RU2687049C1 - Method of driving electric aggregate with asynchronous generator - Google Patents
Method of driving electric aggregate with asynchronous generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687049C1 RU2687049C1 RU2018100736A RU2018100736A RU2687049C1 RU 2687049 C1 RU2687049 C1 RU 2687049C1 RU 2018100736 A RU2018100736 A RU 2018100736A RU 2018100736 A RU2018100736 A RU 2018100736A RU 2687049 C1 RU2687049 C1 RU 2687049C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- capacitors
- generator
- load
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/46—Control of asynchronous generator by variation of capacitor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к электротехнике, в частности, к способу управления электроагрегатом с асинхронным генератором, может быть использовано в автономных и стационарных электроагрегатах и электростанциях с асинхронными генераторами, использующими конденсаторное возбуждение.The invention relates to electrical engineering, in particular, to a method of controlling an electrical unit with an asynchronous generator, can be used in autonomous and stationary electrical units and power plants with asynchronous generators using capacitor excitation.
Уровень техникиThe level of technology
Известно устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора, в котором имеется трехфазная группа некоммутируемых конденсаторов и несколько групп (в данном случае три) коммутируемых конденсаторов. Группы коммутируемых конденсаторов подключаются к обмоткам статора генератора при снижении напряжения генератора из-за подключения увеличивающейся нагрузки. Снижение напряжения генератора оценивается датчиком в виде трехфазного выпрямителя, нагруженного на измерительное сопротивление, с части которого измеряется напряжение. В качестве коммутационных устройств применяют трехфазные электронные ключи в виде оптоэлектронных трехфазных реле переменного тока. В устройстве реализован способ управления асинхронным генератором путем подключения к обмоткам генератора дополнительных разряженных батарей трехфазных конденсаторов в зависимости от усредненной величины трехфазного напряжения генератора с дополнительным контролем фазы напряжений генератора, для включения конденсаторов в момент перехода фазного напряжения через "ноль". Трехфазный электронный ключ подключает дополнительные фазные конденсаторы возбуждения, первоначально находящиеся в разряженном состоянии и в последующих режимах в различной степени заряженности. (см. пат. РФ №237639, МПК 8 Н02Р 9/46, "Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного генератора"/ Богатырев Н.И. и др. // Бюл. 2009 №32).A device for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous asynchronous generator, in which there is a three-phase group of non-switched capacitors and several groups (in this case, three) switched capacitors, is known. Groups of switched capacitors are connected to the stator windings of the generator when the generator voltage drops due to increasing load connection. The voltage drop of the generator is estimated by the sensor in the form of a three-phase rectifier, loaded on the measuring resistance, from which part the voltage is measured. Three-phase electronic switches in the form of three-phase optoelectronic alternating current relays are used as switching devices. The device implements a method of controlling an asynchronous generator by connecting additional three-phase capacitors to the generator windings depending on the average value of the three-phase generator voltage with additional control of the generator voltage phase to turn on the capacitors at the moment the phase voltage passes through zero. The three-phase electronic switch connects additional phase excitation capacitors, initially in a discharged state and in subsequent modes in various degrees of charge. (see US Pat. of the Russian Federation No. 237639, MPK 8 Н02Р 9/46, “Device for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous generator” / Bogatyrev, NI, etc. // Bul. 2009 No. 32).
Недостатки способа, реализованного в устройстве:The disadvantages of the method implemented in the device:
- измеряемое и опорное напряжение устройства контроля напряжения имеют пульсацию, что снижает точность поддержания напряжения;- measured and reference voltage voltage monitoring devices have a ripple, which reduces the accuracy of voltage maintenance;
- низкая стабильность напряжения;- low voltage stability;
- выключение конденсаторов оптоэлектронными трехфазными реле происходит в момент перехода тока через "ноль", при этом на конденсаторе остается заряд, который при очередном включении в "нулевой" фазе напряжения приводит к ударным тока разряда конденсаторов;- switching off the capacitors by optoelectronic three-phase relays occurs at the moment of the current passing through "zero", while a charge remains on the capacitor, which, when the voltage is switched on again in the "zero" phase, leads to the shock current of the capacitors;
- при подключении незаряженных конденсаторов в "нулевой" фазе напряжения генератор заряжает конденсаторы в течение 1/4 периода;- when connecting uncharged capacitors in the "zero" phase voltage, the generator charges the capacitors for 1/4 of the period;
- генератор, кроме подключенной нагрузки, дополнительно нагружается, заряжая разряженные, подключаемые дополнительно конденсаторы, нарушается баланс мощностей в системе "генератор - конденсаторы возбуждения - нагрузка", из-за недостатка реактивной и активной мощности генератора это может нарушать устойчивость работы как генератора, так и приводного двигателя;- the generator, in addition to the connected load, is additionally loaded, charging the discharged, additionally connected capacitors, the power balance in the "generator - excitation capacitors - load" system is disturbed, due to the lack of reactive and active power of the generator, this may disrupt the stability of both the generator and drive motor;
- при неравномерной нагрузке фаз возможна несимметрия напряжения фаз, что не контролируется датчиком, измеряющим усредненную величину трехфазного напряжения только по линейным напряжениям;- at uneven loading of phases, voltage unbalance of phases is possible, which is not monitored by the sensor, which measures the average value of three-phase voltage only by linear voltages;
- включение всех конденсаторов только в треугольник исключает возможность коррекции несимметрии фазных напряжений:- the inclusion of all capacitors only in delta excludes the possibility of correction of phase voltage unbalance:
- в заявленном устройстве на рис. 1, 2 отсутствуют элементы устройства, обеспечивающие контроль перехода напряжения через "ноль";- in the claimed device in Fig. 1, 2 there are no device elements that provide control of voltage transition through the "zero";
- устройство не имеет обязательного вывода звезды обмоток генератора, являющейся нейтральным проводом.- the device does not have a mandatory output of the star windings of the generator, which is a neutral wire.
