Устройство регулирования возбуждения синхронного генератора
Использование: полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах регулирования напряжения и устройствах параллельной работы синхронных генераторов. Технический результат: расширение функциональных возможностей регулятора напряжения. Сущность полезной модели: устройство регулирования возбуждения синхронного генератора, содержащее датчик напряжения, блок константы напряжения, первый аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, первый нечеткий контроллер, с правилами по отклонению напряжения от заданного и скорости изменения этого отклонения, усилитель мощности, отличающееся тем, а также канал регулирования возбуждения синхронного генератора с блоком осреднения реактивных составляющих токов n синхронных параллельно работающих генераторов, который включает в себя датчик реактивной составляющей тока регулируемого синхронного генератора, второй аналогово-цифровой преобразователь, сумматор цифровых сигналов и второй нечеткий контроллер с правилами, заданными по величинам реактивной составляющей тока и среднего значения реактивных составляющих токов, при этом к выходным зажимам каждого синхронного генератора подключены датчик напряжения и датчик реактивной составляющей тока, выходы датчика напряжения и блока константы напряжения через первый аналого-цифровой преобразователь подключены к входам первого нечеткого контроллера, выход датчика реактивной составляющей тока соединен с одним из входов блока осреднения реактивных составляющих токов и с первым входом второго аналого-цифрового преобразователя, второй вход второго аналого-цифрового
преобразователя подключен к выходу блока осреднения реактивных составляющих токов, а его выходы связаны с входами второго нечеткого контроллера, выходы первого и второго нечетких контроллеров связаны с входами сумматора цифровых сигналов, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь подключен к входу усилителя мощности, а его выход соединен с клеммами обмотки возбуждения синхронного генератора.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах регулирования напряжения и устройствах параллельной работы синхронных генераторов.
Известно устройство распределения реактивной мощности (Патент РФ №2220437, кл. G05F 1/30, 2002), состоящее из секционированной фазной обмотки, соединенной двумя группами ключей, управление которыми осуществляется с выходов реверсивного счетчика. Формирование сигнала на суммирующий и вычитающий входа реверсивного счетчика осуществляется с помощью блоков выделения разностных сигналов, к входам которых подключены датчики тока и напряжения, схем И, НЕ, генератора стабильных импульсов, счетчиков, задающего регистра, компараторов, линии задержки, дифференциатора, выпрямителя, фильтра, аналого-цифровой преобразователя, формирователя импульсов.
К недостаткам устройства относятся сложность конструкции, ступенчатое регулирование напряжения и распределение реактивной мощности из-за секционирования фазной обмотки, следствием чего является снижение точности регулирования.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является регулятор напряжения для синхронного генератора, содержащий датчик напряжения, блок константы напряжения, связанные через аналого-цифровой преобразователь с нечетким контроллером, правила в котором задаются по отклонению напряжения от заданного и скорости изменения этого отклонения. Нечеткий контроллер через цифро-аналоговый преобразователь и усилитель мощности подключен к обмотке возбуждения генератора ("Fuzzy logic-based voltage control of a synchronous generator", S.Amalte,
International Journal of Electrical Education, ISSN: 0020-7209, Volume 37, Issue 4, October 2000, pp 333-343).
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает распределение реактивной мощности при параллельной работе синхронных генераторов.
Задача предлагаемой полезной модели - расширение функциональных возможностей регулятора напряжения за счет введения дополнительного канала регулирования возбуждения синхронного генератора.
Поставленная задача достигается тем, что устройство регулирования возбуждения синхронного генератора, содержащее датчик напряжения, блок константы напряжения, первый аналого-цифровой (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователи (ЦАП), первый нечеткий контроллер, с правилами по отклонению напряжения от заданного и скорости изменения этого отклонения, усилитель мощности, в отличии от прототипа, снабжено дополнительным каналом регулирования возбуждения синхронного генератора с блоком осреднения реактивных составляющих токов n синхронных параллельно работающих генераторов, например двух, который включает в себя датчик реактивной составляющей тока регулируемого синхронного генератора, второй АЦП, сумматор цифровых сигналов и второй нечеткий контроллер с правилами, заданными по величинам реактивной составляющей тока и среднего значения реактивных составляющих токов, при этом к выходным зажимам каждого синхронного генератора подключены датчик напряжения и датчик реактивной составляющей тока, выходы датчика напряжения и блока константы напряжения через первый АЦП подключены к входам первого нечеткого контроллера, выход датчика реактивной составляющей тока соединен с одним из входов блока осреднения реактивных составляющих токов и с первым входом второго АЦП, второй вход второго АЦП подключен к выходу блока осреднения реактивных составляющих токов, а его выходы связаны с входами второго нечеткого контроллера, выходы первого и
второго нечетких контроллеров связаны с входами сумматора цифровых сигналов, выход которого через ЦАП подключен к входу усилителя мощности, а его выход соединен с клеммами обмотки возбуждения синхронного генератора.
