Электроэнергетическая установка
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в ветрои гидроэнергетике. Целью изобретения является улучшение устойчивости работы в генераторном и двигательном режимах в широком диапазоне изменения частоты вращения. Установка имеет независимое управление тремя параметрами электрической машины - потоком, током и напряжением статора с заданными законами управления, что позволяет выполнить ее механическую характеристику с регулируемой жесткостью и не требует наличия разгонных устройств. 1 ил.
.СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (51)4 Н 02 P 9 42
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4186824/24-07 (22) 27.01 .87 (46) 15.05.89. Бюл. Р 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики(72) Н.Н.Блоцкий, А.В.Пиковский, Т.В.Плотникова, М.В.Титова и Ю.Г.Шакарян (53) 621.314.27(088.8) (56) Ammainn С., Reichert К.. Joho R.
Converter Pod Synchronous Generator
System for Medium and Large Power
Plants. — TEEE Transaction of Energy
Conversion. June 1986, v. Ес-l, N 2.—
Lefebvre S., Dessaint L. et al.
Simulator Study of à Vertical Axis
Mind Turbine Generator Connected to а Small Hydro Network. — IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems. May ) 985, v. PAS-104, 11 5.
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в ветро- и гидроэнергетике.
Целью изобретения является улучшение устойчивости работы в генераторном и двигательном режимах в широком диапазоне изменения частоты вращения.
На чертеже представлена функциональная схема электроэнергетической установки.
Электроэнергетическая установка содержит синхронную машину 1, первый 2 и второй управляемый 3 статические преобразователи, первый из которых входом связан с якорной обмот кой синхронной машины 1, а выходом
„„SU„„1480083 (54) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в ветро- и гидроэнергетике. Целью изоб.ретения является улучшение устойчивости работы в генераторном и двигательном режимах в широком диапазоне изменения частоты вращения. Установка имеет независимое управление тремя параметрами электрической машины— потоком, током и напряжением статора с заданными законами управления, что позволяет выполнить ее механическую характеристику с регулируемой жесткостью и не требует наличия разгонных устройств. 1 ил.
2 Ф ® через сглаживающий реактор 4 и датчик 5 тока — с входом второго ста- ОО тического преобразователя 3, выходом (, ) подключенного к электрической сети (6, а управляющим входом — к выходу Q() регулятора 7 тока, управляющий и за-, („ф дающий входы которого связаны соответственно с датчиком 5 тока и задатчиком 8 тока, регулятор 9 потока возбуждения, выходом связанный с управ- а ляющим входом возбудителя 10 синхронной машины 1, а управляющим и задающим входами — с датчиком ll потока и задатчнком 12 потока. Установка содержит также регулятор 13 частоты вращения, управляющим и задающим входами соединенный соответст8О083 где Р
30
62 ((-) „„)((;+)(„. 1 (> Iz,д )<<) + Ра (6) регулирование напряжения в звене постоянного тока U осуществляется воздействием на угол управления первого статического преобразователя 2:
Р,=(П-(< s ") )()(.)(3 K() I,о
50 где К,,К„.,К вЂ” коэффициенты усиле- н; ния усилителей.
Управление синхронной машиной 1 осуществляется по трем каналам, од 55 ним из которых является регулирование потока возбуждения регулятором
9 потока через возбудитель 10. Входные сигналы регулятора 9 потока— задающий и,измеренный — постчпают с з
14 венно с датчиком 14 частоты вращения и задатчиком 15 частоты вращения.
Первый статический преобразователь 2 выполнен управляемым, дополнительно введены регулятор 16 напряжения и блок, 17 произведения, первый и второй входы которого подключены к выходам датчика 14 частоты вращения и регулятора 13 частоты вращения соответственно, а выход — к задающему входу регулятора 16 напряжения, управляющий вход которого связан с датчиком 18 напряжения, включенным на выходе первого статического преобразователя 2, причем управляющий вход последнего подключен к выходу регулятора 16 напряжения.
На чертеже, кроме того, показана связь датчика 14 частоты вращения с ротором синхронной машины 1 через датчик 19 положения ротора.
Электроэнергетическая установка работает следующим образом.
Устойчивая работа синхронной машины с двухзвенным преобразователем частоты в якорной цепи в двигатель- ном и генераторном режимах при любых механических характеристик на валу достигается путем соответствующего управления электромагнитным моментом машины. Из литературы известно, что необходимым условием статической устойчивости электрической машины является условие устойчивости по частоте вращения:
Рм+ f3Ý г Оэ (1)
ЗМ где p = — — — жесткость механической ()а характеристики механизма, сопряженного с валом СМ;
)Мэ а = — — — жесткость механической
-э д„,„ характеристики синхрон ной машины.