Известно устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора, в котором генератор содержит низковольтную обмотку статора, которая соединена в "звезду" с выводом нулевой точки, а с другой стороны имеет первые выходные выводы для низковольтной нагрузки, к которой присоединен выпрямитель для питания нагрузки постоянного тока; также к выводам низковольтной нагрузки присоединена высоковольтная обмотка, к фазам которой подключена батарея некоммутируемых конденсаторов самовозбуждения, а также через трехфазный электронный ключ батарея коммутируемых конденсаторов возбуждения, устройство контроля напряжения высоковольтной обмотки и выводы для высоковольтной нагрузки. Устройство контроля напряжения по величине трехфазного выпрямленного напряжения оценивает уровень напряжения и подает один общий сигнал на трехфазный электронный ключ. Трехфазный электронный ключ, выполненный в виде оптоэлектронного трехфазного реле, подключает одновременно дополнительные конденсаторы возбуждения. В данном устройстве реализован способ управления, аналогичный тому, который рассмотрен в предыдущем аналоге, а именно: способ управления асинхронным генератором путем подключения к обмоткам генератора дополнительных разряженных батарей трехфазных конденсаторов в зависимости от усредненной величины трехфазного напряжения генератора с дополнительным контролем фазы напряжений генератора, для включения конденсаторов в момент перехода фазного напряжения через "ноль".A device for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous multifunctional asynchronous generator is known, in which the generator contains a low-voltage stator winding that is connected to a zero point and, on the other hand, has first output terminals for a low-voltage load to which a rectifier is connected to supply the load. direct current; a high-voltage winding is also connected to the low-voltage terminals; a battery of non-switched self-excitation capacitors is connected to the phases of the battery, and a battery of switched excitation capacitors, a high-voltage winding voltage control device and high-voltage terminals are connected via a three-phase electronic key. The voltage control device evaluates the voltage level by the magnitude of the three-phase rectified voltage and provides one common signal to the three-phase electronic key. A three-phase electronic switch, made in the form of an optoelectronic three-phase relay, simultaneously connects additional excitation capacitors. This device implements a control method similar to that described in the previous analogue, namely: a method of controlling an asynchronous generator by connecting to the generator windings additional discharged batteries of three-phase capacitors depending on the average value of the three-phase generator voltage with additional control of the generator voltage phase, for switching on capacitors at the time of transition phase voltage through the "zero".
Трехфазный электронный ключ подключает дополнительные фазные конденсаторы возбуждения, первоначально находящиеся в разряженном состоянии и в последующих режимах в различной степени заряженности. (см. пат. РФ №2457612, МПК 8 Н02Р 9/46, "Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора" / Богатырев Н.И. и др. //. Бюл. 2012 №21).The three-phase electronic switch connects additional phase excitation capacitors, initially in a discharged state and in subsequent modes in various degrees of charge. (see Pat. RF №2457612, IPC 8 H02R 9/46, "A device for regulating and stabilizing the voltage of an autonomous multifunctional asynchronous generator" / Bogatyrev NI, etc. // Bul. 2012 No. 21).
Недостатки способа, реализованного в устройстве:The disadvantages of the method implemented in the device:
- измеряемое и опорное напряжение устройства контроля напряжения имеют пульсацию, что снижает точность поддержания напряжения;- measured and reference voltage voltage monitoring devices have a ripple, which reduces the accuracy of voltage maintenance;
- выключение конденсаторов оптоэлектронными трехфазными реле происходит в момент перехода тока через "ноль", при этом на конденсаторе остается заряд, который при очередном включении в "нулевой" фазе напряжения приводит к ударному току разряда конденсатора;- switching off the capacitors by optoelectronic three-phase relays occurs at the moment of current transition through "zero", while a charge remains on the capacitor, which, when the voltage is switched on again in the "zero" phase, leads to the shock current of the capacitor discharge;
- при подключении незаряженных конденсаторов в "нулевой" фазе напряжения генератор заряжает конденсаторы в течение 1/4 периода;- when connecting uncharged capacitors in the "zero" phase voltage, the generator charges the capacitors for 1/4 of the period;
- генератор, кроме подключенной нагрузки, дополнительно нагружается, заряжая разряженные, подключаемые дополнительно конденсаторы, нарушается баланс мощностей в системе "генератор - конденсаторы возбуждения - нагрузка" из-за недостатка реактивной и активной мощности генератора, это может нарушать устойчивость работы как генератора, так и приводного двигателя;- the generator, in addition to the connected load, is additionally loaded, charging the discharged, additionally connected capacitors, the power balance in the "generator - excitation capacitors - load" system is disturbed due to the lack of reactive and active power of the generator, this can disrupt the stability of both the generator and drive motor;
- при неравномерной нагрузке фаз возможна несимметрия напряжения фаз, что не контролируется датчиком измеряющим усредненную величину трехфазного напряжения только по линейным напряжениям;- at non-uniform loading of phases, voltage unbalance of phases is possible, which is not monitored by the sensor measuring the average value of three-phase voltage only by linear voltages;
- включение всех конденсаторов только в треугольник исключает возможность коррекции несимметрии фазных напряжений;- the inclusion of all capacitors only in a triangle excludes the possibility of correction of phase voltage unbalance;
- в заявленном устройстве на рис. 1, 2 отсутствует элементы устройства, обеспечивающие контроль перехода напряжения через "ноль".- in the claimed device in Fig. 1, 2 there are no elements of the device that provide control of voltage transition through the "zero".
Известен ряд способов управления АГ:There are a number of ways to control hypertension:
- подмагничиванием магнитопровода статора;- magnetic bias stator;
- изменением емкости конденсаторов;- change in capacitor capacitance;
- подключением индуктивных или активных сопротивлений;- connecting inductive or active resistances;
- применением нелинейных конденсаторов (варикондов).- the use of nonlinear capacitors (variconds).
(См. стр. 39 Асинхронные генераторы для автономных электроэнергетических установок. М. НТФ "Энергопрогресс" 88 с. 2004 г.).(See p. 39 Asynchronous generators for autonomous electric power plants. M. NTF "Energoprogress" 88 p. 2004).
Недостатками данных способов являются:The disadvantages of these methods are:
- низкая стабильность напряжения;- low voltage stability;
- усложнение устройства;- the complexity of the device;
- увеличенные потери энергии,- increased energy loss,
- отсутствие варикондов с значительной емкостью;- the lack of variconds with significant capacity;
- низкие скорости динамических процессов в системе «асинхронный генератор - конденсаторы возбуждения - нагрузка» при включении нагрузки.- low speed dynamic processes in the system "asynchronous generator - excitation capacitors - load" when the load is turned on.
Известны устройства электрогенераторные системы фирм "EISMANN, GEKO" с асинхронными генераторами. В этих электростанциях, например 2801 Е-А/МНВА, 9001 ЕД - AA/SEBA, Н-9000Е и др., используются асинхронные генераторы мощностью от 2,5 до 9,0 кВт. Устройства содержат одну группу постоянно подключенных конденсаторов к генератору и вторую, подключаемую при увеличении нагрузки. Способ управления, реализованный в этих устройствах, основан на подключении дополнительных конденсаторов контактором при снижении напряжения генератора. Дальнейшее увеличение мощности агрегатов сдерживается ограниченными возможностями применяемого способа управления, (см. каталоги фирм "EISMANN" и "GEKO", www.metallwarenfabik.com).Known devices power generating systems firms "EISMANN, GEKO" with asynchronous generators. In these power plants, for example, 2801 Е-А / МНВА, 9001 ЕЕ - AA / SEBA, Н-9000Е, etc., asynchronous generators with a capacity from 2.5 to 9.0 kW are used. The devices contain one group of permanently connected capacitors to the generator and the second, connected with increasing load. The control method implemented in these devices is based on the connection of additional capacitors by a contactor when the generator voltage drops. A further increase in the power of the aggregates is constrained by the limited possibilities of the applied control method (see the catalogs of the EISMANN and GEKO firms, www.metallwarenfabik.com).
