Регулирование возбуждения синхронных генераторов (стр. 4 )

Стабилизация «по частоте эдс»

В этом случае Δf = рΔΘi,

В случае безынерционного измерения частоты эдс этот сигнал представляет собой внешнюю отрицательную гибкую обратную связь по отклонению взаимного угла и не может вызвать внутригруппового движения.

Однако при этом повышается собственная частота внутригруппо-вых колебаний. При наличии запаздывания в реальном тракте сиг­налов Δfэдс и Δf 'эдс могут появиться значительные фазовые сдвиги сиг­налов по каналам стабилизации. В регуляторе АРВ—СД, например, на частотах свыше 1 Гц этот сдвиг настолько велик, что реальный сигнал по производной частоты может изменить знак и превратиться в положительную обратную связь. Этим и обедняются ограничения, накладываемые на высокочастотную границу области устойчивости внутригрупповым движением [31 ].

Стабилизация «по мощности»

Многими фирмами применяется стабилизация «по мощно­сти», когда

После линеаризации выражения для активной мощности

в наиболее благоприятном для демпфирования внутригрупповых ко­лебаний режиме равной загрузки двух генераторов по активной и реактивной мощностям получим:

Как и в случае стабилизации «по току», стабилизация «по мощ­ности» может быть представлена в виде двух составляющих. К пер­вой, по отклонению взаимного угла ΔΘ12, относится все сказанное выше о стабилизации «по частоте эдс». Некоторое отличие заключа­ется только в том, что в данном случае она пропорциональна коси­нусу исходного внутреннего угла. Эта значит, что ее стабилизирую­щее действие ослабевает в режимах глубокого потребления реактив­ной мощности и искусственной устойчивости.

Вторая составляющая является положительной обратной связью по разности отклонений индивидуальных токов возбуждения, дейст­вие которой усиливается по мере роста внутреннего угла. Она всегда способствует подчеркиванию внутригрупповых колебаний.

Таким образом, стабилизация «по мощности» может удовлетво­рительно стабилизировать режим только тех станций, которые рабо­тают на короткие линии в мощных энергообъединениях и не попа­дают в режим глубокого недовозбуждения. Именно поэтому при про­ектировании АРВ—СД было отдано предпочтение стабилизации «по частоте напряжения».

Стабилизация по энергетическому параметру П

Наилучшее демпфирование взаимного движения станции относительно других частей сложной энергосистемы обеспечивает параметр П, полученный на основе использования принципа макси­мальной скорости затухания избыточной энергии [37 ]. Для его фор­мирования используется только местная информация, однако при этом правильно отражается взаимное движение генераторов регули­руемой станции относительно других генерирующих агрегатов и цен­тра электрических качаний системы.

Параметр П может быть представлен в виде:

где Ej — эдс всех станций, кроме исследуемой, и фиктивные эдс на­грузок; Yij — взаимные проводимости между точками приложения эдс регулируемого генератора, эквивалентирующего исследуемую станцию, и остальных эдс; Θij и sij — взаимные фазовые углы и их производные (скольжения) по всем направлениям; Рij — активные мощности, выдаваемые исследуемой станцией по всем направлени­ям.

Была разработана [38] и тщательно проверена на электродина­мической модели энергосистем аппаратура выявления параметра П, реализующая алгоритм

где uqг и idг - — поперечная составляющая напряжения и продольная составляющая тока эквивалентного регулируемого генератора в осях d-q; К — весовой коэффициент, численно равный внешнему для ре­гулируемого генератора сопротивлению Хвн до центра электрических качаний системы, выраженный в о. е.

Тщательное сравнение эффективности параметров Δfu и П про­ведено в [39]; наиболее четко преимущества параметра П прояви­лись при работе станции на несколько направлений, а также при воз­мущениях, связанных с небалансами мощности в приемной системе. Однако при этом возникли трудности с внутригрупповым движе­нием.

В этом случае

Преобразовав уравнения установившегося режима, получим:

После линеаризации для режима равной загрузки генераторов

(Θ12 = 0) имеем, что

Значит,

и стабилизация по параметру П представляет собой внутреннюю положительную гибкую обратную связь по разности отклонений токов возбуждения. Интенсивность ее тем выше, чем больше значение Хвн. Предельный коэффициент по отклонению параметра

K0 п max = Td0X'd/Xвн. При больших значениях К0п нарушается коле­бательная устойчивость электромагнитных контуров.