Очевидно, что условие (1 ) выполнится, если электрическая машина будет иметь механическую характеристику вида
= Ы.+И, ((2) где д, Ы, — коэффициенты регулирования.
Обеспечение выполнения условия (1) достигается соответствующим подбором значений коэффициентов )(,и а(, Выразив электромагнитный момент
М> синхронной машины через ее параметры и параметры преобразователя, получим
Р UI мэ = — = — — —, (3) ()р KvK ()р активная мощность; — напряжение в звене постоянного тока на стороне первого статического преобразователя;
I — ток в звене постоянного
10 тока;
К(,,К вЂ” коэффициенты схемы для мостовойй схемы ст атическ о го преобразователя:
ЗКЗ 2 3
15 К = — --; K
1Г
Выбрав в качестве параметров регулирования ток I в звене постоянного тока и напряжение U в звене постоянного тока на стороне первого статического преобразователя 2, можно получить требуемую моментную характеристику синхронной машины 1 при следующих условиях:
I const; U ()(, +о(, ()„)(),, 4) где Ы, ()(, — коэффициенты регулирования.
Подставляя (4) в (3), имеем
I(d +, ) ((() р
К К (д + с< () ) (5)
K K R
U Т
Соотношения (4) реализуются функциями регулирования для регуляторов тока звена постоянного тока и напряжения в з вене постоянного тока: р егулирование тока I осуществляется
40 воздействием на угол pz управления второго статического преобразователя 3:
5 14 выход» злдатчика 12 и датчика 11 потока соответственно. Канал управления по постоянному току реализуется регулятором 7 тока, на вход которого подаются задающий от задатчика 8 тока и измеренный от датчика 5 тока сигналы. Выходной сигнал регулятора . 7 тока является управляющим для второго статического преобразователя 3.
По третьему каналу управления осуществляется регулирование выпрямленного напряжения в функции частоты вращения. Для этого на вход регулятора 16 напряжения подаются величины напряжения. измеренного — от датчика 18 напряжения и заданного — от блока 17 произведения.
Выходной сигнал регулятора 16 напряжения является управляющим для первого статического преобразователя
2. Блок 17 произведения формирует сигнал, квадратично зависимый от частоты вращения, для чего на входы упомянутого блока подаются сигналы: пропорциональный измеренной частоте вращения от датчика 14 частоты, и задания от регулятора 13 частоты вращения, на входы которого поступают сигналы от задатчика 15 частоты и измеренный от датчика 14 частоты. На вход последнего может поступать сигнал датчика 19 положения ротора.
Таким образом, обеспечение независимого управления тремя параметрами электрической машины — потоком, током и напряжением статора с заданными законами управления — позволяет выполнить ее механическую характеристику с регулируемой жесткостью, что делает возможным устойчивую работу электроэнергетической установки во всем множестве режимов (двигательном, генераторном) при любых механических характеристиках на валу электрической машины. Вследствие этого в системе отсутствует необходимость установки разгонных уст80083 ь ройств, что также является ее преимуществом.
° Формула изобретения
Электроэнергетическая установка, содержащая синхро нную машину, первый и второй управляемый статические преобразователи, первый из которых входом связан с якорной обмоткой синхронной машины, а выходом через сглаживающий реактор и датчик тока — с входом второго управляемого статического преобразователя, выходом подключенного к электрической сети, а управляющим входом — к выходу регулятора тока, управляющий и задающий входы которого связаны соответственно с датчиком тока и задатчир11 ком тока, регулятор потока возбуждения, выходом связанный с управляющим входом возбудителя синхронной машины, а управляющим и задающим входами — с датчиком потока и
25 задатчиком потока соответственно, регулятор частоты вращения, управляющим и задающим входами соединенный соответственно с датчиком частоты вращения и задатчиком частоты враще 11ния, отличающаяся тем, что, с целью улучшения устойчивости работы в генераторном и двигательном режимах в широком диапазоне измене— ния частоты вращения, первый статиЗ5 ческий преобразователь выполнен управляемым, введены регулятор напряжения и блок произведения, первый и второй входы которого подключены к выходам датчика частоты вращения и
4О регулятора частоты вращения соответ, ственно, а выход — к задающему входу регулятора напряжения, управляющий вход которого связан с датчиком напряжения, включенным на выходе пер45 вого статического преобразователя, причем управляющий вход последнего подключен к выходу регулятора напряжения.
1480083
Составитель А. Бабах
Редактор А.Маковская Техред N. Ходанич Корректор Н.Повидайчик
Заказ 2556/54 Тираж 551 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