Недостатки способа управления, реализованного в устройствах этих фирм, идентичны описанным в вышеприведенных описаниях аналогов, чем и обусловлен ограниченный диапазон мощностей выпускаемых электроагрегатов.The disadvantages of the control method implemented in the devices of these companies are identical to those described in the above descriptions of analogues, and this is due to the limited power range of the produced electrical units.
Наиболее близким, по технической сущности и достигаемому эффекту, принимаемый авторами за прототип, является способ дискретной системы управления асинхронным генераторным комплексом с цифровым регулятором напряжения, работающим при постоянной частоте вращения приводного двигателя. Способ реализует ступенчатое регулирования величины емкости конденсаторов возбуждения, подключаемых к асинхронному генератору при изменении напряжения одной из фаз, вызванной изменением величины нагрузки.The closest to the technical essence and the achieved effect, taken by the authors as a prototype, is the method of a discrete control system for an asynchronous generator complex with a digital voltage regulator operating at a constant frequency of rotation of the drive motor. The method implements stepwise control of the capacitance value of the excitation capacitors connected to the asynchronous generator when the voltage of one of the phases changes, caused by the change in the load value.
Асинхронный генератор содержит один некоммутируемый трехфазный блок конденсаторов самовозбуждения, и несколько (пять) коммутируемых блоков конденсаторов возбуждения, и две системы управления. Первая система управления контролирует величину напряжения только одной из фаз и, в зависимости от его величины, включает-выключает трехфазные оптотиристорные коммутаторы подключения конденсаторов возбуждения на фазные обмотки генератора. Вторая система осуществляет управление устройством пуска асинхронных электродвигателей от автономного асинхронного генератора. Эта система выполняет ограничение пускового тока подключенного электродвигателя и за счет этого снижает провал напряжения генератора. Исполнительная часть второй системы управления также состоит из трехфазного оптотиристорного коммутатора (в описании не раскрыто, что управление пуском электродвигателя с ограничением пускового тока осуществляется, предположительно, фазовым регулированием величины тока). Каждый блок конденсаторов возбуждения трехфазный соединен в звезду без соединения с нейтралью асинхронного генератора. Конденсаторы фаз последовательно с токоограничивающим резистором подключаются к фазным обмоткам генератора посредством пар встречно параллельно соединенных оптотиристоров. Дополнительно вместо оптотиристоров конденсаторы могут вручную подключаться выключателем (см. Вишневский Л.В., Пасс А.Е. Системы управления асинхронными генераторными комплексами, Киев, "Лыбидь", 1990, 167 с. раздел 3.5 Рис 3.8, 3.9).An asynchronous generator contains one non-switched three-phase block of self-excitation capacitors, and several (five) switched blocks of excitation capacitors, and two control systems. The first control system controls the voltage value of only one of the phases and, depending on its size, turns on and off the three-phase optothyristor switches connecting the excitation capacitors to the phase windings of the generator. The second system controls the starting device for asynchronous electric motors from an autonomous asynchronous generator. This system limits the starting current of the connected electric motor and thereby reduces the voltage drop of the generator. The executive part of the second control system also consists of a three-phase optothyristor switch (it is not disclosed in the description that the start-up motor with start-up current limitation is supposedly controlled by phase regulation of the current). Each block of three-phase field capacitors is connected to a star without a connection to the neutral of the asynchronous generator. Phase capacitors in series with the current-limiting resistor are connected to the phase windings of the generator by means of pairs of oppositely connected optothyristors. Additionally, instead of optothyristors, capacitors can be manually connected with a switch (see Vishnevsky, LV, Pass AE. Control systems for asynchronous generator complexes, Kiev, Lybid, 1990, 167 p. Section 3.5, Figure 3.8, 3.9).
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- невозможность получения стабильной частоты генератора при переменной нагрузке, так как частота вращения приводного двигателя неизменна, а преобразующее магнитное поле имеет скольжение;- the impossibility of obtaining a stable frequency of the generator at variable load, since the rotational speed of the driving motor is unchanged, and the transforming magnetic field has a slip;
- нестабильная выходная частота генератора, зависящая от величины нагрузки, так как частота вращения приводного двигателя постоянна;- unstable output frequency of the generator, depending on the magnitude of the load, since the rotational speed of the drive motor is constant;
- контроль величины напряжения осуществляется только по одной фазе;- control of the voltage value is carried out only in one phase;
- отсутствует измерение величин токов;- there is no measurement of current values;
- отсутствует раздельный контроль величин токов нагрузки и возбуждения;- there is no separate control of the values of load and excitation currents;
- искажения напряжения при перезарядах конденсаторов;- voltage distortion when overcharging capacitors;
- при неравномерной нагрузке фаз возможно нарушение симметрии напряжений фаз;- at uneven loading of phases, violation of symmetry of phase voltages is possible;
- применение трех полюсных шунтирующих выключателей, включаемых вручную, приводит к недопустимым броскам тока зарядки конденсаторов;- the use of three-pole shunt switches that are manually activated, leads to unacceptable inrush current charging capacitors;
- дополнительные потери энергии и неэффективное использование конденсаторов возбуждения из-за последовательно включенных токоограничивающих резисторов;- additional energy loss and inefficient use of excitation capacitors due to the series-connected current-limiting resistors;
- невозможность независимого, по фазного включения конденсаторов;- the impossibility of an independent, phase-wise capacitors;
- успешность пуска электродвигателя не контролируется;- the success of the motor start is not monitored;
- нет соединения конденсаторов с нейтралью генератора, что исключает возможности симметрирования системы напряжений фаз;- there is no connection of capacitors to the generator neutral, which excludes the possibility of balancing the system of phase voltages;
- пуск электродвигателя осуществляется при несинусоидальном токе, что отрицательно сказывается на работе как двигателя, так и всей системы асинхронного генератора;- the motor is started at a non-sinusoidal current, which adversely affects the operation of both the engine and the whole asynchronous generator system;
- отсутствует взаимосвязь между двумя системами управления по передаче управления.- there is no relationship between the two control transfer management systems.
Подводя итог известных способов, можно заключить, что все известные способы реализуют изменение величины емкости конденсаторов, подключаемых к асинхронному генератору при подключении нагрузки.Summarizing the known methods, we can conclude that all known methods implement a change in the value of the capacitors connected to an asynchronous generator when the load is connected.
Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION
Задачей предполагаемого изобретения является разработка способа управления электроагрегатом с асинхронным генератором, обладающим:The objective of the proposed invention is to develop a method of controlling an electrical unit with an asynchronous generator, which has:
- повышеной динамической устойчивостью при включении больших нагрузок;- increased dynamic stability with the inclusion of large loads;
- повышеной стабильностью напряжения;- increased voltage stability;
- уменьшенной длительностью переходных процессов;- reduced duration of transient processes;
- отсутствием автоколебаний системы из-за броска коммутационного тока;- lack of system self-oscillations due to the surge of switching current;
- повышенным качеством электроэнергии (отклонений напряжения и частоты);- increased quality of electricity (voltage and frequency deviations);
- сниженной несимметрией напряжения при несимметричной нагрузке фаз;- reduced voltage asymmetry with unbalanced phase load;
- уменьшеным нагревом обмоток из-за избыточного емкостного тока возбуждения.- reduced heating of the windings due to excessive capacitive field current.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению динамической устойчивости при включении больших нагрузок, повышению стабильности напряжения, уменьшению длительности переходных процессов, устранении автоколебаний системы из-за броска коммутационного тока, повышении качества электроэнергии (отклонений напряжения и частоты), снижения несимметрии напряжения при несимметричной нагрузке фаз, уменьшении нагрева обмоток из-за избыточного емкостного тока возбуждения.The technical result, which can be obtained using the present invention, is to increase the dynamic stability when turning on large loads, increase voltage stability, reduce the duration of transient processes, eliminate system self-oscillations due to a surge of switching current, improving power quality (voltage and frequency deviations) , reducing the voltage unbalance with asymmetrical loading of the phases, reducing the heating of the windings due to excessive capacitive field current.
Технический результат достигается за счет того, что конденсаторы фазных блоков форсирования возбуждения предварительно поочередно заряжают до амплитудного значения напряжения фаз генератора импульсно-ступенчатым методом двунаправленными ключами переменного тока, причем в двух фазах конденсаторы заряжены напряжением одной полярностью, а в третьей фазе заряжены напряжением противоположной полярности; при включении нагрузки фазные заряженные конденсаторы форсирования возбуждения подключают к соответствующей фазе генератора в момент времени достижения амплитудного значения напряжения данной фазы совпадающий также по полярности с напряжением конденсатора, причем первоочередность подключения конденсаторов определяется фазой с ближайшим максимумом напряжения; при отключении нагрузки конденсаторы форсирования возбуждения отключают с соблюдением чередования достижения максимумов напряжения фаз в моменты времени достижения максимума напряжения соответствующей фазы; требуемую величину емкости подключаемых фазных блоков конденсаторов выбирают по значению мощности определяемой контроллером системы управления по данным измерения напряжения генератора, тока нагрузки и фазовых углов.The technical result is achieved due to the fact that the capacitors of the phase blocks forcing the excitation are alternately precharged to the amplitude value of the voltage of the generator phases by the pulse-step method using two-way alternating current keys, and in two phases the capacitors are charged with the same polarity, and in the third phase they are charged with the opposite polarity; when the load is switched on, the phase charged capacitors of the excitation forcing are connected to the corresponding phase of the generator at the time point when the amplitude value of the voltage of this phase reaches the same polarity with the voltage of the capacitor, and the priority of connecting the capacitors is determined by the phase with the nearest voltage maximum; when the load is disconnected, the excitation forcing capacitors are disconnected in compliance with the alternation of attaining voltage maxima of the phases at the times of reaching the maximum voltage of the corresponding phase; The required capacitance value of the connected capacitor phase blocks is chosen according to the power value determined by the controller of the control system according to the measurement of the generator voltage, load current and phase angles.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлен способ управления электроагрегатом с асинхронным генератором. Принципиальная электрическая схема силовой части электроагрегата с асинхронным генератором.FIG. 1 shows a method for controlling an electrical unit with an asynchronous generator. The electrical circuit of the power unit with asynchronous generator.
На фиг. 2 - то же, процесс заряда конденсаторов форсирования возбуждения.FIG. 2 - the same, the process of charging the capacitors forcing the excitation.
На фиг. 3 - то же, процесс включения фазных конденсаторов форсирования возбуждения.FIG. 3 - the same, the process of switching on the phase capacitors forcing the excitation.
На фиг. 4 - то же, блок-схема системы управления.FIG. 4 is the same block diagram of the control system.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Способ управления электроагрегатом с асинхронным генератором реализуется, например, устройством, содержащим силовую часть (см. фиг. 1) и систему управления (см. фиг. 4). Силовая часть содержит первичный двигатель 1 который валом соединен с ротором 2, расположенным в статоре 4. На роторе 2 расположена короткозамкнутая обмотка 3, а на статоре 4 расположены три фазные обмотки 5, соединенные в звезду с выведенной общей точкой звезды (нейтралью). К фазным обмоткам 5 присоединены конденсаторы 6 начального самовозбуждения асинхронного генератора, имеющие малую емкость. К фазным обмоткам 5 подключаются блоки фазных емкостей 7 обеспечивающие дополнительное форсирование возбуждения генератора. Подключение блоков фазных емкостей 7 осуществляется электронными ключами 8. Электронные ключи 8 переменного тока выполнены из двух параллельно включенных ветвей. Одна ветвь проводит положительную полу волну тока, а вторая - отрицательную. Каждая ветвь управляемого электронного ключа 8 содержит последовательно согласно включенные транзистор 9 и диод 10. Фазные конденсаторы 11 дополнительного форсирования возбуждения управляемыми электронными ключами 8 переменного тока подключаются к фазным обмоткам 5 генератора. Применение транзистора 9 обеспечивает включение и выключение конденсаторов 11 в требуемый момент времени. В известных способах управления для коммутации используют тиристоры, которые выключают цепь только в момент перехода тока через «ноль». В электроагрегатах с асинхронными генераторами для плавности регулирования напряжения используется несколько блоков фазных емкостей 7 два и более, в данном случае второй 12. Электронный ключ 8 одной ветвью обеспечивает небольшим импульсным током плавный ступенчатый заряд конденсаторов 11 форсирования возбуждения напряжением требуемой полярности. В рабочем режиме нагрузки работают обе ветви электронного ключа 8. Подготовленный к работе электроагрегат включается автоматически контактором 13. На выходные зажимы контактора 13 подключается нагрузка 14. При необходимости подключения нагрузки с большим начальным током до включения контактора 13 сопротивления 15 обеспечивают предварительное ограничение тока нагрузки 14.The control method of an electrical unit with an asynchronous generator is implemented, for example, by a device containing a power unit (see Fig. 1) and a control system (see Fig. 4). The power part contains the
Система управления электроагрегатом с асинхронным генератором реализуется, например, устройством, блок-схема которого представлена на фиг. 4. Устройство содержит датчик тока 16 в фазных обмотках 5 генератора, датчик тока 17 величины реактивного тока конденсаторов возбуждения, датчик тока 18 величины тока нагрузки. Измерительное устройство 19 величин напряжения, частоты и тока генератора. Преобразователи согласования информации напряжения 20, тока 21 и частоты 22 генератора.The control system of an electrical unit with an asynchronous generator is implemented, for example, by a device whose block diagram is shown in FIG. 4. The device contains a
Дифференцирующее устройство 23, определяющее скорость изменения тока нагрузки (dIн/dt). Датчик частоты вращения 24 ротора 2 (n). Микропроцессорное устройство 25 управления электроагрегатом. Актуатор 26 управления первичным двигателем 1. Каналы 27 управления электронными ключами 8 и канал 28 управления актуатором 26.
Способ работает следующим образом.The method works as follows.
При пуске первичного двигателя 1 электроагрегата (см. фиг. 1) вращается ротор 2 асинхронного генератора с заданной частотой вращения (n). За счет остаточного намагничивания магнитопровода ротора 2 в обмотках 5 статора 4 генератора наводится небольшая электродвижущая сила. Обмотка 5 статора 4 и короткозамкнутая обмотка 3 ротора 2 обладают индуктивностью. За счет подключенных к обмоткам 5 статора конденсаторов 6 образуется колебательный контур самовозбуждения, в котором суммарная индуктивность обмоток 3 ротора 2 и обмоток 5 статора 4 изменяются по периодическому закону из-за вращения ротора 2. Переменная индуктивность контура и наличие электродвижущей силы в обмотках 5 статора 4 приводят к возбуждению вынужденных колебаний в контуре и интенсивному самовозбуждению асинхронного генератора, включающего элементы 2, 3, 4, 5. Энергия для вынужденных колебаний в контуре поступает от первичного двигателя 1. В фазных обмотках 5 статора 4 происходит плавное нарастание напряжения.When starting the
Напряжение достигает значения напряжения холостого хода на обмотках 5 генератора, определяемого параметрами индуктивности и емкости конденсаторов 6 в контуре самовозбуждения.The voltage reaches the value of the idling voltage on the windings 5 of the generator, determined by the parameters of inductance and capacitance of the
В автономных асинхронных генераторах обязательно используются дополнительные фазные блоки 7, 12 с конденсаторами 11, подключаемые электронными ключами 8 при включении нагрузки 14 для форсирования возбуждения генератора. Дополнительные блоки 7, 12 конденсаторов 11 форсирования возбуждения (обычно их не 2, как в описании заявки, а несколько) первоначально не подключены к обмоткам 5 статора 4 генератора. В известных способах и устройствах конденсаторы 11 разряжены. В предлагаемом способе конденсаторы 11 предварительно заряжены. Заряд дополнительных конденсаторов 11 форсирования возбуждения осуществляется одной из ветвей электронного ключа 8 переменного тока.In stand-alone asynchronous generators,
На фиг. 2 представлен процесс заряда конденсатора 11, например, подключаемого к фазе U генератора. Конденсатор 11 разряжен полностью и напряжение на нем равно нулю. Подключение конденсатора производится транзистором 9 в момент Т0, при этом напряжение на фазе U также равно нулю. С возрастанием напряжения U растет ток и напряжение конденсатора 11. В момент времени T1 производится отключение конденсатора 11 транзистором 9, при этом конденсатор заряжен до напряжения U1. На следующей положительной полуволне в момент времени Т2 при равенстве напряжений конденсатора 11 и фазы U производится очередное подключение конденсатора. При этом ток заряда равен нулю. Продолжается заряд конденсатора, в момент времени Т3 производится отключение. Напряжение на конденсаторе увеличилось до U2. Аналогично на участке времени Т4 - Т5 и достигается уровень заряда конденсатора до амплитудного значения Um. Плавно возрастающее напряжение на конденсаторах 11 обеспечивается небольшими импульсами тока заряда, что не нарушает работу генератора. Такой метод заряда конденсаторов 11 исключает коммутационные потери включения транзисторов 9 и диодов 10. Конденсаторы 11 фаз блоков 7, 12 заряжаются поочередно от обмоток 5 возбужденного генератора.FIG. 2 shows the process of charging the capacitor 11, for example, connected to the phase U of the generator. The capacitor 11 is completely discharged and the voltage on it is zero. The capacitor is connected by the transistor 9 at the time T 0 , and the voltage at the phase U is also zero. As the voltage U increases, the current and voltage of the capacitor 11 increase. At time T 1 , the capacitor 11 is switched off by the transistor 9, and the capacitor is charged to the voltage U 1 . At the next positive half-wave at time T 2, when the voltages of the capacitor 11 and the phase U are equal, the next capacitor connection is made. In this case, the charge current is zero. The charge of the capacitor continues, at the moment of time T 3 the shutdown is performed. The voltage on the capacitor increased to U 2 . Similarly, in the time interval T 4 - T 5 , the charge level of the capacitor is reached up to the amplitude value U m . A smoothly increasing voltage on the capacitors 11 is provided by small pulses of charge current, which does not disturb the operation of the generator. This method of charging capacitors 11 eliminates switching losses of switching on transistors 9 and
Отключение полностью заряженных конденсаторов 11 до амплитудного напряжения обмоток 5 производится в момент достижения амплитудного значения напряжения соответствующей фазной обмотки 5 генератора. После заряда конденсаторов 11 всех блоков 7, 10 они остаются в отключенном положении электронными ключами 8 от обмоток 5 генератора. Электроагрегат с асинхронным генератором подготовлен для работы и контактор 13 генератора включается. Нагрузка 14 подключается к электроагрегату своими коммутационными аппаратами.The disconnection of fully charged capacitors 11 to the amplitude voltage of the windings 5 is made at the moment of reaching the amplitude value of the voltage of the corresponding phase winding 5 of the generator. After charging the capacitors 11 of all
При длительном отсутствии нагрузки и незначительном снижении напряжения на конденсаторах 11 за счет саморазряда, производится их компенсирующий дозаряд кратковременным включением электронных ключей 8 на напряжение соответствующей фазы в момент, близкий к амплитудному значению, и выключением после прохождения максимума напряжения соответствующей фазы генератора.With a long absence of load and a slight decrease in voltage on the capacitors 11 due to self-discharge, they are compensated by short-time switching on of the
Возможна реализация способа управления по двум вариантам алгоритмов заряда фазных конденсаторов 11 в блоке и их подключения к обмоткам 5 генератора.It is possible to implement the control method according to two variants of the charging algorithm of the phase capacitors 11 in the unit and their connection to the windings 5 of the generator.
Первый вариант алгоритма (см. фиг. 3) основан на заряде фазных конденсаторов 11 блока до амплитудного напряжения различной полярности. Используются две фазы одной полярности а третья - противоположной, например, конденсаторы 11 на фазе U заряжаются положительно Ucu и на фазе V заряжаются положительно Ucv, а на фазе W заряжаются отрицательно - Ucw. Длительность времени между крайними контролируемыми амплитудами напряжений фаз обмоток 5 в этом варианте составляет 33 мс. Интервал времени между подключениями заряженных фазных конденсаторов 11 к соответствующим фазам обмоток 5 составит 16.5 мс. После подключения нагрузки 14 в произвольный момент времени например t0 (см. фиг. 3) через интервал tв включается конденсатор 11 фазы с ближайшим максимумом напряжения, в данном случае фаза U в момент t1. Далее, за ним включается конденсатор 11 следующей фазы - W в момент t2. И далее, третий конденсатор 11 фазы V в момент времени 13. Максимальная длительность паузы между подключением нагрузки и подключением первого заряженного конденсатора 11 не превышает 16.5 мс.The first variant of the algorithm (see Fig. 3) is based on the charging of the phase capacitors 11 of the block to an amplitude voltage of different polarity. Two phases of the same polarity are used and the third is opposite, for example, capacitors 11 at the U phase are charged positively U cu and at the V phase they are charged positively U cv , and at the W phase they are charged negatively - U cw . The length of time between the extreme controlled amplitudes of the voltages of the phases of the windings 5 in this variant is 33 ms. The time interval between the connections of the charged phase capacitors 11 to the corresponding phases of the windings 5 is 16.5 ms. After connecting the
Второй возможный вариант алгоритма подключения (см. Фиг. 3) основан на предварительном заряде всех трех фазных конденсаторов 11 фазного блока до амплитудного напряжения одной полярности, например, на фазе U заряжается положительно Ucu и на фазе V заряжается положительно Ucv, и на фазе W также заряжается положительно Ucw. Аналогично можно все конденсаторы 11 зарядить отрицательно.The second possible variant of the connection algorithm (see Fig. 3) is based on pre-charging all three phase capacitors 11 of the phase unit to an amplitude voltage of one polarity, for example, U phase is charged positively with U cu and phase V is charged positively with U cv , and phase W also charges positively U cw . Similarly, all capacitors 11 can be charged negatively.
