и 39. Первый вход элемента 21 сравнения соединен через вторые замыкающие контакты 46 — 48 реле 31 — 33 с выходами соответственно возбудителей 7 — 9. Второй вход элемента 21 сравнения соединен с первым входом элемента 22 сравнения и через первые замыкающие контакты 49 — 51 реле

34 — 36 с выходами соответственно возбудителей 7 — 9. Второй вход элемента 22 сравнения соединен через третьи замыкающие контакты 52 — 54 реле 31 — 33 и соответственно попар5

lQ

ЗО

55 но через вторые замыкающие контакты

55 и 56 реле 35 и 36, третий замыкающий контакт 57 реле 36 и второй замыкающий контакт 58 реле 34, третьи замыкающие контакты 59 и 60 реле 35 и 34 с выходами соответственно пар возбудителей 9 и 8,7 и 9,7 и 8, Входы усилителей 13 — 15 соединены через переключающие контакты 61 — 63 линейных контакторов генераторов 1-3 (прямое состояние) соответственно с выходами пороговых элементов 16 — 18 либо через четвертые замыкающие контакты 64 — 66 реле 34 — 36 с прямым выходом RS-триггера 45. Выход элемента 22 сравнения соединен соответственно через пятые размыкающие контакты 67 — 69 реле 34 — 36, переключающие контакты 70 — 72 реле 31 — 33 (прямое состояние) и переключающие контакты 61 — 63 линейных контакто" ров генераторов 1 — 3 (инверсное состояние) с входами усилителей 13 — 15.

Выход RS-триггера 44 соединен соответственно через переключающие контакты 70 — 72 (инверсное состояние) и переключающие контакты 61 — 63 (инверсное состояние) линейных контакторов генераторов 1 — 3 с входами соответственно усилителей 13 — 15.

Блок 24 динамического приоритета (фиг.2) содержит девять элементов

И 73 — 81, шесть элементов НЕ 82-87 и три сумматора 88 — 90 по модулю 2.

Заявки на формирование очереди поступают на вход блока 24 по мере включения генераторов 1 — 3 на параллельную работу. Факт заявки отождествляется приходом потенциала напряжения при замыкании соответствующих блок-контактов 4 — 6 линейных контакторов генераторов 1 - 3.

Рассмотрим работу блока динамического приоритета на примере последовательного включения генераторов 1-3 к шинам 19. В исходном состоянии блока 24 входных и выходных сигналов нет. При включении генератора 1 на шины 19 срабатывает блок-контакт линейного контактора 4 генератора 1 и на первый вход блока 24 приходит сигнал X, который проходит на оба

9 входа элементов 79 и 88 через элементы 76 и 77, так как в данный момент времени на выходах элементов 82 и 83 сформирована "1". Срабатывает элемент 79, т.е. генератор 1 занял не первое место . очереди. При этом

3 13 накладывается запрет на прохождение сигнагов через элементы 73 и 74, поскол..:; на выходах элементов 85 и 86 присутствует "О".

При включении генератора 2 через замыкающий блок-контакт 5 линейного контактора генератора 2 на второй вход блока 24 приходит сигнал Х который лроходит через элемент 78 на входы элементов 80 и 89, так как на выходе элемента 84 сформирована

"1". Одновременно с этим накладывается запрет на срабатывание элемента

75, поскольку на выходе элемента 87 присутствует "О". Срабатывает элемент 89, т.е. генератор 2 занял второе место в очереди. Элемент 80 не срабатывает, так как íà его входе присутствует "О" с выхода элемента

73.

При включении генератора 3 через замыкающий блок-контакт 6 линейного контактора генератора 3 на третий вход блока 24 приходит сигнал Х, который никуда не проходит, так как элементы 74 и 75 закрыты (запрет);

Элементы 81 и 90 по входам имеют "О".

Таким образом, сформировалась очередь, первое место которой занимает генератор 1 (элемент 79 возбуждения), второе место занимает генератор 2 (элемент 89 возбужден), третье место занимает генератор 3 (элемент 81 не возбужден).

Рассмотрим режим сдвига очереди.

Пусть генератор 1 отключился от шин станции, т.е ° Х, =О. На выходе элемен-. тов 76, 77, 79 образуется "0", а на выходе элементов 85 и 86 "1", что снимает запрет на срабатывание элементов 73 и 74, которые срабатывают, так как Х =Х =1. Это приводит к срат з батыванию элементов 80 и 90. Теперь генератор 2 занимает первое место в очереди (элемент 80 возбужден), а генератор 3 — второе место в очереди (элемент 90 возбужден). Третье место в очереди свободно. Отключим также генератор 2, что соответствует X =0.

