Спосіб коригування струму збудження синхронного генератора при зміні частоти вихідної напруги

Спосіб коригування струму збудження синхронного генератора при зміні частоти вихідної напруги, в якому перетворюють вихідну напругу генератора ±Uвих на аналоговый сигнал ±ΔUвиx за допомогою функціональної структури f(Uвиx, ΔUвиx) і формують керуючий сигнал, який після підсилення подають на кільцевий разподільник імпульсів, за допомогою якого формують послідовні керуючі імпульси Uφ1.n, Uφ2.n, та Uφ3.n, де "n" - неперервна послідовність конкретних значень аналогових сигналів керуючих імпульсів в функціональній структурі демодулятора f(Demux), що подають на силові тиристори для формування синхронізованої напруги і струму збудження синхронного генератора, який відрізняється тим, що перетворений аналоговий сигнал вихідної напруги ΔUвих порівнюють з додатною і від'ємною напругами ±U0, які розташовані поблизу нульового рівня аналогового сигналу ±ΔUвих, і за допомогою функціональної структури аналого-цифрового перетворювача f1(АЦП) перетворюють на аналогові логічні сигнали ±Uвих вхідної 2 (19) 1 3 53710 4 Uf1( T) ( U / U) &1 [U j ] Uвих f ( Uвих , f1( АЦП) Uвих ) t C U t f (Uвих f (CT) Uвих f (Demux) R0 [Uj ]f1( T) [U j ]f1(Tt ) 1.n ( tn 1) U 2.n ( tn 1) U 3.n ( tn 1) f1( ) U0 [U j ]0 вих f2 (Тет) функціональних зв'язків (=) функціональних структур; &1 U 0) - логічний елемент f1(&) - I ; Uf1( T) лічильних імпульсів; f1 3 ( АЦП) - функціональні структури аналого-цифрових перетворень; f1( ) функціональна структура суматора; f(Demux) функціональна структура демультиплексора. С f (СТ ) - функціональна структура логічно R0 го лічильника, в якому ( R 0 ) - функціональний вхід скиду і ( С) - функціональний вхід прийому Корисна модель належить до галузі електроенергетики, а саме до способу стабілізації напруги газодизель-генератора шляхом коригування його струму збудження, що може бути використано для підвищення стабільності напруги синхронного генератора. Відомо про спосіб автоматичного регулювання частоти і розподілу активної потужності генератора (Хомяков Н.М. и др. Судые электроэнергетические установки Издательство «Судостроение» Ленинград 1966г. Стр. 175, рис 82), в якому для стабілізації частоти вихідної напруги синхронного генератора з первинним двигуном здійснюють вимірювання частоти вихідної напруги генератора за допомогою датчика частоти та за допомогою серводвигуна регулюють швидкість обертання первинного двигуна. Відомий спосіб автоматичного регулювання вихідної напруги не може забезпечити стабільність роботи генератора при зміні зовнішнього навантаження. Відомо також про спосіб коригування струму збудження синхронного генератора при зміні частоти вихідної напруги (Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи. За редакцією професорів М.Г. Поповича та О.Ю. Лозинского, Київ „Лібідь" 2005р., стр. 247, ріс. 4.17), в якому для стабілізації роботи синхронного генератора фіксують момент зміни знаку вихідної напруги генератора і перетворюють вихідну напругу генератора uвих на аналоговий сигнал Δuвих за допомогою перетворюючої функціональної структури uвих, Δuвих Для наступного порівняння її з опорною напругою ui, далі формують пилкоподібну напругу u0→umax тривалістю Δt та періодом повторення Ті, (і - кількість періодів, відображається за допомогою функціональної структури f1[Δt(u0→umax,Ti)]), після чого порівнюють пилкоподібну напругу u0→umax тривалістю Δt з опорною напругою uj за допомогою функціональної структури f1(u0→umax>uj) і формують керуючі сигнали з крутим переднім фронтом, які після підсилення подають на кінцевий розподільник імпульсів (функціональна структура f(Demux)), за допомогою якого формують послідовні керуючі імпульси Uφ1.n, Uφ2.n, и Uφ3.n,. де «n» - неперервна послідовність конкретних значень аналогових сигналів керуючих імпульсів, які подають на силові тиристори для формування синхронізованої напруги і струму збудження синхронного генератора, при цьому логікодинамічний процес стабілізації вихідної напруги синхронного генератора виконано відповідно до математичної моделі виду 5 u вих f (u вих , u вих ) 53710 f1 t(U0 Umax , Ti) 6 U де uвих , uвих - перетворююча функціональна f1 t(U0 Umax , Ti) структура; -функціональна U0 Umax структура для формування напруги t тривалістю і періодом повторення Ti ; f1(U0 Umax U j ) - функціональна структура U0 Umax порівняння пилкоподібної напруги з U j f(Demux) опорною ; - функціональна структура демодулятора. Відомий спосіб не забезпечує стабільність роботи генератора (а саме зміну частоти його вихідної напруги) при зміні навантаження. Стабільність роботи синхронного генератора з урахуванням відслідковуючої зміни струму збудження генератора може бути отримана в межах 10-15% від номінальної потужності генератора. Ставиться задача удосконалення способу коригування струму збудження синхронного генератора при зміні частоти вихідної напруги, в якому шляхом зміни моменту подачі напруги на обмотку збудження синхронного генератора (що впливає на величину струму збудження) забезпечують стабілізацію його реактивної потужності, що в кінцевому рахунку призводить до економії палива на 510%. Вирішується поставлена задача наступним чином: вихідну напругу генератора ±Uвих перетворюють на аналоговый сигнал ±Uвих за допомогою функціональної структури f(Uвих, ΔUвих) і формують керуючий сигнал, який після підсилення подають на кільцевий разподільник імпульсів, за допомогою якого формують послідовні керуючі імпульси Uφ1.n, Uφ2.n, и Uφ3.n,. де «n» - неперервна послідовність конкретних значень аналогових сигналів керуючих імпульсів в функціональній структурі демодулятора f(Demux) , які подають на силові тиристори для формування синхронізованної напруги і струму збудження синхронного генератора, при цьому перетворений аналоговий сигнал вихідної напруги ΔUвих порівнюють з додатньою і від'ємною напругами ±U0, які розташовані поблизу нульового рівня аналогового сигнала ± ΔUвих, і за допомогою функціональної структури аналогово-цифрового перетворювача f1(АЦП) перетворюють на аналогові логічні сигнали ±Uвих вхідної напруги ±Uвих. якими фіксують за допомогою функціональної структури логічного лічильника f(CT) початок формування поточної структури аналогових сигналів [Uj]f1(Tt), де «j» - кількість інформаційних логічних аналогових сигналів, та аналогового сигналу ±UΔtf(Uвих ↑↓0) - знаку переходу через нульове значення, після чого виконують логічне віднімання між поточною структурою аналогових сигналів [Uj]f1(Tt) та еталонною структурою аналогових сигналів [Uj]°вих f2(Тет), яка відповідає контрольованому періоду Т Umax Uj ) U tn 1) t f (Demux) U 2.n ( tn 1) U Uj f1(U0 1.n ( 3.n ( tn 1) вихідної напруги генератора ±Uвих, за допомогою функціональної структури суматора f1(∑) і результат формують як структуру аналогових сигналів величини відхилення поточного періоду напруги генератора [Uj]f1(ΔT) і як аналоговий сигнал знаку відхилення ±Uf1(ΔT)↑, який коригують з урахуванням аналогового сигналу ↓±Uf1(ΔT) вихідного знаку за допомогою логічної функції f1(&)-I, формують аналоговий сигнал +U/-U скоригованого знаку і разом зі структурою аналогових сигналів [Uj]f1(ΔT) величини відхилення поточного періоду напруги генератора коригують початок формування послідовних керуючих імпульсів Uφ1.n+1, Uφ2.n+1, и Uφ3.n+1 в функціональній структурі дешифратора f(Demux) з випередженням або відставанням відносно початку формування попередньої послідовності керуючих імпульсів Uφ1.n, Uφ2.n, и Uφ3.n, при цьому логікодинамічний процес коригування струму збудження синхронного генератора виконано відповідно до математичної моделі виду де - система аналогових (->) і аналого-логічних функціональних зв'язків (=) функціональних структур; ( R0 ) - функціональний