устройство для моделирования турбогенератора с бесщеточным диодным возбудителем

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРА С БЕСЩЕТОЧНЫМ ДИОДНЫМ ВОЗБУДИТЕЛЕМ, содержащее первый и второй функциональные преобразователи, два сумматора, блок нелинейности, причем выход первого функционального преобразователя соединен с первым входом первого сумматора, выход второго функционального преобразователя подключен к второму входу первого сумматора и первому входу второго сумматора, выход первого сумматора соединен с входом блока нелинейности, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования системы возбуждения генератора, в него введены третий сумматор, фильтр и третий функциональный преобразователь, выход которого соединен с неинвертирующим входом третьего сумматора, выход которого является выходом устройства, выход второго сумматора через фильтр подключен к инвертирующему входу третьего сумматора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления возбуждением турбогенераторов с бесщеточными диодными возбудителями.

Известно устройство для испытания автоматического регулятора возбуждения, содержащее блок бесщеточного диодного возбудителя, блок реакции обратной связи один вход и два выхода, при этом на вход подают сигнал, пропорциональный напряжению возбуждения возбудителя, а на выходе формируют сигналы, пропорциональные напряжению и току возбуждения турбогенератора [1] .

Устройство имеет необходимый набор связей для моделирования бесщеточного диодного возбудителя, однако устройство моделирует возбудитель только в режиме холостого хода турбогенератора, т. е. имеет функциональную ограниченность.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для моделирования синхронного генератора, содержащее первый и второй функциональные преобразователи, два сумматора и нелинейный блок.

На выходе устройства формируется следующий сигнал:

= X+n(X+), где и - напряжение и ток генератора;

X_аd и X_р - сопротивления реакции якоря и Потье;

n - нелинейный коэффициент насыщения;

- сигнал синусоидальной формы, среднее значение которого пропорционально току возбуждения.

Известное устройство имеет необходимый набор связей для моделирования генератора без учета его системы возбуждения.

Недостаток устройства в том, что оно не позволяет выявить напряжение возбуждения генератора, т. е. имеет ограниченные функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования систем возбуждения генератора.

Это достигается введением третьего функционального преобразователя, фильтра и сумматора.

Третий функциональный преобразователь - это устройство, имеющее аналоговую развязку с силовой цепью возбуждения возбудителя и работающее по принципу модуляторов-демодуляторов.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство имеет следующие связи. Первый и второй функциональные преобразователи 1 и 2 связаны с первым сумматором 3, выход которого через нелинейный блок 4 связан с первым входом второго сумматора 5, второй вход которого связан с преобразователем 2, а выход через фильтр 6 - с первым входом третьего сумматора 8, второй вход которого связан с третьим преобразователем 7.

Устройство работает следующим образом:

На входы сумматора 3 подводятся синусные напряжения , , пропорциональные линейному напряжению U_АС и фазному току I_в статора генератора. На сумматоре 3 происходит векторное сложение этих напряжений, причем весовой коэффициент при значении тока численно равен реактивному сопротивлению Потье X_р.

В результате такого сложения на выходе сумматора 3 формируется напряжение, пропорциональное ЭДС , которая обусловлена результирующим потоком в воздушном зазоре турбогенератора, т. е.

= +X Сигнал, пропорциональный результирующей ЭДС , которая определяет степень насыщения магнитной цепи в данном режиме работы турбогенератора, поступает на нелинейный блок 4, который предназначен для аналогового моделирования кривой насыщения магнитной цепи. В нелинейном блоке 4 формируется сигнал, пропорциональный составляющей тока возбуждения , необходимой для создания результирующей ЭДС , который поступает на один из входов сумматора 5, на другой вход которого поступает напряжение, пропорциональное току якоря турбогенератора . На сумматоре 5 осуществляется векторное сложение этих напряжений, причем весовой коэффициент при значении тока якоря численно равен индуктивному сопротивлению реакции якоря X_ad. В результате сложения напряжений, пропорциональных току возбуждения I_fo и ЭДС реакции якоря X, получается сигнал синусоидальной формы с амплитудой, пропорциональной току возбуждения, т. е.

= +X.

Этот сигнал поступает на фильтр 6, на выходе которого измеряется среднее значение сигнала (I_f), пропорциональное току возбуждения турбогенератора. Далее сигнал I_f поступает на инверторный вход сумматора 8, на второй неинверторный вход которого приходит сигнал i_f с функционального преобразователя 7, представляющий собой напряжение, пропорциональное току возбуждения возбудителя. На сумматоре 8 осуществляется скалярное сложение величин, пропорциональных (-I_f) и i_f. На выходе сумматора 8 формируется сигнал U_f, пропорциональный напряжению возбуждения турбогенератора, т. е.

U_f = K₁i_f-K₂I_f, где K₁ и K₂ - коэффициенты, рассчитанные по известным формулам, т. е.

K₁ = 1 + K₂ K₂= R_э, где X_d, X_d"", X - индуктивные сопротивления возбудителя: синхронное, сверхпереходное и коммутации;

и - углы: коммутации и между E" и Ed" полной сверхпереходной ЭДС и сверхпереходной ЭДС по продольной оси;

R_э= X ; Z_б.як.в - базисное сопротивление якоря возбудителя;

R_рот.тг - активное сопротивление ротора турбогенератора.

Третий функциональный преобразователь (7) может быть реализован устройством, представленным на фиг. 2 и содержащим модулятор 9, усилитель 10, генератор 11 импульсов и демодулятор 12.

Изобретение может быть использовано для измерения напряжения возбуждения турбогенератора и формирования сигнала регулирования возбуждения.

В отличии от известных устройств измерения напряжения возбуждения турбогенератора с бесщеточным возбудителем, использующих щеточно-контактный аппарат или радиоаппаратуру для передачи сигнала с вращающегося возбудителя, устройство, использующее модели возбудителя и генератора, обладает повышенной надежностью, так как нет износа щеток или нет помех радиоприема сигнала. В связи с этим выход аппаратуры из строя имеет значительно меньшую вероятность. (56) 1. Кожевников В. А. и др. Бесщеточные системы возбуждения мощных синхронных машин. Л. : ВНИИэлектромаш, 1986, с. 90-104.

2. Авторское свидетельство СССР N 519731, кл. G 06 G 7/62, 1973.