CS241207B1

CS241207B1 - Wiring for reactive power control of a synchronous machine

Info

Publication number: CS241207B1
Application number: CS838239A
Authority: CS
Inventors: Emil Hrzan; Vaclav Kuna; Petr Petrasek
Original assignee: Emil Hrzan; Vaclav Kuna; Petr Petrasek
Priority date: 1983-11-09
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1986-03-13
Also published as: CS823983A1

Abstract

Řešení se týká oboru regulace synchronních strojů, které jsou vybaveny regulátorem buzení s regulačním obvodem napětí. Řeší problém regulace jalového výkonu synchronního stroje pomocí integrálního členu, jehož výstupní signál je použit jako žádaná hodnota regulačního obvodu napětí. Od této žádané hodnoty je odčítán výstupní signál ze zpětnovazebního členu regulátoru, který je úměrný napětí synchronního stroje. Výsledný signál je regulační odchylkou regulátoru buzení. Na vstup integrálního členu je připojen jednak výstup žádané hodnoty jalového výkonu a jednak výstup čidla jalového výkonu, jehož vstupy jsou připojeny na měniče proudu a napětí synchronního stroje. Zapojení se uplatní v energetice, kde umožní automatizaci najíždění a odstavování velkých synchronních strojů. Další uplatnění najde řešení při skupinové regulaci synchronních strojů, zejména na vodních elektrárnách a při skupinové regulaci synchronních kompenzátorůThe solution concerns the field of regulation of synchronous machines, which are equipped with an excitation regulator with a voltage regulation circuit. It solves the problem of regulating the reactive power of a synchronous machine using an integral element, the output signal of which is used as the setpoint of the voltage regulation circuit. From this setpoint, the output signal from the feedback element of the regulator is subtracted, which is proportional to the voltage of the synchronous machine. The resulting signal is the control deviation of the excitation regulator. The input of the integral element is connected to both the output of the setpoint of the reactive power and the output of the reactive power sensor, the inputs of which are connected to the current and voltage converters of the synchronous machine. The connection will be used in the energy industry, where it will enable the automation of starting and stopping large synchronous machines. The solution will also find application in group regulation of synchronous machines, especially in hydroelectric power plants and in group regulation of synchronous compensators.

Description

Vynález se týká zapojení pro regulaci jalového výkonu synchronního stroje.The invention relates to a circuit for controlling the reactive power of a synchronous machine.

Až dosud se používala pro regulaci jalového výkonu synchronního stroje taková zařízení, u kterých se jalový výkon reguloval ručně nastavením obvodu žádané hodnoty regulátoru buzení anebo konstantním regulátorem ovládajícím obvod žádané hodnoty regulátoru buzení. Nevýhoda prvého způsobu spočívá v nutnosti neustálé korekce nastavení žádané hodnoty regulátoru buzení v závislosti na napětí sítě. Nevýhoda druhého způsobu spočívá v nepřesnosti regulace a nízké životnosti kontaktních regulátorů.Hitherto, devices have been used to regulate the reactive power of a synchronous machine in which the reactive power has been manually controlled by adjusting the excitation regulator reference circuit or by a constant regulator controlling the excitation regulator reference circuit. The disadvantage of the first method is the necessity of constant correction of the setpoint setting of the field controller depending on the mains voltage. The disadvantage of the second method lies in the inaccuracy of regulation and the low lifetime of the contact regulators.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro regulaci jalového výkonu synchronního stroje podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že druhý vstup porovnávacího a regulačního členu regulátoru buzení je připojen na výstup zpětnovazebního členu regulátoru buzení a že prvý vstup porovnávacího a regulačního členu regulátoru buzení je připojen na výstup porovnávacího a integračního členu. Prvý vstup porovnávacího a integračního členu je připojen na výstup obvodu žádané hodnoty jalového výkonu a druhý vstup porovnávacího a integračního členu na výstup čidla jalového výkonu.These disadvantages are overcome by the circuitry for controlling the reactive power of the synchronous machine according to the invention, which is characterized in that the second input of the excitation controller comparator and control member is connected to the output of the excitation controller feedback member and comparison and integration term. The first input of the comparator and the integrator is connected to the output of the reactive power setpoint and the second input of the comparator and the integrator is to the output of the reactive power sensor.

Výhodou zapojení podle vynálezu je přesnost regulace jalového výkonu a snadnost nastavení stabilního chodu této regulace. Zařízení podle vynálezu umožňuje skupinovou regulaci jalového výkonu. Další výhodou je podstatně větší životnost a spolehlivost než u předchozích zařízení a nezávislost regulace jalového výkonu na napětí sítě.The advantages of the circuitry according to the invention are the accuracy of the reactive power control and the ease of adjustment of the stable operation of this control. The device according to the invention permits group control of reactive power. Another advantage is a significantly longer service life and reliability than previous devices and the independence of reactive power control on the mains voltage.

Příklad praktického provedení vynálezu je znázorněn blokovým schématem na připojeném výkresu.An example of a practical embodiment of the invention is illustrated by a block diagram in the attached drawing.

Zapojení podle vynálezu je sestaveno z obvodu 1 žádané hodnoty jalového výkonu, jehož výstup 1Γ je připojen na první vstup 21 porovnávacího a integračního obvodu 2, na jehož druhý vstup 22 je připojen svým výstupem 93 čidlo 9 jalového výkonu. Výstup 13 porovnávacího a integračního obvodu 2 je připojen na prvý vstup 31 porovnávacího a regulačního členu 3 regulátoru buzení, na jehož druhý vstup 32 je připojen svým výstupem 83 zpětnovazební člen 8 regulátoru buzení. Výstup 33 porovnávacího a regulačního členu 3 regulátoru buzení je připojen na vstup 41 výkonového členu 4 budicí soustavy, jehož výstup 42 je připojen na rotorové vinutí 5.1 synchronního stroje 5. Na statorové vinutí 5.2 synchronního stroje 5 jsou připojeny přes převodník napětí 6 prvý vstup 81 zpětnovazebního členu 8 regulátoru buzení a prvý vstup 91 čidla 9 jalového výkonu synchronního stroje. Dále na statorové vinutí 5.2 synchronního stroje 5 je připojen přes převodník proudu 7 druhý vstup 82 zpětnovazebního členu 8 regulátoru buzení a druhý vstup 92 čidla jalového výkonu synchronního stroje.The circuit according to the invention consists of a reactive power setpoint circuit 1 whose output 1Γ is connected to the first input 21 of the comparator and integration circuit 2, to whose second input 22 the reactive power sensor 9 is connected by its output 93. The output 13 of the comparison and integration circuit 2 is connected to the first input 31 of the comparator and control member 3 of the excitation regulator, to whose second input 32 the output regulator feedback member 8 is connected via its output 83. The output 33 of the excitation controller comparator and control member 3 is connected to the input 41 of the excitation system power member 4, whose output 42 is connected to the rotor winding 5.1 of the synchronous machine 5. The first feedback input 81 is connected to the stator winding 5.2 of the synchronous machine 5. and a first input 91 of the synchronous machine reactive power sensor 9. Further, a second input 82 of the feedback controller feedback member 8 and a second input 92 of the synchronous machine power sensor are connected to the stator winding 5.2 of the synchronous machine 5.

Obvod 1 žádané hodnoty jalového výkonu je tvořen potenciometrem 101, jehož jeden konec je napájen a druhý konec je spojen s nulovým potenciálem a jezdec je vyveden na výstup 11 obvodu 1 žádané hodnoty jalového výkonu. Porovnávací a integrační člen 2 obsahuje odpory 202, ,203, 204, 205 potenciometr 215, kondenzátor 20B, operační zesilovač 201, výkonový zesilovač 207, stejnosměrný motorek 212, stejnosměrný techogenerátor 213, převodovku 214. Prvý vstup porovnávacího a integračního obvodu 2 je připojen přes odpor 202 na invertující vstup operačního zesilovače 201 na který je připojen přes odpor 203 také druhý vstup porovnávacího a integračního obvodu 2. Neinvertující vstup operačního zesilovače 201 je spojen s nulovým potenciálem. Výstup operačního zesilovače 201 je spojen jednak přes sériovou kombinaci kondenzátorů 208 a odporu 205 s invertujícím vstupem operačního zesilovače 201 a jednak se vstupem 208 výkonového zesilovače 207, jehož druhý vstup 209 je spojen s nulovým potenciálem. Prvý výstup 210 výkonového zesilovače 207 je spojen s jedním vývodem kotvy stejnosměrného motorku 212 a druhý výstup 211 výkonového zesilovače 207 je spojen s druhým vývodem kotvy stejnosměrného motorku 212. Rotor stejnosměrného motorku 212 je mechanicky spojen s rotorem stejnosměrného tachogenerátoru 213 a se vstupní hřídelí převodovky 214. Výstupní hřídel převodovky 214 je spojena mechanicky s jezdcem potenciometru 215. Jeden vývod stejnosměrného tachogenerátoru 213 je spojen s nulovým potenciálem a druhý vývod je spojen přes odpor 204 s invertujícím vstupem operačního zesilovače 201. Jeden konec potenciometru 215 je spojen s nulovým potenciálem, druhý konec potenciometru 215 je spojen s napájením a jezdec potenciometru 215 je spojen s vývodem 23 porovnávacího a integračního obvodu 2.The reactive power setpoint 1 is formed by a potentiometer 101, one end of which is powered and the other end is connected to zero potential, and the slider is led to the output 11 of the reactive power setpoint 1. The comparator and integrator 2 includes resistors 202, 203, 204, 205 potentiometer 215, capacitor 20B, operational amplifier 201, power amplifier 207, DC motor 212, DC techogenerator 213, gearbox 214. The first input of comparison and integration circuit 2 is connected via a resistor 202 to the inverting input of the operational amplifier 201 to which the second input of the comparison and integration circuit 2 is also connected via the resistor 203. The non-inverting input of the operational amplifier 201 is coupled to zero potential. The output of the operational amplifier 201 is coupled via a series combination of capacitors 208 and resistor 205 to the inverting input of the operational amplifier 201 and to the input 208 of the power amplifier 207, the second input 209 of which is coupled to zero potential. The first output 210 of the power amplifier 207 is coupled to one armature terminal of the DC motor 212 and the second output 211 of the power amplifier 207 is coupled to the other armature terminal of the DC motor 212. The rotor of the DC motor 212 is mechanically coupled to The output shaft of the transmission 214 is mechanically coupled to the slider of the potentiometer 215. One DC tachogenerator output 213 is coupled to zero potential and the other terminal is coupled via resistor 204 to the inverting input of operational amplifier 201. One end of the potentiometer 215 is coupled to zero potential. the potentiometer 215 is connected to the power supply and the potentiometer slider 215 is connected to the terminal 23 of the comparison and integration circuit 2.

Zapojení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem tak, že z výstupu 11 obvodu 1 žádané hodnoty jalového výkonu se přivádí stejnosměrné napětí na prvý vstup 21 porovnávacího a integračního obvodu 2. Na druhý vstup 22 porovnávacího a integračního členu 2 se přivádí stejnosměrné napětí opačné polarity, které je úměrné velikosti jalového výkonu synchronního stroje. Tato dvě napětí se v porovnávacím a integračním obvodu 2 porovnávají a velikostí a smyslem jejich odchylky je dána rychlost a smysl otáčení stejnosměrného motorku. Stejnosměrné napětí odebírané z jezdce potenciometru 215, který je spojen s výstupem 23 porovnávacího a integračního obvodu 2, je tedy úměrné integrálu odchylky výstupního napětí obvodu 11 žádané hodnoty jalového výkonu a výstupního napětí čidla 9 jalového výkonu synchronního stroje. Toto napětí je zavedeno na prvý vstup 31 porovnávacího a regulačního členu 3 regulátoru buzení a je použito jako žádaná hodnota regulátoru buze241207The circuit according to the invention operates in the following manner: a direct voltage is applied from the output 11 of the reactive power setpoint circuit 1 to the first input 21 of the comparator and integrator circuit 2. A second voltage 22 of opposite polarity is supplied to the second input 22 of the comparator. proportional to the reactive power of the synchronous machine. These two voltages are compared in the comparison and integration circuit 2, and the magnitude and purpose of their deviation is the speed and sense of rotation of the DC motor. The DC voltage taken from the slider of the potentiometer 215, which is connected to the output 23 of the comparison and integration circuit 2, is therefore proportional to the integral of the output voltage deviation of the reactive power reference circuit 11 and the output voltage of the reactive power sensor 9 of the synchronous machine. This voltage is applied to the first input 31 of the excitation regulator comparator and control member 3 and is used as the buzzer controller reference.

Iiní, od které se odčítá výstupní napětí ze ^zpětnovazebního členu 8 regulátoru buzení. ^Žádaná hodnota regulátoru buzení je tedy úf^měrná integrálu odchylky mezi žádanou a skutečnou hodnotou jalového výkonu synchronního stroje 5.The output voltage from the feedback controller feedback member 8 is subtracted. The setpoint regulator setpoint is therefore proportional to the integral of the deviation between the setpoint and the actual reactive power of the synchronous machine 5.

Claims

i SUBJECT

Wiring for reactive power control of a synchronous machine, consisting of a reactive power setpoint circuit, a comparator and an integrator circuit, a comparator and a regulator of the field controller at. coupled via the excitation system power member to the rotor winding of the synchronous machine, from the feedback member of the excitation regulator, which is connected with its first input to both the first input of the synchronous machine reactive power sensor and the voltage converter to the stator winding of the synchronous machine its second input, both with the second feedback input

The synchronous machine reactive power control circuit is used in synchronous machine excitation controllers mainly in power plants and very high voltage substations with synchronous compensators.

OF THE INVENTION of a wake-up regulator member and, second, through a stator winding of a synchronous machine, characterized in that the second input (32) of the wake-up regulator comparison and control member (3) is connected to the output (83) of the wake-up regulator feedback member (8) the input (31) of the comparator and control member (3) of the excitation controller is connected to the output (23) of the comparison and integration circuit (2), the first input (21) of which is connected to the output (11) of the reactive power setpoint whose second input (22) is connected to the output (93) of the reactive power sensor (9).