вхід сбросу і ( С) функціональний вхід прийому лічильних імпульсів; f1 3 ( АЦП) - функціональні структури аналогоf( ) цифрових перетворень; 1 - функціональна f(Demux) - функціональна структура суматора; структура демультиплексора. Реалізується запропонований спосіб коригування струму збудження синхронного генератора при зміні частоти вихідної напруги наступним чином. Якщо в прототипі виконати перенесення функціональної структури порівняння f1(U0 Umax U j ) пилкоподібної напруги Uj U0 Umax з опорною відповідно до графоаналітичного виразу (1) 7 53710 8 так і аналоговий сигнал знаку ±Uf1(ΔT)t. Після чого в функціональній структурі (4) то f1(U0 аналогова Umax Uk ) , U0 Umax функціональна яка формує структура пилкоподібну напругу тривалістю Δt і періодом повторення Ті, може бути замінена на функціональну структуру логічного лічильника f(CT), що дозволить записати вхідну функціональну структуру процесу коригування струму збудження синхронного генератора у вигляді логіко-динамічного процесу перетворення аналогових сигналів (2) З аналізу графоаналітичного виразу (2) витікає, що вихідну напругу генератора ±Uвих за допомогою функціональної структури f(Uвих, Δ±Uвих) перетворюють на аналоговий сигнал ±Uвих який далі порівнюють з додатньою і від'ємною напругами ±U0, які розташовані поблизу нульового рівня аналогового сигнала ±ΔUвих, і за допомогою функціональної структури аналогово-цифрового перетворювача f1(АЦП) перетворюють на аналогові логічні сигнали ±Uвих вхідної напруги ±Uвих. Далі за допомогою неперервної послідовності аналогових сигналів [Uj]Δt, які подають на лічильний вхід лічильника, формують пилкоподібну напругу, нульове значення якої співпадає у часі з моментом зміни знаку вихідної напруги генератора. На виході функціональної структури f(CT) отримують поточну структуру аналогових сигналів [Uj]f1(Tt), де «j» кількість цифрових сигналів, і аналоговий сигнал ±UΔtf(Uвих↓↑0) знаку переходу через нульове значення. Далі, у відповідності до функціональної структури (3) виконують логічне віднімання поточної структури аналогових сигналів [Uj]f1(Tt) від еталонної структури аналогових сигналів [Uj]0вих f2(Tтет), яка відповідає контрольованому періоду Т вихідної напруги генератора ±Uвих, за допомогою функціональної структури суматора f1(∑) і формують як структуру аналогових сигналів [Uj]f1(ΔT) величини відхилення поточного періоду напруги генератора, Комп’ютерна верстка Л. Купенко поточний U t f (Uвих аналоговий сигнал 0) коригують з урахуванням анаUf1( T) логового сигналу вихідного знаку за допомогою логічної функції f1(&)-i і формують аналоговий сигнал +U/-U скоригованого знаку. В результаті, якщо записати аналітичний вираз (5) то сформований аналоговий сигнал +U/-U скоригованого знаку і структура аналогових сигналів [Uj]f1(ΔT) величини відхилення поточного періоду напруги генератора дозволяють скоригувати початок формування послідовних керуючих імпульсів Uφ1.n+1, Uφ2.n+1, и Uφ3.n+1 в функціональній структурі дешифратора f(Demux) з випередженням або відставанням відносно початку формування попередньої послідовності керуючих імпульсів Uφ1.n, Uφ2.n, и Uφ3.n. які далі подають на силові тиристори для формування синхронізованої напруги і струму збудження синхронного генератора. Для формування математичної моделі функціонально закінченого логіко-динамічного процесу послідовного коригування струму збудження синхронного генератора для стабілізації його реактивної потужності виконаємо об'єднання функціональних структур (2) - (5) і запишемо результуючий вираз логікодинамічного процесу перетворення аналогових сигналів (6). Використання запропонованого технічного рішення коригування струму збудження синхронного генератора при зміні частоти вихідної напруги дозволить підвищити її стабільність і підвищити економічність пристрою на 5-10%. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601