На выходе элементов 73, 78, 80 обра° зуется "О", а на выходе элемента 87

"1", что снимает запрет на срабатывание элемента 75, который срабатывает и возбуждает элемент 81. Теперь генератор 3 занимает первое место в очереди, а второе и третье места свободны. Отключению генератора 3 соответствует X =О. На выходах элементов

34267

74, 75, 81 образуются "О", а элемента

87 "1"

Таким образом, наступило исходное

5 состояние блока 24, когда на выходах элементов 82 — 87 сформирована "1", а на оставшихся элементах "О".

Сигналы с выхода блока 24 (фиг.1) через ключи 25 — 30 возбуждают соот.ветственно реле 31 — 36, которые фиксируют в текущий момент времени генераторы, занимающие первое и второе места в очереди. В исходном состоянии блока 24 все реле отключены.

Пороговые элементы 16 — 18 реализуют порогрвые функции Р

1 р (1 и Б/.. 03114

Р,"„ А

1 1 где U . — текущие напряжения на выходах генераторов 1 - 3U — установка заданного нап311д .. ряжения пороговых элементов.

В автономном режиме работы генераторов 1 — 3 сигналы пороговых элементов 16 — 18, усиливаясь усилителями 13 — 15, через силовые ключи 10-12 управляют током возбуждения генерато 0 ров, поддерживая напряжение на их выходах равным U>

Элементы 21 и 22 сравнения реализуют пороговые функции P>.. и Р ч;1, 1ь Ч1 Ч ю.

"v,. (0 V,. < V. (1, Ч,)Ч„;

Ч

40 где Ч. — напряжение возбуждения re1 нератора, занимающего первое места в очереди;

V. — напряжение возбуждения ге1 нератора, занимающего второе место в очереди;

V — напряжение возбуждения re1 нератора, занимающего третье место в очереди.

Значения, ), k определяются но50 мерами генераторов, занимающих соответственно первое, второе и третье места в очереди подключения генераторов к шинам 19.

Пусть к шинам 19 подключен генератор 1, занимающий первое место в

55 очереди (i = 1, j = О, k = О). Срабатывают переключающий контакт 61 и реле 31, которое замыкающим контактом 40 подключает выход порогового

5 13342 элемента 16 к выходу элементов И 37 и 39 и.через инвертор 43 к R-.входам треггеров 44 и 45. На первый вход элемента 21 сравнения поступает че=5 рез замыкающий контакт 46 реле 31 напряжения V с выхода возбудителя

7, что вызывает срабатывание элемента 21 и формирование пороговой функции Р .. =1. Пусть U U,, тогда 0 на выходе элемента 16 формируется пороговая функция Р„ = 1.

Появление двух "1" на входе элемента

37 вызывает установку "1" на прямом вЬжаде триггера 44, которая через 15 переключающий контакт 70 (инп.=рсное состояние) и переключающий контакт

61 (инверсное состояние), усиливаясь по мощности усилителем 13, управляет работой силового ключа 10, изменяюще- 20 го ток возбуждения возбудителя 7 в сторону уменьшения напряжения генера" тора 1. Как только U (U д„, пороговая функция P. =0 через инвертор 43

1 устанавливает триггер 45 в исходное 25 состояние, что приводит к увеличению тока возбуждения генерато а

Таким образом, происходит поддержание напряжения на шинах 19, питающихся только от генератора 1. 30

Подключим к шинам 19 генератор 2, занимающий соответственно второе место в очереди (i =1,,1 =2, k =0). Срабатывают переключающий контакт 62 и реле ЗБ, которое замыкающим контактом

50 подключает выход возбудителя 8 к второму входу элемента 21 сравнения.

В.первый момент времени генератор 2 еще не взял на себя нагрузку, его напряжение возбуждения меньше, чем 4 у генератора 1, т.е. Р, =1. Считаем, - с что напряжение на шинах (9 меньше заданного, т.е. Р> =.О. При этом на

R-входы триггеров 44 и 45 поступает

"1", которые устанавливают последние в исходное состояние. Логический "О" с выхода триггера 44 через переключающий контакт 70 реле 31 (инверсное состояние), переключаннций контакт 61 (инверсное состояние), усилитель 13.-, силовой ключ 10 и возбудитель 7 уве-,личивает возбужденйе генератора 1.

Одновременно с этим "О" с выхода триггера 45 через замыкающий контакт

65 реле 35, переключающий контакт

62 (инверсное состояние), усилитель

14, силовой ключ 11 и возбудитель 8 уваличивает возбуждение генератора

2. Одновременно увеличение возбуж67

6 дения генераторов 1 и 2 приводит к тому, что напряжение на шинах 19 становится больше U,„ä . Так как Р =1 и .1 1-2

Рц =1, срабатывает элемент 37, устанавливая прямой выход триггера 44 в "1", которая по описанной цепи управления вызывает уменьшение возбуждения генератора 1. При этом часть нагрузки

20 передается на генератор 2 (идет перераспределение. нагрузки . Через некоторое время напряжение возбуждения .генератора 2 станет больше напряжения возбуждения генератора 1.