Таким образом, самым главным недостатком параметра П, выяв­ляемого согласно (3.39), является наличие в нем индивидуального тока id г. При учете всей станции одним эквивалентным генератором он не проявляется. Однако при наличии нескольких генераторов, ра­ботающих на общие шины, составляющая, пропорциональная id г, вызывает внутригрупповое движение этих генераторов между собой. Выявление П по общестанционным параметрам uqш, , и последующее распределение между машинами позволили бы обойти этот недостаток. Однако решение подобной задачи на практике без применения вычислительной техники невозможно. Именно по этой причине, несмотря на всю его привлекательность, этот закон регу­лирования остается нереализованным.

Глава 4

АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

4.1. Развитие сильного регулирования возбуждения синхронных машин

Первый АРВ сильного действия на электронных лампах был создан в конце 50-х годов для регулирования возбуждения гид­рогенераторов Волжской ГЭС им. [42]. Он имел ПД-закон регулирования напряжения с коэффициентом усиления по пропорциональной составляющей К0u =- 50 е. в.н./е. н. и использовал в качестве параметров стабилизации первую и вторую производные тока линии или среднего тока параллельно работающих генераторов. Последовавшие за этим разработки были направлены на совершен­ствование структуры и конструкции регуляторов, повышение надеж­ности их работы. Предпочтение было отдано стабилизации по изме­нению и по первой производной частоты напряжения генератора [43 ], что позволило значительно упростить схему подключения и ус­ловия эксплуатации регулятора, сделав его независимым от комму­таций в первичной схеме станции. Для повышения надежности уси­лители на электронных лампах были заменены быстродействующи­ми магнитными усилителями [44 ]. АРВ сильного действия на маг­нитных усилителях со стабилизацией «по частоте» были внедрены на Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС [45 ], Братской и Асуанской ГЭС [46 ].

На этой первой стадии работ по созданию и внедрению АРВ для каждой новой электростанции разрабатывался по существу новый, более совершенный тип регулятора, поскольку накопленный опыт был еще недостаточен для окончательного выбора принципа дейст­вия, схемы и конструкции.

Сутью второй, закончившейся в начале 70-х годов, стадии разви­тия АРВ стало создание унифицированного регулятора АРВ—СД для всех типов синхронных машин (гидро-, турбогенераторов и синхрон­ных компенсаторов) в составе различных типов систем возбуждения (независимых, систем самовозбуждения и бесщеточных) [47 ]. Се­рийный выпуск его продолжался до 1983 г.

АРВ—СД осуществлял пропорционально-дифференциальное ре­гулирование напряжения статора с фиксированным коэффициентом по отклонению напряжения, равным 15, 25 или 50 е. в.н./е. н. Стаби­лизация режима обеспечивалась сигналами изменения и первой про­изводной частоты напряжения статора, а также первой производной

тока ротора. Предусматривался охват возбудителя жесткой (ЖОС) и гибкой (ГОС) обратными связями по напряжению ротора. Наряду с традиционными функциями поддержания напряжения и обеспече­ния устойчивости регулирования АРВ—СД выполнен также ряд до­полнительных функций по защите генератора и автоматизации тех­нологических процессов, тем самым существенно повышая надеж­ность работы основного оборудования. По объему функций и алго­ритмическому обеспечению он превосходил зарубежные разработки того времени.

Было разработано достаточно подробное математическое описа­ние регулятора АРВ-СД, выполненного по проектной схеме [55— 58]. Однако параметры магнитных усилителей имели большой разброс, поэтому на каждом генераторе в процессе наладки регуля­тора в его схему приходилось вносить изменения в соответствии со специально разработанными рекомендациями [59, 60 ]. В связи с этим использование стандартного математического описания АРВ—СД не всегда корректно. Для получения достоверных ре­зультатов требуется уточнение параметров АРВ—СД конкретной станции. Исходными данными для такого уточнения могут служить статические и частотные характеристики звеньев и каналов регу­лирования, определенные после внесенных в процессе наладки из­менений схемы регулятора. Если частотные характеристики какого-либо элемента регулятора отсутствуют, допустимо использование стандартного математического описания этого элемента с обязатель­ной проверкой интегральных характеристик канала, в который он входит.

