початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2096907

СПОСІБ керування асинхронними ГЕНЕРАТОРОМ

Ім'я винахідника: Вавилов В.М .; Вальшонок Е.С .; Іванов С.Л.
Ім'я патентовласника: Акціонерне товариство закритого типу "МНТО ІНСЕТ"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1996.03.06

Використання: в енергетиці, наприклад в малих ГЕС, вітроелектростанціях і автономних електростанціях малої потужності. Сутність: при способі управління асинхронним генератором, збудження якого здійснюють від джерела реактивної потужності, багатофазні випрямляють вихідну напругу, вимірюють величини вихідної напруги, порівнюють її з величиною опорного напруги, формують сигнал неузгодженості зазначених величин і перетворять його в послідовність керуючих величиною навантаження по постійному струму імпульсів , сигнал неузгодженості формують у вигляді послідовності імпульсів тривалістю, що дорівнює часу перевищення пульсацій випрямленої вихідної напруги над опорним, і паузами між зазначеними імпульсами, рівними часу перевищення опорного напруги над пульсаціями випрямленої вихідної напруги, при цьому керуючі імпульси формують із зазначених імпульсів тривалістю імпульсу або паузи, перевищує задану мінімальну порогову величину тривалості імпульсу сигналу неузгодженості на цю задану величину. Одночасно з перетворенням імпульсів сигналу неузгодженості в керуючі імпульси значення тривалості імпульсів сигналу неузгодженості або пауз порівнюють із заданими гранично допустимими значеннями тривалості імпульсу або паузи послідовності імпульсів неузгодженості, а при перевищенні будь-який з них заданого значення відключають навантаження по змінному струмі і джерело реактивної потужності. Це дозволяє підвищити надійність асинхронного генератора і якість стабілізації вихідної напруги генератора.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до отримання та перетворення електроенергії, а саме до способів управління асинхронними генераторами з короткозамкненим ротором, що працюють в умовах мінливої локальної навантаження, і може бути використано в енергетиці, наприклад в малих ГЕС і вітроелектростанціях.

Відомий спосіб управління асинхронним генератором (АГ) з короткозамкненим ротором, які порушуються від джерела реактивної потужності, що полягає в підключенні до генератора додаткової регульованої навантаження (автобалласта), при зміні якої вихідна напруга генератора стабілізують в функції величини відхилення його від заданого (номінального) значення [1 ]

Однак незалежно від джерела реактивної потужності, що використовується в зазначеному АГ, даний спосіб не дозволяє забезпечити постійно діючого контролю за робочими параметрами АГ, що знижує його надійність і може привести до виходу його з ладу.

Відомий найбільш близький по технічній сутності і досягається результату до заявленого спосіб управління асинхронним генератором з навантаженнями по змінному і постійному струмів, що включає порушення генератора від джерела реактивної потужності, багатофазні випрямлення вихідної напруги, вимірювання величини вихідної напруги, порівняння його з величиною опорного напруги, формування сигналу неузгодженості зазначених величин у вигляді послідовності імпульсів тривалістю, що відповідає вихідній напрузі АГ, і перетворення його в послідовність керуючих величиною навантаження по постійному струму імпульсів [2]

Недоліком даного способу, як і попереднього, є знижена надійність АГ внаслідок відсутності контролю за відхиленням параметрів АГ від допустимих значень, що виключає можливість виконання передаварійних і аварійних ситуацій АГ і, отже, може привести до виходу його з ладу.

Крім того, такий спосіб не забезпечує необхідну якість стабілізації вихідної напруги через регулювання системи управління на будь-які короткочасні "флуктуаційні" викиди або провали вихідної напруги АГ, що призводить до зайвих включень або вимиканням навантаження по постійному струму і зниження динамічної завадостійкості системи управління АГ.

Технічним результатом пропонованого винаходу є підвищення надійності АГ і якості стабілізації його вихідної напруги за рахунок забезпечення виявлення передаварійних ситуацій АГ і підвищення динамічної завадостійкості його системи управління.

Технічний результат досягається тим, що при способі управління асинхронним генератором з навантаженнями по змінному і постійному струмів, що включає порушення генератора від джерела реактивної потужності, багатофазні випрямлення вихідної напруги, вимірювання величини вихідної напруги, порівняння її з величиною опорного напруги, формування сигналу неузгодженості зазначених величин і перетворення його в послідовність керуючих величиною навантаження по постійному струму імпульсів, відповідно до винаходу сигнал неузгодженості формують у вигляді послідовності імпульсів тривалістю, що дорівнює часу перевищення пульсацій випрямленої вихідної напруги над опорним, і паузами між зазначеними імпульсами, рівними часу перевищення опорного напруги над пульсаціями випрямленої напруги, при цьому керуючі імпульси формують із зазначених імпульсів тривалістю імпульсу або паузи, що перевищує задану мінімальну порогову величину тривалості імпульсу сигналу неузгодженості або його паузи, у вигляді запізнілої послідовності імпульсів щодо послідовності імпульсів сигналу неузгодженості на цю задану величину, одночасно з перетворенням імпульсів сигналу неузгодженості в керуючі імпульси значення тривалостей імпульсів і пауз сигналу неузгодженості порівнюють із заданими гранично допустимими їх значеннями, і при перевищенні будь-який з них заданого значення відключають навантаження по змінному струмі і джерело реактивної потужності.

