Автоматические регуляторы возбуждения синхронных компенсаторов Регулятор знакопеременного возбуждения

Теперь рассмотрим как же на самом деле происходит процесс функционирования автоматические регулятора.

Основной особенностью автоматического регулятора знакопеременного возбуждения, обусловленной задачей обеспечения искусственной устойчивости СК в режиме потребления реактивной мощности, является его быстродействие и необходимость формирования сигнала по отклонению угла δ от значения, близкого к π/2 [1]. Он применяется на СК с тиристорным бесщеточным возбуждением в данном случае на КСВБО 50-11МУ1 с водородным охлаждением [7]. Реверсивный возбудитель состоит из двух встречно включенных тиристорных преобразователей. При безщеточном возбуждении обмотка ротора состоит из двух параллельных ветвей LG1, LG2 (рис. 1.1), каждая из которых подключена к вращающимся диодным выпрямителям VS1, VS2, питаемым от двух обращенных синхронных генераторов GE1, GE2. Генераторы имеют тиристорное возбуждение — тиристорные преобразователи VST1, VST2, подключенные через трансформатор Т к выводам СК. Тиристорные преобразователи в режиме выпрямления через устройства управления УУ1, УУ2 — формирователи импульсов токов iи.у включения тиристоров управляются положительным и отрицательным напряжением ±Uрег реверсивного автоматического регулятора. В режиме генерирования реактивной мощности напряжение Uрег положительно, возбуждение создается первым возбудителем — GEl, VS1, VST1. Оно пропорционально положительному отклонению напряжения Uш от предписанного ∆U = Uш.пр — Uш и его производной в соответствии с характеристикой измерительного органа напряжения ИОН регулятора - f(Uш). При напряжении Uш >Uш.пр регулирующее воздействие Uper отрицательно. При этом VST1 закрывается и вступает в действие второй возбудитель — GE2, VS2, VST2, создающий отрицательное возбуждение. После достижения граничного режима по потребляемой реактивной мощности СК стремится к выпадению из синхронизма — его внутренний угол δ увеличивается. При достижении им значения δ > π/4 начинается формирование сигнала измерительным органом угла ИОУ, характеристика которого U∆δ=f(Uш) показана на рис. 1.2,б.

Рис.1.1. Функциональная схема автоматической системы регулирования возбуждения синхронного компенсатора с реверсивным безщеточным возбуждением

Рис.1.2. Характеристики измерительных органов: а — напряжения; б — угла; в — суммарная характеристика измерительной части; г — графики, иллюстрирующие формирование выходного напряжения измерительного органа угла автоматического регулятора знакопеременного возбуждения

При этом напряжение Uper пропорционально сумме сигналов измерительных органов U∑ = -U∆u/max+ U∆δ (рис. 1.2,в). После достижения углом значения δ = π/3 положительное напряжение U∆δ становится равным ограниченному абсолютному значению отрицательного напряжения | — U∆u/max |, суммарное напряжение U∑ =0 (рис. 1.2,в). Соответственно снижается до нуля и регулирующее воздействие (Uper = 0). Синхронный компенсатор работает при отсутствии возбуждения с углом δ = π/3. Потребляемая реактивная мощность согласно характеристике на рис. 1.1,в практически равна Qск.гр. Дальнейшее нарастание угла δ по мере выпадения СК из синхронизма обусловливает положительные напряжения U∑ и Uper (рис. 1,1,в). Снова вступает в действие первый возбудитель, создающий положительное возбуждение: выпадение из синхронизма СК прекращается, угол δ уменьшается. Но при δ = π/3 напряжение Uper снижается до нуля и при дальнейшем уменьшении угла становится отрицательным. Начинает работать второй возбудитель, создающий отрицательное возбуждение, что приводит к возрастанию угла δ. Таким образом, благодаря знакопеременному возбуждению, компенсатор искусственно удерживается в синхронизме при угле δ ≈ π/3 и потребляет реактивную мощность — Qск.гр.

Быстродействие измерительного органа угла обеспечивается принципом его действия. Напряжение U∆δ формируется запоминанием мгновенного значения синусоидального напряжения, например фазы А, статора иа путем заряда конденсатора в момент появления импульса иш от индукционного измерительного преобразователя (датчика) угла ИПУ (рис. 1.2,г).

Датчик угла положения ротора СК состоит из постоянного магнита с обмоткой (см. рис. 1.1), расположенного на статоре СК у торца вала ротора. На торце вала размещена пластина из магнитного материала, перекрывающая зазор между полюсами постоянного магнита в момент времени, смещающийся относительно момента перехода через нуль мгновенным значением напряжения иа с изменением угла δ. В момент перекрытия зазора между полюсами постоянного магнита в обмотке индуцируется импульс напряжения uи, положение которого на оси времени (в пределах первой четверти периода иа) определяется углом δ. Соответственно 1 раз за период изменяется напряжение U∆δ на запоминающем конденсаторе (рис. 1,2,г).

Измерительные органы напряжения ИОН, токов статора НОТ и возбуждения И0ТВ1, И0ТВ2 (регулятор не допускает длительной перегрузки СК) в полупроводниковом регуляторе выполнены на диодных элементах сравнения с 12-фазными выпрямителями и поэтому не содержат частотных фильтров.