Развитие микроэлектронной техники вызвало моральное старе­ние регулятора АРВ—СД. Поэтому в 1977 г. был разработан уни­фицированный полупроводниковый регулятор возбуждения типа АРВ—СДП [48, 49 ] на базе полупроводников и интегральных мик­росхем. Структурно и алгоритмически он повторял АРВ—СД, были также повторены многие узлы прототипа (промежуточные трансформаторы, потенциал-регулятор в блоке уставки и т. д.). Этой переходной моделью были оснащены шесть гидрогенераторов Саяно-Шушенской ГЭС, что позволило накопить опыт эксплуатации полупроводниковой аппаратуры. Затем серийный выпуск был пре­кращен.

Последним полупроводниковым регулятором аналогового типа стал регулятор АРВ—СДП 1 [41 ], которым с 1982 г. оснащаются все синхронные генераторы мощностью от 63 МВт и выше. Это по существу компактный, высокотехнологичный специализирован­ный аналоговый измерительно-вычислительный комплекс, допол­ненный релейной аппаратурой и по своим характеристикам (табл. 4.1) намного превосходящий предыдущие образцы. По сравнению с предшественниками он выполняет большее количество функций, структурно отличается частотно-зависимой характери­стикой канала регулирования напряжения, что повышает качество поддержания напряжения, увеличивает устойчивость регулирова­ния и инвариантность настройки к изменению режима работы гене-

Т а б л и ц а 4.1

Сравнительные показателя регуляторов возбуждения

ратора и сети за счет динамического снижения коэффициента уси­ления по отклонению напряжения в области частот собственных ко­лебаний.

Созданием и внедрением в эксплуатацию АРВ—СДП1 завер­шилась третья стадия развития регулирования возбуждения сильного действия. В настоящее время выпускаются четыре мо­дификации для работы в составе одно - и двухгрупповых систем воз­буждения генераторов обычного исполнения и обратимых агрегатов ГАЭС. Ими оснащаются все генераторы мощностью 63 МВт и вы­ше, выпускаемые в СНГ. Поэтому целесообразно подробно описать этот регулятор.

4.2. Назначение и состав АРВ—СДП1

Регулятор совместно с быстродействующей системой воз­буждения выполняет большое число разнообразных функций, кото­рые условно можно разделить на четыре группы: системные, техно­логические, защитные, самоконтроль и диагностика [10].

Системные функции включают в себя:

—  поддержание напряжения в точке регулирования с заданными точностью и статизмом;

— обеспечение устойчивости регулирования во всех режимах ра­боты генератора, включая холостой ход, работу в зоне искусственной устойчивости с внешним фазовым углом, приближающимся к 90°, и в режиме недовозбуждения при больших внутренних углах генера­тора;

— интенсивное демпфирование малых колебаний и больших по-слеаварийных качаний, возникающих в энергосистеме;

— обеспечение высокого уровня динамической устойчивости пу­тем форсирования возбуждения вплоть до предельного значения при коротких замыканиях и набросах нагрузки во внешней электриче­ской сети.

Технологические функции автоматизируют процессы управления током возбуждения, переходы от одного режима к другому, передачу информации о состоянии генератора и системы возбуждения. К ним относятся:

— программное начальное возбуждение генератора при пуске;

— подгонка напряжения генератора к напряжению сети при автоматической точной синхронизации или при самосинхрони­зации;

— дистанционное изменение уставки напряжения с блочного или общестанционного щита управления;

— обеспечение работы в системе группового регулирования на­пряжения генераторов электростанции;

— разгрузка генератора по реактивной мощности и программное развозбуждение при плановом останове генерирующего агрегата;

— поддержание по получении команды постоянства тока ротора;

— постоянная подгонка уставки, обеспечивающая равенство вы­ходных напряжений основного и резервного регуляторов при работе системы возбуждения на резервном АРВ.

Реализация системных и технологических функций может при­вести к изменению регулирующего сигнала, выводящему режим ра­боты генератора или системы возбуждения за допустимые границы. В этом случае необходим переход с основного алгоритма работы АРВ на защитный, который обеспечит возврат режима в допустимые гра­ницы. В зависимости от характеристик основного оборудования этот возврат может происходить либо безынерционно, либо с определен­ной выдержкой времени.

К защитным функциям относятся:

— ограничение максимального тока ротора с учетом теплового состояния генератора и числа исправных вентилей преобразователя;

— ограничение перегрузки по токам ротора и статора в соответ­ствии с заданными тепловыми характеристиками генератора;

— ограничение минимального возбуждения с уставкой, завися­щей от величины активной мощности генератора и обусловленной допустимым нагревом торцевой зоны статора;

— ограничение максимального напряжения статора при обрыве электропередачи и связанным с ним повышении частоты;

— пропорциональное уменьшение напряжения статора при силь­ном снижении частоты;

— автоматическая разгрузка по индуктивной реактивной мощ­ности генератора при повреждении вентилей преобразователя;

— ограничение максимального напряжения ротора в бесщеточ­ных системах возбуждения.

Функции самоконтроля и диагностики включают в себя:

— контроль соответствия величины отклонения напряжения ста­тора и выходного напряжения регулятора;

— контроль состояния выходного усилителя;

— контроль исправности источника питания.

При несоответствии величин отклонения напряжения и выхода АРВ, при отказе выходного усилителя или потере питания регулято­ра блок контроля выдает команду перевода системы возбуждения на резервный регулятор.

В состав регулятора входят 16 блоков (рис. 4.1).

Блок питания (БП) подключен к трансформатору собственных нужд переменного тока системы возбуждения. Он преобразует вход­ное трехфазное напряжение в стабилизированное напряжение по­стоянного тока величиной ±12.6 В, которым питаются все блоки ре­гулятора. При отсутствии переменного трехфазного напряжения или при отказе БП происходит автоматическое переключение питания АРВ на резервный источник ИПР, подключенный к сети постоянного оперативного тока станции.

Блок уставки напряжения (БУН) формирует значение уставки регулируемого напряжения. Управление уставкой осуществляется от кнопок на лицевой панели БУН или дистанционно от ключа на блоч­ном или общестанционном щите управления.

Блок напряжения (БН) формирует сигналы отклонения напряже­ния статора от заданного значения и первой производной напряже­ния статора.

Блок реактивного тока БРТ-1 формирует сигнал, пропорциональ­ный реактивной составляющей тока статора генератора для реализа­ции заданного статизма регулирования. В случае работы генераторов на общие шины статизм регулирования задается отрицательным, а при работе блока «генератор—трансформатор» — положительным. Блок реактивного тока БРТ-2 формирует сигнал, пропорциональный реактивной составляющей группы генераторов, объединенных шина­ми генераторного напряжения. Этот сигнал компенсирует падение напряжения в общем повышающем трансформаторе и восстанавли­вает требуемый статизм. Так обеспечивается устойчивая работа группы генераторов при низком статизме.

Блок токов (БТ) вырабатывает напряжения, пропорциональные токам ротора и статора, которые затем используются для ограниче­ния перегрузок. Кроме того, БТ формирует сигнал стабилизации по производной тока ротора.

Тепловые характеристики нагрева заложены в блоке измерения перегрузки (БИП). В зависимости от величины перегрузки БИП от­считывает допустимую выдержку времени [40] и выдает сигнал о перегреве.

Блок ограничения тока ротора (БОР) осуществляет ограничение

5 ,

максимального тока ротора, воздействуя на систему управления ти-ристорами, а также уменьшает уставку напряжения при перегреве генератора до допустимого уровня.

Форсирование возбуждения при снижении напряжения статора ниже заданной уставки обеспечивает блок форсировки (БФ). Благо­даря этому обеспечиваются высокие пределы динамической устойчи­вости.

Блок ограничения минимального возбуждения (ОМВ) осуществ­ляет защиту торцевых зон статора от недопустимого нагрева. В него закладывается граница допустимых режимов [40] в координатах ак­тивной и реактивной составляющих тока статора. При выходе режи­ма работы генератора за ее пределы безынерционно увеличивается уставка напряжения статора. Если конструкция генератора исклю­чает перегрев торцевых зон, то граница ОМВ может быть перестро­ена на ограничение внутреннего угла генератора (ограничение по ус­тойчивости).