Використання в якості сигналу неузгодженості сигналу у вигляді послідовності імпульсів тривалістю, що дорівнює часу перевищення пульсацій випрямленої вихідної напруги над опорним, і паузами між зазначеними імпульсами, рівними часу перевищення опорного напруги над пульсаціями випрямленої, а таже порівняння тривалості імпульсів і їх пауз із заданими гранично допустимими значеннями і відключення АГ в разі перевищення цих значень дозволяє забезпечити постійний контроль за тривалістю імпульсів і пауз керуючих імпульсів і виявити не тільки ситуацію відхилення вихідної напруги від допустимого значення, а й те, протягом якого часу спостерігається ця зміна, що дозволяє виявити попередні ситуації і уникнути аварії АГ, а отже, підвищити надійність АГ у порівнянні з прототипом.

Перетворення імпульсів сигналу неузгодженості в керуючі зазначеним чином дозволяє протягом часу затримки імпульсу сигналу неузгодженості визначити величину тривалості імпульсу або паузи останнього і в разі їх зменшення щодо заданої мінімальної порогової величини тривалості імпульсу сигналу неузгодженості або його паузи виключити його формування в керуючий імпульс, як перешкоду , що виключає реагування системи управління на короткочасні викиди або провали вихідної напруги АГ і зайві перемикання навантаження по постійному струму і підвищує динамічну завадостійкість системи управління АГ і стабілізацію вихідної напруги в порівнянні з прототипом.

Порівняння запропонованого способу зі способом-прототипом показує, що він відрізняється від останнього тим, що сигнал неузгодженості формують у вигляді послідовності імпульсів тривалістю, що дорівнює часу перевищення пульсацій випрямленої вихідної напруги над опорним, і паузами між зазначеними імпульсами, рівними часу перевищення опорного напруги над пульсаціями випрямленої напруги, при цьому керуючі імпульси формують із зазначених імпульсів тривалістю імпульсу або паузи, що перевищує задану мінімальну порогову величину тривалості імпульсу сигналу неузгодженості або його паузи, у вигляді запізнілої послідовності імпульсів щодо послідовності імпульсів сигналу неузгодженості на цю задану величину, і одночасно з перетворенням імпульсів сигналу неузгодженості в керуючі імпульси значення тривалостей імпульсів або пауз сигналу неузгодженості порівнюють з їх заданими гранично допустимими значеннями, і при перевищенні будь-який з них заданого значення відключають навантаження по змінному струмі і джерело реактивної потужності.

Таким чином, винахід відповідає критерію "новизна".

Порівняння винаходу з іншими відомими в даній області технічними рішеннями дозволяє зробити висновок, що воно випливає з них неочевидним чином і, отже, відповідає критерію "винахідницький рівень".

Можливість реалізації даного винаходу в асинхронних генераторах, використовуваних в енергетиці, наприклад в малих ГЕС і вітроелектростанціях, забезпечує йому критерій "промислова придатність".

На фіг. 1 представлено пристрій для реалізації запропонованого способу: блок схема АГ з системою управління; на фіг. 2 графічне представлення імпульсів сигналу неузгодженості U _ср, де ₁ тривалість імпульсу сигналу неузгодженості, ₂ тривалість паузи між зазначеними імпульсами; на фіг. 3 то ж, керуючих імпульсів U _у, де _{3-тривалість} імпульсу, ₄ тривалість його паузи, t ₁ час запізнювання керуючих імпульсів відносно імпульсів сигналу неузгодженості, рівне мінімальної порогової величиною тривалості імпульсу сигналу неузгодженості або паузи; на фіг. 4 графічне зображення процесу формування імпульсів сигналу неузгодженості і пауз при зміні випрямленої вихідної напруги U _вих щодо опорного напруги U _оп, при цьому крива 1 випрямлена вихідна напруга щодо порогового рівня, крива 2 форма сигналу неузгодженості на виході компаратора; крива 3 запізнілі на t ₁ керуючі імпульси; на фіг. 5 графічне зображення процесу регулювання в різних режимах АГ при зміні корисного навантаження: а) в режимі середнього навантаження; б) в режимі, близькому до перевантаження; в) в режимі, близькому до холостого ходу, де U _СР12 сигнал неузгодженості на виході інтегратора 12; на фіг. 6 зовнішня характеристика АГ, де I ₁ вихідний струм генератора 1 при повністю відключеною зовнішньої навантаженні; при цьому вся потужність "скидається" на баласт 7; I ₃ вихідний струм генератора 1 при максимальній зовнішньої навантаженні і повністю відключеною баластної навантаженні 7; I ₂ проміжне значення вихідного струму генератора (нормальний режим роботи I ₁ <I ₂ <I _3).