Длительность времени между крайними контролируемыми положительными амплитудами напряжений фаз обмоток 5 во втором варианте составляет 66 мс. Интервал времени между подключениями заряженных фазных конденсаторов 11 к соответствующим фазам обмоток 5 составит 33 мс.The length of time between the extreme controlled positive amplitudes of the voltages of the phases of the windings 5 in the second embodiment is 66 ms. The time interval between the connections of the charged phase capacitors 11 to the corresponding phases of the windings 5 is 33 ms.
После подключения нагрузки 14 в произвольный момент времени, например, t0 (см. фиг. 3) через интервал tв в момент t1 включается конденсатор 11 фазы с ближайшим максимумом напряжения, в данном случае U, за ним включается конденсатор 11 следующей фазы V в момент t3 и далее - третий конденсатор фазы W в момент t4. Максимальная длительность паузы между подключением нагрузки 14 и первого заряженного конденсатора 11 не превышает 33 мс.After connecting the
Очевидно, что первый вариант алгоритма обеспечит лучшие динамические характеристики переходного процесса при включении нагрузки из-за минимального времени подключения конденсаторов 11 форсирования возбуждения.Obviously, the first variant of the algorithm will provide the best dynamic characteristics of the transient process when the load is switched on due to the minimal connection time of the capacitors 11 forcing the excitation.
Одновременное подключение к обмоткам 5 генератора незаряженных конденсаторов 11 (которое выполняется в известных способах) существенно усложняет и ухудшает динамические характеристики переходного процесса при включении нагрузки 14. Это обусловлено тем, что подключаемые конденсаторы 11 требуется зарядить до уровня напряжения каждой фазы в данный момент времени. Это дополнительно нагружает генератор и может приводить к его перегрузке. При этом конденсаторы 11 являются дополнительной нагрузкой, снижающей устойчивость возбуждения генератора.Simultaneous connection to the windings 5 of the generator uncharged capacitors 11 (which is performed in the known methods) significantly complicates and degrades the dynamic characteristics of the transient process when the load is turned on 14. This is due to the fact that the connected capacitors 11 need to be charged to the voltage level of each phase at a given time. This additionally loads the generator and may lead to its overload. In this case, the capacitors 11 are an additional load that reduces the stability of the excitation of the generator.
Приведем пример. К трехфазному асинхронному генератору необходимо добавить конденсаторы емкостью 100 мкф на фазу. Это необходимо при подключении нагрузки к генератору примерно 5 кВт. Для заряда конденсатора при действующем напряжении 380 В необходима энергия 15,1 дж. Так как зарядка будет происходить за время периода, то требуется дополнительная мощность генератора (источника) 3 кВт. На три фазы суммарная дополнительная нагрузка составит 9 кВт. Таким образом, к генератору помимо основной нагрузки 5 кВт добавляется еще кратковременная зарядная 9 кВт. Следовательно, генератор потеряет возбуждение, и нарушится работа электроагрегата. Вторая проблема состоит в том, что разряженный конденсатор 11, включаемый в момент амплитудного напряжения, создает бросок тока заряда конденсатора и может достигать 200 In. В данном случае это составит 2.2 кА. Естественно, асинхронный генератор таких ударных нагрузок не может принять, и нарушается его устойчивость возбуждения. Асинхронный генератор не имеет существенного запаса по перегрузке в отличие от синхронного.Let's give an example. To a three-phase asynchronous generator it is necessary to add capacitors with a capacity of 100 microfarads per phase. This is necessary when connecting the load to the generator about 5 kW. To charge the capacitor at the current voltage of 380 V, an energy of 15.1 J is needed. Since the charge will occur in time period, the additional power of the generator (source) of 3 kW is required. Three phases total additional load will be 9 kW. Thus, in addition to the basic load of 5 kW, a short-term charging 9 kW is added to the generator. Consequently, the generator will lose the excitation, and the work of the electrical unit will be disrupted. The second problem is that a discharged capacitor 11, turned on at the time of the amplitude voltage, creates a surge in the charge current of the capacitor and can reach 200 I n . In this case, it will be 2.2 kA. Naturally, an asynchronous generator of such shock loads cannot accept, and its excitation stability is disturbed. An asynchronous generator does not have a significant overload margin, in contrast to a synchronous one.