Сигналы стабилизации, пропорциональные изменению и первой производной частоты напряжения, формирует блок частоты и защи­ты (БЧЗ). При одновременном увеличении напряжения статора, ча­стоты и производной частоты, что характерно при обрыве электро­передачи, выход БЧЗ блокируется с целью исключения ложного фор­сирования.

Подгонка напряжения генератора к напряжению сети при авто­матической точной синхронизации и самосинхронизации осуществ­ляется блоком подгонки (ПУН). После окончания подгонки ПУН вы­дает соответствующий сигнал.

Суммирование и усиление сигналов регулирования и стабилиза­ции происходят на блоке усиления (БУ). Его выходной сигнал явля­ется выходом АРВ, поэтому БУ осуществляет гальваническую раз­вязку между цепями АРВ и системы управления тиристорным пре­образователем (СУТ).

4.3. Типовые узлы регулятора

Блоки АРВ—СДП1 спроектированы из ряда типовых уз­лов. Рассмотрим наиболее характерные из них.

4.3.1. Синхронный фильтр

Синхронный фильтр (СФ) предназначен для формирова­ния аналогового сигнала, равного среднему значению входного на­пряжения. При этом он подавляет переменную составляющую вход­ного напряжения частоты, равной частоте сигнала управления и кратной ей. Фильтр состоит из операционного усилителя, собранного по схеме интегратора, и трех транзисторов (рис. 4.2). Транзистор Т1 работает в режиме ключа и управляется от Т2. На двойном транзи­сторе ТЗ собран истоковый повторитель.

5*

Рис. 4.2. Синхронный фильтр.

Рассмотрим работу СФ при скачкообразном изменении входного напряжения, произошедшем в середине периода управляющего сиг­нала (момент времени t0 , рис. 4.3).

В исходном состоянии (t <t0) ток, протекающий по цепи R5—R6— R8, создает положительное падение напряжения на базе транзистора Т2 по отношению к его эмиттеру. При этом Т2 открыт и отрицатель­ное напряжение источника питания поступает на затвор транзистора 77, тем самым запирая его. Закрытое состояние Т1 соответствует ра­зомкнутому состоянию ключа. В этом случае отсутствует цепь заряда и разряда конденсатора СЗ и его напряжение остается неизменным при изменении входного напряжения и напряжения интегратора. В

Рис. 4.3. Временные диаграммы работы синхронного фильтра.

момент времени t0, соответствующий фронту входного сигнала, опе­рационный усилитель начинает интегрировать. В момент времени t1, соответствующий изменению полярности управляющего сигнала с положительной на отрицательную, импульс отрицательной полярно­сти запирает транзистор Т2. Напряжения на истоке и затворе T1 ста­новятся равными, и ключ замыкается. Происходит заряд конденса­тора СЗ через резистор R4 до напряжения интегратора. Очевидно, что заряд СЗ произойдет до указанной величины только в том случае, если постоянная времени заряда, равная T3 = R4C3, будет меньше 4-кратной длительности импульса, определяемой параметрами диф­ференцирующей цепи C2—R5—R6—R8. Напряжение на истоке транзистора ТЗ (выход синхронного фильтра) повторяет напряжение конденсатора СЗ. Следовательно, в момент времени t1 будет справед­ливо равенство

где τ — период управляющего сигнала.

На интервале времени [t1, t2] интегрируется алгебраическая сум­ма входного и выходного напряжений, и в момент времени t2 , когда

произойдет очередное замыкание ключа T1, будет справедливо но­вое равенство

Постоянная времени интегратора равна периоду управляющего сигнала

При этих условиях в момент времени t2 амплитуды входного и выходного сигналов станут равными.

В дальнейшем выходное напряжение меняться не будет, так как прекратится процесс интегрирования ввиду равенства нулю подын­тегральной функции.

Особый интерес вызывает многофазный синхронный фильтр, представляющий собой совокупность синхронных фильтров, на вход которых подается одинаковое напряжение, а фазы управляющих сиг­налов сдвинуты на 2π/n (n — число фаз). Очевидно, что передаточ­ная функция многофазного дискретизатора, определенная как реак­ция на единичный входной сигнал, имеет вид:

Рис. 4.4. Амплитудно-фазочастотная характеристика

синхронного фильтра.

Точками отмечены результаты эксперимента.

Передаточная функция интегратора, входящего в состав синхрон­ного фильтра, определенная аналогичным образом, может быть за­писана в виде:

Передаточная функция многофазного синхронного фильтра будет иметь вид:

Сравнение расчетной частотной характеристики СФ с экспери­ментальной (рис. 4.4) показывает, что они отличаются не более чем на 2 % по амплитуде и 3° по фазе. Это различие можно объяснить разбросом параметров элементов, входящих в схему.

4.3.2. Фазочувствительный выпрямитель

В состав фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ) входят операционный блок и четыре транзистора: ТЗ и Т4 работают в клю­чевом режиме и управляются транзисторами Т1 и Т2 соответственно (рис. 4.5).

При наличии на управляющем входе напряжения отрицательной полярности на базе T1 будет отрицательный потенциал по отноше­нию к эмиттеру. Он открывает транзистор. При этом напряжения затвора и истока ТЗ становятся равными и ключ, собранный на ТЗ, замыкается. Ток по цепи эмиттер—коллектор Т1—R3—R4 вызывает положительное падение напряжения на базе Т2 относительно его эмиттера. Транзистор Т2 открывается, и отрицательный потенциал поступает на затвор Т4. При этом ключ, собранный на Т4, разо­-

мкнется. Замкнутому ключу ТЗ и разомкнутому Т4 соответствует коэффициент передачи операционного усилителя К = - R8/R6.

Положительное напряжение на управляющем входе запирает транзистор Т1. Напряжение отрицательной полярности через рези­сторы R4, R3 поступает на затвор ТЗ. Ключ на транзисторе ТЗ раз­мыкается. При отсутствии тока в резисторе R4 напряжения базы и эмиттера Т2 становятся равными; Т2 запирается. Отсутствие тока через него уравнивает потенциалы истока и затвора Т4, и ключ, со­бранный на нем, замыкается. Разомкнутому ключу ТЗ и замкнутому ключу Т4 соответствует коэффициент передачи операционного уси­лителя

Номиналы резисторов R8 и R6 выбраны равными. В этом случае:

4.3.3. Управляемый интегратор

Управляемый интегратор (ИНТ) формирует сигнал, про­порциональный величине определенного интеграла входного напря­жения на интервале времени между двумя управляющими импуль­сами. ИНТ собран на операционном усилителе и двух транзисторах (рис. 4.6). Входной сдгнал через сопротивление R3 подается на ин­вертирующий вход усилителя; управляющее напряжение через R1

поступает на базу Т1. Сигнал управления положительной полярно­сти, создавая положительное падение напряжения базы Т1 относи­тельно эмиттера, открывает его. Отрицательное напряжение источ­ника питания через эмиттер—коллектор Т1 поступает на затвор Т2, собранного по схеме ключа. Отрицательное напряжение затвора раз­мыкает ключ, и операционный усилитель становится интегратором,

т. е.

При отрицательном напряжении управления Т1 закрывается, и положительное напряжение источника питания через резистор R5 подается на затвор T2. Положительный потенциал затвора T2 замы­кает ключ, закорачивая тем самым вход и выход операционного уси­лителя. В этом случае

Таким образом, в зависимости от полярности управляющего сиг­нала рассмотренное устройство осуществляет интегрирование вход­ного напряжения или обнуление выходного сигнала.

4.3.4. Быстродействующее запоминающее устройство

В состав быстродействующего запоминающего устройства (БЗУ) входит операционный усилитель и три транзистора (рис. 4.7). На Т2 собран полупроводниковый ключ, который управляется. Т1. Транзистор с изолированным затвором ТЗ работает в режиме исто-кового повторителя и служит для увеличения входного сопротивле­ния операционного усилителя.

При отрицательном напряжении управления Т1 закрыт и ключ, собранный на Т2, замкнут. Схема становится эквивалентной апери­одическому звену первого порядка:

Через промежуток времени, превышающий три постоянных вре­мени, на выходе усилителя установится напряжение, пропорцио­нальное величине входного сигнала.

При поступлении на управляющий вход напряжения положитель­ной полярности полупроводниковый ключ разомкнется. Напряжение выхода усилителя сохранится и не будет меняться при изменении входного сигнала, так как разомкнутый ключ разорвет цепь разряда конденсатора.

4.4. Устройство и работа блоков

регулятора АРВ—СДП1

4.4.1. Блок напряжения

Блок напряжения (БН) формирует аналоговые сигналы, пропорциональные отклонению напряжения статора от заданного значения и первой производной напряжения статора. В его состав входят три компаратора (К1—КЗ), три усилителя (У1—УЗ), три син­хронных фильтра (СФ1—СФЗ), интегратор (И) и дифференциатор (Д) (рис. 4.8). На вход поступают синусоидальные напряжения, про­порциональные линейным напряжениям статора, выпрямленное на­пряжение, среднее значение которого пропорционально среднему значению напряжения статора, а также аналоговые сигналы, форми­рующие задание. В их число входят: уставка напряжения от БУН и БОР, реактивные токи генератора и группы генераторов от БРТ-1 и

БРТ-2, сигнал, пропорциональный частоте от БЧЗ, а также выходное напряжение блока ОМВ. Сигналы, пропорциональные реактивным токам генератора и группы генераторов, необходимы для создания требуемого статизма регулирования. Сигнал, пропорциональный ча­стоте, служит для снижения величины напряжения статора в режиме выбега. Сигналы БОР и ОМВ осуществляют ограничение возбужде­ния сверху и снизу соответственно. Сигналы, определяющие зада­ние, поступают на вход усилителя У1, где алгебраически суммиру­ются с сигналом, пропорциональным среднему значению напряже­ния статора. На выходе У1 образуется сигнал, пропорциональный от­клонению напряжения статора от заданной величины.

Синусоидальные сигналы линейных напряжений поступают на входы компараторов и преобразуются в симметричные прямоуголь­ные импульсы управления синхронными фильтрами. На вход синх­ронных фильтров подается выходное напряжение усилителя У1. Вы­ходные сигналы фильтров, пропорциональные отклонению напряже­ния, суммируются на сумматоре (С). Кроме выходов синхронных фильтров ко входу сумматора подключен выход интегратора. Входы интегратора подключены к выходам усилителей У1, У 2, УЗ, причем выход УЗ (выход БН) поступает на вход интегратора через делитель S. Таким образом формируется напряжение, определяемое при от­сутствии сигнала ОМВ уравнением

где К — коэффициент пропорциональности.

Уравнение сумматора и усилителя УЗ имеет вид:

Решив совместно последние два уравнения, получим:

Параметры блока напряжения выбраны таким образом, что К = = К1 = 20 В/е. н., К2 = 1/3, T = 0.044 с.

При положениях переключателя коэффициента усиления сигнала отклонения напряжения «25», «50», «200» значения величии делите­ля 5 равны 1, 1/2, 1/8 соответственно. Следовательно, при положе­нии переключателя «200»

и осуществляется пропорционально-интегральное регулирование.

При положении переключателя «25»

и обеспечивается пропорциональное регулирование.

Сигнал производной напряжения статора формируется диффе­ренциатором.

4.4.2. Блоки реактивного тока

Блоки реактивного тока (БРТ) формируют аналоговые сигналы, пропорциональные реактивным составляющим тока генера­тора (БРТ-1) или группы генераторов (БРТ-2). В состав каждого БРТ входят компаратор (К), усилитель (У), фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ), два одновибратора (OB1, OB2), быстродейству­ющее запоминающее устройство (БЗУ) и фильтр (Ф) (рис. 4.9). На вход БРТ поступают синусоидальные сигналы, пропорциональные линейному напряжению UAC и фазному току IB :

Компаратор преобразует входное синусоидальное напряжение в симметричные прямоугольные импульсы:

Рис. 4.9. Функциональная схема блока БРТ.

где n = 0, 2, 4, ... — четные числа натурального рада.

Напряжение выхода усилителя, где осуществляется инвертирова­ние синусоидального сигнала фазного тока, подается на фазочувст-вительный выпрямитель. При этом

или

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7