Запропонований спосіб реалізують за допомогою пристрою, зображеного на фіг. 1

Пристрій включає АГ 1, джерело реактивної потужності (ДРП) 2, виконаний, наприклад, у вигляді системи фазних ємностей, і навантаження по змінному струмі 3 (корисне навантаження), з'єднані через автоматичні вимикачі 4 і 5, а і трифазний мостовий випрямляч 6, що виконує функцію датчика напруги. З мостовим випрямлячем 6 з'єднана навантаження по постійному струму R _б 7 (автобалласт) через керуючий комутатор 8. З комутатором 8 з'єднана система управління АГ 1. Система управління 9 включає джерело опорного напруги АГ 1. Система управління 9 включає джерело опорного напруги 10, з'єднаний з одним з виходів компаратора 11, другий вхід якого з'єднаний з випрямлячем 6. Вихід компаратора 11 з'єднаний з входом інтегратора 12 і аналізаторами тривалості імпульсів і пауз 14 і 15, виконаними, наприклад, на основі інтеграторів зі скиданням і компараторів (на кресленні не вказані).

Вихід інтегратора 12 з'єднаний з тригером Шмідта 13, який з'єднаний з комутатором 8.

Виходи аналізаторів 14 і 15 з'єднані через логічний елемент АБО 17 з входом блоку управління 18, який з'єднаний з вимикачами 4 і 5.

Управління асинхронним генератором здійснюють наступним чином.

До обмотках статора АГ 1 через вимикач 4 підключає ІРМ 2, і після появи вихідної напруги (U _вих) до АГ 1 підключають через вимикач 5 навантаження по змінному струмі R _н 3. Виробляється АГ 1 вихідний трифазну напругу U _вихI випрямляють трифазним мостовим випрямлячем 6 і отримують постійне випрямлена напруга U _вихII з пульсаціями, відповідними трифазного мостового випрямляння. Випрямлена напруга U _вихII порівнюють з опорною напругою U _оп від джерела 10. У результаті порівняння за допомогою компаратора 11 формують послідовність імпульсів сигналу неузгодженості (див. Фіг. 2, 3) тривалістю _1, що дорівнює часу перевищення пульсацій випрямленої вихідної напруги АГ U _вихII над опорним U _оп і з тривалістю пауз ₂ часу перевищення опорного напруги над пульсаціями випрямленої U _вихII.

Сформовану таким чином послідовність імпульсів сигналу неузгодженості перетворять в керуючі імпульси за допомогою інтегратора 12 і тригера Щмідта 13.

При цьому керуючі імпульси формують тільки з імпульсів сигналу неузгодженості з тривалістю імпульсу ₁ або паузи _2, що перевищує задану величину t ₁ мінімальну порогову величину тривалості імпульсу або паузи сигналу неузгодженості. при _{1, 2>} t ₁ послідовність керуючих імпульсів формують у вигляді запізнілої послідовності імпульсів щодо імпульсів сигналу неузгодженості на величину t ₁ (див. Фіг. 3).

Одночасно з формуванням керуючих імпульсів тривалості імпульсів сигналу неузгодженості і їх пауз порівнюють із заданими гранично допустимими значеннями t ₂ тривалості імпульсу або паузи послідовності імпульсів сигналу неузгодженості в аналізаторах 14 і 15 відповідно.

У разі перевищення заданого значення t ₂ будь-який з цих величин через блок управління 18 відключають за допомогою вимикачів 4 і 5 ІРМ 2 і корисне навантаження R _н 3 і, отже, АГ 1 (на фіг. 4 ці випадки не показані).

Величину часу t ₁ вибирають в межах декількох відсотків періоду напруги мережі.

Максимально допустимий час t ₂ вибирають, виходячи з допустимого часу, протягом якого генератор може працювати з перевантаженням або перенапруженням (секунди або десятки секунд).