При этом Рп =О, Через инвертор. 38 1 2 срабатывает элемент 39, устанавливая прямой выход триггера 45 в "1", кото" рая по описанной цепи управления вызывает уменьшение возбуждения генератора 2. По мере уменьшения возбуждений генераторов 1 и 2 напряжение на шинах 19 станет меньше Ур д

При этом Р, =О. Триггеры 44 и 45 при. ходят в исходное состояние, вызывая одновременное увеличение возбуждения генераторов 1 и 2 и т.д., происходит управление параллельной работой веду щих генераторов 1 и 2 по методу экст ремального генератора с настройкой на максимум.

Подключим к шинам 19 генератор.З, занимающий третье место в очереди (1 =1, j =2, k =3). Срабатывает переключающий контакт 63. На второй вход элемента 22 сравнения через замыкающий контакт 52 реле 31 и замыкающий контакт 55 реле 35 подается напряжение V с выхода возбудителя

9. В первый момент времени напряжение возбудителя 8 больше напряжения возбудителя 9, т.е. Р =1. Логичес

2-3 кая "1" с выхода элемента 22 сравнения через размыкающий контакт 69 реле 36, переключающий контакт 72 (прямое состояние) и переключающий контакт 63 (инверсное состояние) подается на усилитель 15, где усиливается по мощности и далее управляет работой силового ключа 12 в сторону увеличения напряжения возбудителя 9.

При -том ведомый генератор 3 начина-. ет брать на себя часть нагрузки 20, разгружая генерагоры 1 и 2 и т,д.

Отключим генератор 1 от шин 19 (автономный режим), что приведет к переключениям в блоке 23, Срабатывают реле 32 и Зб, следовательно генераторы 2 и 3 заняли первое и второе места в очереди (i =2, j =3, k=0).

7, 13

Замыкающий контакт 41 реле 32 подключает выход порогового элемента 17 (P> ) к входу элементов И 37 и 39.

Замок. щнй контакт 47 реле 32 и замыкающий контакт 50 реле 36 подключают к входам элемента 21 сравнения выходы возбудителей 8 и 9.

Пусть текущее напряжение больше и напряжение на возбудителе 9

За . больше, чем на возбудителе 8. При этом P =1, Р =О. Срабатывает

2- элемент И 39, устанавливая прямой выход триггера 45 в "1". Логическая

"1" через замыкающий контакт 66 реле

36, переключающий контакт 63 (инверсное состояние), усиливаясь по мощности усилителем 15, управляет ключом 12, уменьшая возбуждение генератора 3. По мере уменьшения возбуждения генератора 3 срабатывают элемент

21 и элемент 37, устанавливая прямой выход триггера 44 в "1", которая через переключающий контакт 71 реле 32 (инверсное состояние), переключающий контакт 62 (инверсное состояние), выдает команду на уменьшение возбуждения генератора 2. Через некоторое время напряжение на шинах 19 становится меньше u.. (Р =O) Логичес 1 2 2 кая "1" с выхода инвертора 43 устанавливает триггеры 44 и 45 в исходное состояние. Сигналы с выходов триггеров 44 и 45 по описанным цепям выдают команды на одновременное увеличение напряжений возбуждения генераторов 2 и 3 и т. д., происходит управление параллельной работой ведущих генераторов 2 и 3 по методу экстремального генератора с настройкой на максимум.

При отключении генератора 2 от шин 19 (автономный режим) в блоке 23 вновь происходит переключение. Срабатывает реле 33, указывая, что генератор 3 занял первое место в очереди (1 =3, j =О, k =О). Замыкающий контакт 48 реле 33 подключает на вход элемента 22 выход возбудителя 9, напряжение выхода которого всегда больше соответствующих напряжений возбудителей 7 и 9, так как генераторы 1 и 2 работают в холостом режиме, т.е.

Р =1. В случае, когда Р> =1, "ь-i 3

Пр . U,ä, срабатывае1 элемент 37, который устанавливает на прямом выходе триггера 44 "I" которая через переключающий контакт 2 реле 33 (инверсное состояние), переключающий

34267 8

Устройство для управления параллельной работой генераторов, содержащее синхронные генераторы с замыкающими блок-контактами их линейных контакторов и возбудителями, пороговые

35 элементы по числу генераторов с вход- . ными зажимами для соединения с выхо-. дами генераторов, усилители и ключевые элементы в цепях возбуждения воз40 будителей каждого генератора, причем выходы усилителей соединены с одним из входов соответствующих ключевых элементов, вторые входы которых предназначены для подключения к выходу

45. своих возбудителей два элемента сравЭ нения, блок формирования очереди, содержащий в себе блок динамического приоритета, три ключа и три реле, где входы блока. динамического приори50 тета через замыкающие блок-контакты линейных контакторов генераторов подключены к клемме с потенциалом напряжения, а выходы блока через ключи соединены соответственно с первым, вторым и третьим реле фиксации перво55 го места в очереди, о тли ч ающее с я тем, что, с целью повьппения точности подцержания напряжения на шинах станции и распределения ее наг5

20 контакт 63 (инверсное состояние), усилитель 15, ключ 12 уменьшает напряжение на выходе генератора 3 и т.д.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет объединить в качестве ведущего генератора два, например, равных по мощности генератора, которые занимают первое и второе места в очереди подключения генераторов к шинам станции.

В такой системе повьппается точность управления параллельной работой генераторов; уменьшаются проваЛы напряжения на шинах станции за счет увеличения мощности генераторов,принимающих на себя в первое время включаемую дополнительную нагрузку, уменьшается вероятность выхода из стрея ведущего генератора. Включение на параллельную работу может идти в любой последовательности. Блок формирования очереди может вести индикацию формирования очереди и учет рабочего времени работы генераторов. Устройство допускает любой вид в синхронизации:

Фо р мул а и з о бр е т е ни я

9 133 рузки, в него введены два RS-триггера, два двухвходовых элемента И, два инвертора, переключающие контакты линейных контакторов, а блок формирования очереди снабжен тремя сумматорами по модулю 2, тремя ключами и тремя реле с контактами, причем входы ключей соединены с выходами сумматоров по модулю 2 блока динамического приоритета, а выходы соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым реле фиксации второго места в онереди, при этом выходы пороговых элементов соединены через соответствующие первые замыкающие контакты первого, второго и третьего реле с первыми входами первого и второго элементов И и через первыйинвертор с

R-входами первого и второго триггеров, выходы возбудителей через соот ветствующие вторые замыкающие контакты первого, второго и третьего реле подключены к первому входу первого элемента сравнения и через соответствующие вторые замыкающие контакты четвертогб, пятого и шестого реле соединены с вторым входом первого и первым входом второго элемента сравнения, второй вход второго элемента сравнения через третий замыкающий контакт первого реле соединен с выходом третьего возбудителя через вто.— рой замыкающий контакт пятого реле и с выходом второго возбудителя че.рез второй замыкающий контакт шестого реле, второй вход второго элемента сравнения через третий замыкающий контакт второго реле соединен также с.выходом первого возбудителя через третий замыкающий контакт шестого реле и с выходом третьего возбудителя через второй замыкающий контакт четвертого реле, второй вход второго элемента сравнения через третий замыКающий контакт третьего реле соеди-: нен также с выходом первого возбудиэлемента сравнения соединен с вторым входом первого элемента И и через второй инвертор с вторым входом второго элемента И, выходы первого и

10 второго элементов И соединены с Явходами .соответственно первого и второго RS-триггеров, вход первого усилителя соединен через переключающий контакт линейного контактора первого

1 генератора с выходом первого порогового элемента либо через четвертый замыкающий контакт четвертого реле с прямым выходом второго RS-триггера, а также через четвертый переключающий контакт первого.реле и пятый раз15

20 мыкающий контакт четвертого реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым выходом первого RS-триггера, вход второго усилителя соединен через переключающий контакт линейного контактора второго генератора с выходом второго порогового элемента либо через четвертый замыкающий кон25 такт пятого реле с прямым выходом второго RS-триггера, а также через четвертый переключающий контакт второго реле и пятый размыкающий контакт пятого реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым выходом

35 первого RS-триггера, вход третьего усилителя соединен через переключающий контакт линейного контактора третьего генератора с выходом третье го порогового элемента либо чере..-. четвертый замыкающий контакт шестого реле с прямым выходом второго RSтриггера, а также через четвертый переключающий контакт третьего реле и пятый размыкающий контакт шестого

45 реле с выходом второго элемента сравнения либо с прямым выходом первого

RS-триггера. ч267 10 теля через третий замыкающий контакт пятого реле и с выходом второго воз-. будителя через третий замыкающий контакт четвертого реле, выход первого

1334267

Составитель О.Наказная

Редактор Т,Лазоренко Техред M.Äèäûê

Корректор А.Тяско

Заказ 3972/51 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5 производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4