Существо заявляемой полезной модели поясняется на примере двух параллельно работающих синхронных генераторов, функциональная схема которой приведена на фиг.
К выходным зажимам синхронного генератора подключены датчик напряжения 1 и датчик реактивной составляющей тока 2. Выходы датчика напряжения 1 и блока константы напряжения 3 через первый АЦП 4 подключены к входам первого нечеткого контроллера 5. Выход датчика реактивной составляющей тока 2 соединен с одним из входов блока осреднения реактивных составляющих токов бис первым входом второго АЦП 7, причем количество входов блока осреднения реактивных составляющих токов 6 равно числу параллельно работающих синхронных генераторов. Второй вход второго АЦП 7 подключен к выходу блока осреднения реактивных составляющих токов 6, а его выходы связаны с входами второго нечеткого контроллера 8. Выходы первого и второго нечетких контроллеров 5 и 8 связаны с входами сумматора цифровых сигналов 9, выход которого через ЦАП 10 подключен к входу усилителя мощности 11. Выход усилителя мощности 11 соединен с клеммами обмотки возбуждения синхронного генератора 12.
Устройство регулирования возбуждения УРВ2 синхронного генератора 13 аналогично описываемому устройству регулирования возбуждения УРВ1 синхронного генератора 12 и подключено через датчик реактивной составляющей тока 14. Блок осреднения реактивных составляющих токов 6, подключенный к датчикам реактивных составляющих токов параллельно работающих синхронных генераторов 12, 13 является общим для устройств регулирования возбуждения УРВ1 и УРВ2.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При изменении напряжения синхронного генератора, на выходах первого АЦП 4 появляются сигналы пропорциональные отклонению напряжения от заданного и скорости изменения этого отклонения. Первым нечетким контроллером 5, согласно заданным нечетким правилам по отклонению напряжения и скорости изменения этого отклонения, формируется сигнал на изменение напряжения возбуждения, направленный на приведение выходного напряжения генератора к заданной величине. Сумма сигналов с выходов первого и второго нечетких контроллеров 5, 8 через ЦАП 10 и усилитель мощности 11 подается на обмотку возбуждения, причем значение сигнала с выхода второго нечеткого контроллера 8 зависит от степени равномерности загрузки реактивным током параллельно работающих синхронных генераторов 12, 13.
При неравномерной загрузке на вход второго нечеткого контроллера 8 поступают разные по значению сигналы, пропорциональные реактивной составляющей тока регулируемого синхронного генератора и среднему значению реактивных составляющих токов параллельно работающих генераторов, которые формируются датчиком реактивной составляющей тока 2 и блоком осреднения реактивных составляющих токов 6 соответственно. По входным параметрам, согласно заданным правилам, вторым нечетким контроллером 8 формируется сигнал на изменение напряжения возбуждения, направленный на увеличение или уменьшение текущей мощности генератора 12, что ведет к перераспределению и выравниванию загрузки генераторов реактивными токами.
При равномерной загрузке генераторов реактивным током, вторым нечетким контроллером 8 по равным значениям входных переменных, согласно заданным нечетким правилам, формируется сигнал, который не оказывает влияния на изменение напряжения возбуждения и, устройство регулирования возбуждения работает только как стабилизатор выходного напряжения генератора.
Итак, заявляемая полезная модель расширяет функциональные возможности регулятора напряжения путем ввода дополнительного канала регулирования возбуждения и, таким образом, обеспечивается регулирование напряжения генератора и равномерное распределение реактивных составляющих токов параллельно работающих синхронных генераторов.
Устройство регулирования возбуждения синхронного генератора, содержащее датчик напряжения, блок константы напряжения, первый аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, первый нечеткий контроллер, с правилами по отклонению напряжения от заданного и скорости изменения этого отклонения, усилитель мощности, отличающееся тем, что снабжено дополнительным каналом регулирования возбуждения синхронного генератора с блоком осреднения реактивных составляющих токов n синхронных параллельно работающих генераторов, который включает в себя датчик реактивной составляющей тока регулируемого синхронного генератора, второй аналогово-цифровой преобразователь, сумматор цифровых сигналов и второй нечеткий контроллер с правилами, заданными по величинам реактивной составляющей тока и среднего значения реактивных составляющих токов, при этом к выходным зажимам каждого синхронного генератора подключены датчик напряжения и датчик реактивной составляющей тока, выходы датчика напряжения и блока константы напряжения через первый аналого-цифровой преобразователь подключены к входам первого нечеткого контроллера, выход датчика реактивной составляющей тока соединен с одним из входов блока осреднения реактивных составляющих токов и с первым входом второго аналого-цифрового преобразователя, второй вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу блока осреднения реактивных составляющих токов, а его выходы связаны с входами второго нечеткого контроллера, выходы первого и второго нечетких контроллеров связаны с входами сумматора цифровых сигналов, выход которого через цифроаналоговый преобразователь подключен к входу усилителя мощности, а его выход соединен с клеммами обмотки возбуждения синхронного генератора.