В процесі настройки системи управління 9 отримують зовнішню характеристику АГ 1 (див. Фіг. 6), і з її допомогою визначають оптимальні значення реактивної потужності збудження (вона визначається коефіцієнтом потужності cos генератора і навантаження R _н 3 і опору автобалласта P _б 7 [1]

Діапазон регулювання напруги визначається вимогами якості електроенергії (наприклад 232-198В), що відповідає зміні струму навантаження I _н від нуля до максимальної величини, і, відповідно, зміни середнього струму автобалласта I _б від максимальної до нуля (середній струм I _б від максимальної до нуля (середній струм I _б, так як потужність, споживана автобалластом, визначається шириною імпульсів).

При зменшенні або збільшенні корисного навантаження R _н 3 напруга U _вихI АГ зростає (щодо номінального U _ном) або падає, що призводить до збільшення або зменшення тривалості (ширини) t ₁ керуючих імпульсів.

При зростанні навантаження по змінному струмі R _н 3 і зниженні U _вихI тривалість імпульсу сигналу неузгодженості ₁ зменшується, а його паузи ₂ збільшується. якщо ₁ <t ₁ а ₂ <t ₁ (заданої мінімальної порогової величини зазначеного імпульсу або його паузи), то навантаження по постійному струму R _б 7 не підключається, і в корисне навантаження R _н 3 може бути віддана додаткова потужність. З іншого боку, при зниженні навантаження по змінному струмі R _н 3 і зростанні U _вихI тривалість паузи імпульсу ₂ зменшується, а тривалість імпульсу ₁ - збільшується. якщо ₂ <t ₁ ( _1> t _1), то відключення опору автобалласта R _б 7 лише посилить збільшення U _вихI, а його невимикання дозволяє утримати U _вихI в заданому діапазоні. Одночасний контроль тривалості імпульсів сигналу неузгодженості і їх пауз за перевищенням заданих гранично допустимих значень t ₂ і наступні відключення автобалласта R _б 7 і ІРМ дозволяє визначити і виключити аварійні ситуації АГ.

На фіг. 5 (а, б, в) проілюстровані режими роботи АГ (режим середнього навантаження, перевантаження і холостого ходу).

Режим середнього навантаження (фіг. 5, а) відповідає вищеописаному наприклад. У режимі перевантаження тригер Шмідта 13 сприймає вихід під сигнал інтегратора 12 як "0" (фіг. 5, б), тому керуючі імпульси не надходитимуть на R _б 7, т. Е. Опір автобалласта R _б 7 буде відключено. У режимі холостого ходу (фіг. 5, в) тригер Шмідта 13 сприймає вихідний сигнал інтегратора 12 як "1". У цьому випадку йде постійне включення баласту R _б 7.

Таким чином, пропоноване винахід за рахунок використання в якості сигналу неузгодженості сигналу у вигляді сформованої зазначеним чином послідовності імпульсів, а й за рахунок зазначеного формування керуючих імпульсів з послідовності імпульсів сигналу неузгодженості дозволяє забезпечити постійний контроль за відхиленням параметрів АГ над допустимими значеннями, що дозволяє виявити аварійні ситуації і, отже, підвищити надійність АГ у порівнянні з прототипом.

Крім того, пропонований спосіб виключає реагування системи управління АГ на короткочасні викиди або провали вихідної напруги і, отже, зайві перемикання навантаження по постійному струму, що підвищує динамічну завадостійкість системи управління АГ і стабілізацію вихідної напруги в порівнянні з прототипом.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб управління асинхронним генератором з навантаженнями по змінному і постійному струмів, що включає порушення генератора від джерела реактивної потужності, багатофазні випрямлення вихідної напруги, вимірювання величини цієї напруги, порівняння її з величиною опорного напруги, формування сигналу неузгодженості зазначених величин і перетворення його в послідовність керуючих величиною навантаження по постійному струму імпульсів, що відрізняється тим, що сигнал неузгодженості формують у вигляді послідовності імпульсів з тривалістю, що дорівнює часу перевищення пульсацій випрямленої вихідної напруги над опорним і паузами між зазначеними імпульсами, рівними часу перевищення опорного напруги над пульсаціями випрямленої напруги, при цьому керуючі імпульси формують з зазначених імпульсів з тривалістю імпульсу або паузи, що перевищує задану мінімальну порогову величину тривалості імпульсу сигналу неузгодженості або його паузи, у вигляді запізнілої послідовності імпульсів щодо послідовності імпульсів сигналу неузгодженості на цю задану величину, одночасно з перетворенням імпульсів сигналу неузгодженості в керуючі імпульси значення тривалостей імпульсів або пауз сигналу неузгодженості порівнюють із заданими гранично допустимими їх значеннями і при перевищенні будь-який з них заданого значення відключають навантаження по змінному струмі і джерело реактивної потужності.

Версія для друку
Дата публікації 11.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів