Регулятор напряжения синхронного генератора

Использование: полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках питания транспортных средств. Технический результат: повышение качества регулирования напряжения при изменении тока нагрузки синхронного генератора за счет увеличения быстродействия регулирования напряжения. Сущность полезной модели: регулятор напряжения синхронного генератора, содержащий измерительный орган напряжения, подключенный к основной обмотке синхронного генератора, блок вычисления скорости изменения напряжения, вход которого подключен к выходу измерительного органа напряжения, выходы которых подключены к входам нечеткого контроллера, выход которого подключен к обмотке возбуждения через усилитель мощности, отличающийся тем, что снабжен датчиком тока нагрузки, выход которого подключен к дополнительному входу нечеткого контроллера с базой правил для трех входных переменных.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для создания автоматических регуляторов напряжения синхронных генераторов.

Известен регулятор напряжения синхронного генератора (Патент РФ №2095937, кл. Н02Р 9/30, 1997), состоящий из измерительного органа напряжения, усилителя мощности. Работа регулятора напряжения заключается в том, что измеряется напряжение синхронного генератора, и подается на возбуждение напряжение, величина которого определяется в зависимости от измеренных величин.

Существенным недостатком данного регулятора является невысокая точность поддержания постоянства напряжения синхронного генератора в динамических режимах работы.

Также известен способ автоматического регулирования напряжения синхронного генератора (Авт. свид. СССР №433614, кл. Н02Р 9/14, 1972), при котором измеряют напряжение синхронного генератора и текущие значения активной и реактивной составляющих тока синхронного генератора, ток в обмотке возбуждения и отклонение частоты напряжения генератора от заданного значения и подают на обмотку возбуждения напряжение, величину которого определяют в зависимости от измеренных величин согласно соотношению

U_f=U_fnn0-K _UU-K_UU+F(f)+F(f),

где U_fnn0 - напряжение обмотки возбуждения в номинальном режиме;

U, U - отклонение напряжения синхронного генератора и его производная;

F(...) - линейная функция с конечным набором коэффициентов аппроксимации (три набора), изменяющихся от режима работы;

f, f - отклонение частоты напряжения синхронного генератора и ее производная.

Существенным недостатком данного способа является то, что функция F(...) является линейной, что не позволяет получить высокого качества регулирования напряжения. Кроме этого, при значительном изменении тока нагрузки синхронного генератора снижается устойчивость системы регулирования и, как следствие, уменьшается надежность энергообеспечения.

Наиболее близким является регулятор напряжения синхронного генератора ("Fuzzy logic-based voltage control of a synchronous generator", S.Arnalte, International Journal of Electrical Education, ISSN: 0020-7209, Volume 37, Issue 4, October 2000, pp 333-343), содержащий измерительный орган напряжения, блок вычисления скорости изменения напряжения, нечеткий контроллер, усилитель мощности. Сигнал измерительного органа напряжения подается на вход блока измерения скорости изменения напряжения и на первый вход нечеткого контроллера. Выход блока измерения скорости изменения напряжения подан на второй вход нечеткого контроллера. База правил данного нечеткого контроллера содержит правила для двух входных переменных (напряжение генератора и скорость изменения напряжения генератора). Сигнал нечеткого контроллера через усилитель мощности подается на обмотку возбуждения генератора. В результате на обмотке возбуждения появляется напряжение возбуждения, необходимое для поддержания напряжения на основной обмотке генератора на номинальном уровне при данном токе нагрузки.

Существенным недостатком данного устройства является то, что нечеткий контроллер производит регулирование по двум входным переменным (напряжение генератора и скорость изменения напряжения

генератора), то есть является системой регулирования по отклонению, которая обеспечивает требуемую точность при невысоком быстродействии.

Задача предлагаемой полезной модели - повышение качества регулирования напряжения путем увеличения быстродействия регулирования напряжения при изменении тока нагрузки синхронного генератора.

Поставленная задача достигается тем, что регулятор напряжения синхронного генератора, содержащий измерительный орган напряжения, подключенный к основной обмотке синхронного генератора, блок вычисления скорости изменения напряжения, вход которого подключен к выходу измерительного органа напряжения, выходы которых подключены к входам нечеткого контроллера, выход которого подключен к обмотке возбуждения через усилитель мощности, в отличие от прототипа, снабжен датчиком тока нагрузки, выход которого подключен к дополнительному входу нечеткого контроллера с базой правил для трех входных переменных.

Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 приведена функциональная схема регулятора напряжения.

Измерительный орган напряжения 1 подключен к основной обмотке 2 синхронного генератора 3, датчик тока нагрузки 4 включен в одну из фаз основной обмотки 2. Вход блока вычисления скорости изменения напряжения 5 подключен к выходу измерительного органа напряжения 1. Выходы измерительного органа напряжения 1, датчика тока нагрузки 4, блока вычисления скорости изменения напряжения 5 подключены к входам нечеткого контроллера 6, выход которого через усилитель мощности 7 подключен к обмотке возбуждения 8 синхронного генератора 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При изменении величины и характера нагрузки изменяется напряжение основной обмотки 2 синхронного генератора 3, изменяются значения выходных сигналов измерительного органа напряжения 1, датчика тока нагрузки 4, а также изменяется значение на выходе блока вычисления

скорости изменения напряжения 5 (при изменении выходного сигнала измерительного органа напряжения 1), что вызывает, путем выбора нужного правила нечеткого контроллера 6, изменение сигнала на выходе нечеткого контроллера 6, который через усилитель мощности 7 подается на обмотку возбуждения 8, в результате чего на основной обмотке 2 синхронного генератора 3 устанавливается номинальное значение напряжения.

Измерительный орган напряжения 1, блок вычисления скорости изменения напряжения 5 и соответствующие правила в базе правил нечеткого контроллера 6 обеспечивает регулирование напряжения по отклонению. Блок вычисления скорости изменения напряжения 5 выполняет функцию гибкой отрицательной обратной связи. Введение датчика тока нагрузки 4 и дополнительных правил в базу правил нечеткого контроллера 6 обеспечивает регулирование напряжения по возмущению, поскольку в зависимости от изменения тока нагрузки нечеткий контроллер 6 выбирает такое правило, которое направлено на компенсацию влияния изменения тока нагрузки на изменение напряжения синхронного генератора. Таким образом, предлагаемый регулятор напряжения является комбинированной системой регулирования, так как одновременно реализуются принципы регулирования по отклонению (напряжение синхронного генератора и скорость изменения напряжения синхронного генератора) и по возмущению (ток нагрузки), что приводит к повышению быстродействия и обеспечению требуемой точности регулирования напряжения синхронного генератора 3.

Итак, заявляемая полезная модель увеличивает быстродействие регулирования напряжения при изменении тока нагрузки синхронного генератора путем ввода дополнительного датчика тока нагрузки и применением базы правил нечеткого контроллера для трех входных переменных и, таким образом, повышает качество регулирования напряжения путем увеличения быстродействия регулирования напряжения.

Регулятор напряжения синхронного генератора, содержащий измерительный орган напряжения, подключенный к основной обмотке синхронного генератора, блок вычисления скорости изменения напряжения, вход которого подключен к выходу измерительного органа напряжения, выходы которых подключены к входам нечеткого контроллера, выход которого подключен к обмотке возбуждения через усилитель мощности, отличающийся тем, что снабжен датчиком тока нагрузки, выход которого подключен к дополнительному входу нечеткого контроллера с базой правил для трех входных переменных.