Применение предлагаемого способа управления устраняет эти проблемы. В системе должен обеспечиваться баланс активных и реактивных мощностей в данный момент включения нагрузки 14 и конденсаторов 11. Если баланс нарушается, система выходит из устойчивого состояния и генератор переходит в режим срыва возбуждения, и напряжение становится равным нулю. Известные способы и устройства, в частности, фирм "EISMANN" и "GEKO", основанные на использовании заранее завышенных параметров емкости конденсаторов. Однако этот способ приводит к избыточному нагреву обмоток 5 генератора емкостным током и конкретному заниженному пределу подключаемой нагрузки. Этим обусловлено предельное низкое значение мощности (до 9 кВт) электроагрегатов с асинхронными генераторами этих фирм. В предлагаемом способе конденсаторы предварительно заряжены, поэтому дополнительная мощность от генератора не потребляется и ударные токи заряда конденсаторов 11 исключаются полностью. Кроме того, заряженные конденсаторы 11 являются дополнительным источником реактивной мощности для нагрузки 14 и улучшают динамику принятия больших нагрузок 14 асинхронным генератором.The application of the proposed control method eliminates these problems. The system should provide a balance of active and reactive power at the moment of switching on
Рассмотрим, как осуществляется управление электроагрегатом при предлагаемом способе (см. фиг. 4). Управление осуществляется микроконтролером по многоконтурной системе. Первый контур, состоящий из элементов 1-24-25-28-26-1, осуществляет контроль и регулирование частоты вращения первичного двигателя 1 и связанного с ним ротора 2 асинхронного генератора. Второй контур, состоящий из элементов 16-19-20-21-22-25-27-8, осуществляет контроль и регулирование суммарного тока, напряжения и частоты генератора. Третий контур (17-25-27-8-9) осуществляет контроль и регулирование суммарного тока конденсаторов 11, напряжение заряженных конденсаторов 11. Четвертый контур (18-23-25-27-8) осуществляет контроль величины тока нагрузки 14 и его производную, определяет необходимую емкость конденсаторов 11 для данной нагрузки 14.Consider how the control of the electrical unit with the proposed method (see Fig. 4). The control is performed by a microcontroller on a multi-loop system. The first circuit, consisting of elements 1-24-25-28-26-1, monitors and regulates the speed of rotation of the
На холостом ходу электроагрегата, до подключения нагрузки 14, управление осуществляется по внутреннему контуру. Частота вращения первичного двигателя 1 измеряется датчиком 24 и передается в микроконтроллерную систему управления 25. По обратной связи 28 система управления 25 дает команду актуатору 26 по количеству подаваемого топлива в первичный двигатель 1 для стабилизации частоты вращения.At idle of the electrical unit, before connecting the
При нагрузке электроагрегата измерительное устройство 17 оценивает величину тока в обмотках 5 генератора, величину напряжения и частоту. Величина тока измеряется трансформатором тока 16 и передается в измерительное устройство 19. Измерительное устройство 19, преобразованное по величине значения напряжения, тока и частоты по каналам связи 20, 21, 22 передает информацию в устройство управления 25. При подключении нагрузки 14 производится измерение датчиками 18, 23 значения тока нагрузки 14 и скорости ее нарастания, напряжения фаз и угла фазового сдвига между током и напряжением. Эти данные поступают в микроконтроллер 25. Микроконтроллер 25 определяет активную и реактивную составляющие подключенной нагрузки 14 и определяет необходимую дополнительную емкость конденсаторного блока 7, 12 для подключения. Определяется, в какой из фаз максимум напряжения достигается ранее. К обмотке этой фазы подключается согласно заряженный конденсатор 11 в момент достижения максимума напряжения данной фазы. Затем аналогично подключаются конденсаторы 11 других фаз. При этом происходит добавление реактивной мощности в систему «генератор - нагрузка» и поддержание требуемого уровня напряжения и реактивной мощности форсирования возбуждения в генераторе. Это необходимо, так как при подключении нагрузки происходит резкое возрастание потребления реактивной и активной мощности и снижение напряжения. Если в системе «генератор - нагрузка» окажется недостаток генерируемой мощности, произойдет срыв возбуждения генератора и напряжение упадет до нуля. Подключение предварительно заряженных конденсаторов 11 эквивалентно подключению дополнительной генерирующей мощности, обеспечивающей баланс активных и реактивных мощностей в системе «генератор - нагрузка». При традиционном известном способе подключения конденсаторов 11 без предварительного заряда приводит к тому, что подключенный конденсатор 11 сам оказывается дополнительной нагрузкой для генератора из-за необходимости его заряда и избыточно нагружает генератор, что приводит к срыву возбуждения.When the load of the electrical
При подключении нагрузки 14 возрастают активная и реактивная мощности, потребляемые от генератора. При этом увеличивается скольжение магнитного поля асинхронного генератора и снижается частота напряжения. При неизменной частоте вращения приводного двигателя 1 происходит снижение частоты напряжения генератора. Для поддержания стабильной частоты генератора необходимо увеличение частоты вращения первичного двигателя 1. Обратная связь по частоте генератора воздействует на актуатор 26, управляющий подачей дополнительного топлива и корректирующий частоту вращения первичного двигателя 1. Скорость процесса нарастания потребляемых мощностей велика, поэтому подключение дополнительных заряженных конденсаторов должно производиться с минимальным временем. Для ускорения получения информации о нагрузке определяется не только величина тока, но и скорость (dIн/dt) нарастания тока (нагрузки).When connecting the
Поскольку ближайшие друг за другом следующие максимумы напряжения фаз генератора имеют различную полярность, поэтому по первому варианту управления конденсаторы 11 также имеют соответствующую полярность заряда. Угол включения крайних фаз составляет 120 градусов или 33.3 мс. Такое малое время включения заряженных конденсаторов 11 обеспечивает динамическую устойчивость генератора даже при подключении предельно большой нагрузки 14 разного характера, в том числе и асинхронного электродвигателя.Since the next highest voltage peaks of the generator phases have different polarity, therefore, according to the first control variant, capacitors 11 also have the corresponding charge polarity. The inclusion angle of the extreme phases is 120 degrees or 33.3 ms. Such a short turn-on time of charged capacitors 11 ensures the dynamic stability of the generator even when an extremely large load is connected 14 of a different nature, including an asynchronous electric motor.
На этой же системе управления возможна программная реализация упрощенного второго алгоритма управления с большей длительностью подключения конденсаторов 11, когда конденсаторы 11 фаз заряжены напряжением одной полярности. В этом варианте алгоритма управления длительность коммутации конденсаторов 11 составит 240 градусов или 66.6 мс, то есть он немного уступает предыдущему.On the same control system, software implementation of the simplified second control algorithm is possible with a longer connection time for capacitors 11, when the capacitors of the 11 phases are charged with a voltage of the same polarity. In this variant of the control algorithm, the switching time of the capacitors 11 will be 240 degrees or 66.6 ms, that is, it is slightly inferior to the previous one.
При подключении соизмеримого по мощности электродвигателя к электроагрегату контактор 13 генератора предварительно отключен, и ограниченный пусковой ток электродвигателя идет через шунтирующий контактор 13 сопротивления 15. По мере возрастания частоты вращения электродвигателя происходит снижение пускового тока. Исполнительный блок по команде микроконтроллерной системы управления 25 включает контактор 13 генератора, исключив шунтирующие сопротивления 15 из цепи питания электродвигателя.When a motor of comparable power is connected to the electric plant, the
При отключении нагрузки 14 процесс отключения конденсаторов 11 осуществляется в обратном порядке. В ближайший максимум напряжения фазы отключается конденсатор 11 одной фазы, затем по очереди аналогично - в других фазах. Это обеспечивает плавное снижение избытка реактивной мощности и не допускает бросков нарастания напряжения генератора при сбросе (отключении) нагрузки. Отключение конденсаторов 11 происходит при нуле тока в цепи, то есть без коммутационных потерь в транзисторе 9 и диоде 10. При этом конденсаторы 11 вновь подготовлены к работе.When disconnecting the
Уменьшение скольжения магнитного поля генератора из-за снижения нагрузки увеличивает частоту генератора. Датчик частоты генератора 22 обратной связи по частоте генератора через микроконтроллерную систему управления 25 воздействует на актуатор 26 и снижает подачу топлива и частоту вращения первичного двигателя.Reducing the slip of the magnetic field of the generator due to reduced load increases the frequency of the generator. The sensor frequency generator 22 feedback frequency generator through a
Известные способы и устройства контролируют только величину напряжения без оценки характера нагрузки 14 (активной, реактивной составляющей) и скорости ее нарастания, что не допускает точного определения потребной для подключения емкости конденсаторов 11. Это ухудшает динамику электроагрегата.Known methods and devices control only the magnitude of the voltage without assessing the nature of the load 14 (active, reactive component) and its growth rate, which does not allow an accurate determination of the capacitor 11 capacity required for connecting. This affects the dynamics of the electrical unit.
В предлагаемом способе оцениваются характер и скорости нарастания нагрузки 14, что позволяет улучшить динамику электроагрегата и увеличить стабильность напряжения генератора.In the proposed method, the nature and rate of increase of
Аналогично осуществляется предлагаемый способ управления электроагрегатом с однофазным асинхронным генератором.Similarly, the proposed method of controlling an electrical unit with a single-phase asynchronous generator.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет следующие преимущества:The proposed invention in comparison with the prototype and other known solutions has the following advantages:
- повышенная динамическая устойчивость при включении больших нагрузок;- increased dynamic stability when turning on large loads;
- повышенная стабильность напряжения;- increased voltage stability;
- повышенное качеством электроэнергии (отклонений напряжения и частоты);- increased quality of electricity (voltage and frequency deviations);
- уменьшен нагрев обмоток из-за избыточного емкостного тока возбуждения и др.- reduced heating of the windings due to excessive capacitive field current, etc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100736A RU2687049C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Method of driving electric aggregate with asynchronous generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100736A RU2687049C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Method of driving electric aggregate with asynchronous generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687049C1 true RU2687049C1 (en) | 2019-05-07 |
Family
ID=66430662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018100736A RU2687049C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Method of driving electric aggregate with asynchronous generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2687049C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722689C1 (en) * | 2019-12-05 | 2020-06-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Autonomous asynchronous generator control device |
CN115335257A (en) * | 2020-04-06 | 2022-11-11 | 纬湃科技有限责任公司 | Controlling an electronic switching unit for supplying power to an inductive power load |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU477512A1 (en) * | 1973-05-04 | 1975-07-15 | Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт | Device for regulating the voltage of the asynchronous generator |
DE3113178A1 (en) * | 1980-09-18 | 1982-05-06 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc., 02139 Cambridge, Mass. | ASYNCHRONOUS GENERATOR SYSTEM WITH SWITCHED CAPACITOR CONTROL |
GB2196448A (en) * | 1986-10-17 | 1988-04-27 | Patrick John Brazil | Generator controller |
JPH09163609A (en) * | 1995-12-08 | 1997-06-20 | Tokyo Gas Co Ltd | System closing method and system closing circuit for induction generator |
RU2145767C1 (en) * | 1998-11-24 | 2000-02-20 | Кубанский государственный аграрный университет | Device for automatic regulation of voltage of induction generator |
WO2002060034A2 (en) * | 2001-01-26 | 2002-08-01 | Larry Stuart Pendell | Induction generator system and method |
US7330016B2 (en) * | 2001-10-01 | 2008-02-12 | Colley Bruce H | Induction generator power supply |
RU2373630C1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Device to control self-contained induction generator voltage |
RU2457612C1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Device for regulation and stabilisation of standalone multifunctional asynchronous generator voltage |
EP3012936A1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-27 | General Electric Company | Induction generator system with a grid-loss ride-through capability |
-
2018
- 2018-01-10 RU RU2018100736A patent/RU2687049C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU477512A1 (en) * | 1973-05-04 | 1975-07-15 | Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт | Device for regulating the voltage of the asynchronous generator |
DE3113178A1 (en) * | 1980-09-18 | 1982-05-06 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc., 02139 Cambridge, Mass. | ASYNCHRONOUS GENERATOR SYSTEM WITH SWITCHED CAPACITOR CONTROL |
US4417194A (en) * | 1980-09-18 | 1983-11-22 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Induction generator system with switched capacitor control |
GB2196448A (en) * | 1986-10-17 | 1988-04-27 | Patrick John Brazil | Generator controller |
JPH09163609A (en) * | 1995-12-08 | 1997-06-20 | Tokyo Gas Co Ltd | System closing method and system closing circuit for induction generator |
RU2145767C1 (en) * | 1998-11-24 | 2000-02-20 | Кубанский государственный аграрный университет | Device for automatic regulation of voltage of induction generator |
WO2002060034A2 (en) * | 2001-01-26 | 2002-08-01 | Larry Stuart Pendell | Induction generator system and method |
US7330016B2 (en) * | 2001-10-01 | 2008-02-12 | Colley Bruce H | Induction generator power supply |
RU2373630C1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Device to control self-contained induction generator voltage |
RU2457612C1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Device for regulation and stabilisation of standalone multifunctional asynchronous generator voltage |
EP3012936A1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-27 | General Electric Company | Induction generator system with a grid-loss ride-through capability |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722689C1 (en) * | 2019-12-05 | 2020-06-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Autonomous asynchronous generator control device |
CN115335257A (en) * | 2020-04-06 | 2022-11-11 | 纬湃科技有限责任公司 | Controlling an electronic switching unit for supplying power to an inductive power load |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8027180B2 (en) | Power generating apparatus | |
US4222000A (en) | Battery heating system | |
RU2687049C1 (en) | Method of driving electric aggregate with asynchronous generator | |
EA017454B1 (en) | Circuit arrangement for the parallel operation of battery chargers | |
Vujičić et al. | Simple sensorless control for high-speed operation of switched reluctance generator | |
JP2015154628A (en) | Voltage step-down and charge system | |
RU2457612C1 (en) | Device for regulation and stabilisation of standalone multifunctional asynchronous generator voltage | |
RU2722689C1 (en) | Autonomous asynchronous generator control device | |
EP3337030A1 (en) | Excitation system for a synchronous machine | |
KR100847654B1 (en) | Engine-generator provided with super capacitor | |
US6320356B1 (en) | Power unit | |
US7276882B2 (en) | Regulator control circuit and method | |
RU186110U1 (en) | Wind generator | |
RU2072622C1 (en) | Synchronous generator voltage regulator | |
AU2014100347A4 (en) | A Voltage Boosting Alternator | |
WO2010002051A1 (en) | Engine-generator provided with super capacitor | |
KR101576669B1 (en) | The output voltage control system of single-phase induction generator using the self excitation capacitance controller | |
KR101654143B1 (en) | The output voltage control system of three-phase induction generator using the self excitation capacitance controller | |
CN110336419B (en) | Multifunctional speed-regulating motor system for regulating and controlling power supply or converting power generation according to instruction speed | |
RU154540U1 (en) | SYSTEM OF STABILIZATION OF OUTPUT VOLTAGE OF A MAGNETOELECTRIC SYNCHRONOUS GENERATOR FOR AUTONOMOUS OBJECTS | |
RU2726949C1 (en) | Asynchronous generator voltage automatic regulation and stabilization device | |
RU115134U1 (en) | AC VOLTAGE STABILIZATION SYSTEM | |
US6906480B2 (en) | Regulator control circuit and method | |
RU2699082C2 (en) | Rectifier for excitation of synchronous electric motors | |
RU2761868C1 (en) | Method for control of autonomous asynchronous generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200111 |