автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Анализ и синтез систем синхронизации, распределения активной нагрузки и стабилизации частоты генераторов судовых многоагрегатных электростанций

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИ И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РОДИН

Владимир Александрович

На правах рукописи

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМ СИНХРОНИЗАЦИИ, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ И СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРОВ СУДОВЫХ МНОГОАГРЕГАТНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Специальность 05.09.03 — электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт- Петербург 1992

Работа выполнена в Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени институте водного транспорта на кафедре электрических машин и электрооборудования судов.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

ТИХОНОВ В. В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ВИЛЕСОВ Д. В.; кандидат технических наук, старший научный сотрудник СЛУШЕВ Л. В.

Ведущая организация — НПО «Судостроение» Мннречфлота РСФСР.

Защита состоится « » 1992 г. в часов

в ауд. на заседании специализированного совета Д053.23.02

по адресу: 190008, Санкт-Петербург, Лоцманская ул., 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГМТУ.

Автореферат разослан « » 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета В. Ф. ДИДЕНКО

>г

Эт.г/л " ••п:-.....""!

ОЕДАЯ ХАРАКТЕРИЗТ12СЛ РАБОЗЫ

Актуальность тр?,тц. Последнее десятнлз^'ЕО па везде-?! треко-портз ознаменовалось ростом энерговоорупзппссти судов, Енро-кзд использованном средств автоматизации, эгэктрешпш а вычислительной техники. Азтоиатичсскиэ спсте?лг управления судовыми электростанциями (АСУ СЗС) в ебцем объено алтоггатта-ц?и являются наиболее ватными и стветствояякш, обеспсчзвгш-щими бесперебойное электроснабжение потребителей, в тс:-.! числе и ответственных, поддерз^сщпх кивучэсть я безопасность судна в целом.

Особое значение АСУ СЭС приобретает на судах внутреннего п смешанного река-море плавания, специфика которых связана с работой в условиях повышенной опасности. Частое прохождение узкостей, мостов, гвдросоорукенг-й, большое число маневровых режимов и расхождений требуют оперативного наращивания мощности СЭС для задействования подруливстцих устройств, ускоренного введения резорза при неисправности работайте агрегатов, а талже качествешюго выполнения операций, связанных с этими режимами.

Тазам образом, совершенствование показателей качества средств автоматизации СЭС и, в частности, автоматические систем синхронизации, распределения активной нагрузки н стабилизации частоты (СРАНСЧ), рассматривавшее в настоящей работе, является ванной и актуальной задачей, решений которой направлено на повышение эффективности судовой электроэнергетики.

Пелъ работы. Целью работы является решение научло-тех-нической задачи по разработке новых подходов в реализации систем СРАНОТ, позволяющих повысить показатели качества этих систем.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

выполнен функциональный анализ традиционных методов

СРАШЯ, установлена критерии повышатл качества этих процессов;

в предлагаемых нетрщущнопшс: способах реализации процессов СРАНСЧ определены концепции их развития;

разработаны алгоритш, функциональные и принципиальные сх8!51 прогроедкх и аппаратных средств реализации предлскен-нах способов;

выполнена экспертеатальшш проверка работы с внедрением результатов на судах Мияречфлота.

Квтсян ксстгедозаштй. Для решения поставленных задач ис-иользозазы штскн теоретической электротехники, теории син-зфоазаг йшвл, теории автоматического управления, математического аналкза, алгебры логики, логики предикртов, алгебры состатний в событиЗ, теории конечных автоматов и комбинационных схем. Проверка теоретических исследований проводилась цэтсдсег ыатеггатического моделирования на ЦВМ, а также экспе-ржкяталыю, в лабораторных и натурных условиях на судах ЫиБрзчфлота.

Натчкпя корипна. В работе подучены следуйте новые на-учииэ результаты:

определены и обоснованы концеиц-л повышения качества свсташ СРАШЯ;

предложен метод, позволтций повысить точность и универсальность цифровых синхронизаторов путем последовательного расчета фиксированного времени опережения и учета реальной величины вре^эни срабатывания автоматического выкппчате-ля генератора;

разработана и исследована штештичесная модель процесса детерминированной установка еанхронно-синфазного режима подшшчаеаого ГА относительно энергосистемы; ,

предложен метод, позволяпцкй оценивать неравномерность активной нагрузки параллельно работающих СГ по углу взаимного взбега их роторов;

предложен метод, позволяющий увеличить скорость распределения активной нагрузки между параллельно работящими СГ путей учета интенсивности изменения неравномерности нагрузки;

разработаны алгоритмы управления и функциональные схемы программных и аппаратных средств, реализущих предложенные погоды.

Практическая ценность. Проведенный функциональный анализ работы микроконтроллера системы АЗА-З/ВЗ имеет важное прикладное значение для обслуживания и ремонта аппаратных и программных средств этой системы. На основании содержащихся в диссертационной работе теоретических исследований разработаны методика по г.астройке системы синхронизации судов проекта 301, а также устройства, позволяющие повысить эффективность этих систем. Полученные в работе результаты могут быть полезны предприятиям и организациям, занимающимся разработкой и эксплуатацией средств автоматизации (СА) судовых электростанций.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке "Инструкции по настройке системы твтоматиза-ции электростанций судов проекта 301", внедренной Службами судового хозяйства ряда пароходств, а также при разработке "Устройства для измерения времени опережения пнхронизатора"-и "Устройства формирования сигнала включения генератора", внедренных на судах Мннре^флота.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на хонференциях молодых научных сотрудников и аспирантов ЖВТа (Ленинград, 1984-1987), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ЛИВТа (Ленинград, 1984-1987), всесоюзном научно-техническом семинаре "Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт средств автоматизации на судах" (Рига, 1990 г-).

Публикации. Гч результатам выполненных исследований опубликовано 13 печатных работ, из них 9 - изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и шести приложений. Общий объем.ргботы 251 страница, в том числе 126 страниц машинописного текста, 40 страниц иллюстраций, 5 таблиЬ и 79 страниц приложений. Список литературы включает в себя 73 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность работы, сформулирована ее цель, научная новизна, представлены основные положения, выносимые на защиту.

Петавая глава посвящена функциональному анализу современных отечественных и зарубежных систем СРАНСЧ, применяемых в судовых электростанциях.

В работе сформулированы критерии качества систем СРАНСЧ п определены пути их развития.

Качество процзсса синхронизации определяется отсутствием опасных бросков уравнительного тока в статорных и роторных цепях СГ и других отклонений, возникающих в момент включения ГА в энергосистему. Каоалыше условия синхронизации достигается при равенстве амплитуд синхронизируемых напряжений, отсутствии их взаимного скольжения и фазового сдвига. По критерия соответствия этим условиям наиболее качественным из известных в мировой практике трех методов синхронизации СГ является метод точной синхронизации, который традиционно реализуется двумя способами: с постоянным углом или временем опережения.

В нервом случае когггролируют угол сдвига фаз синхронизируемых напряжений, продшзствуиций моменту их совпадения и учишЕепций инерционность автоматического выключателя (АВ) генератора:

Son = O3ston . (I)

гае coe - частота скольжения синхронизируемых шпрагений; ton = tDKA - время оперевения, равное времени срабатывания АЕ.

В STOit случае, при условии oj3= const угол опар ere кия контролируют по велмине напряжения огибапцей биений:

= . (2)

В синхронизаторах с постоянным временем опережения при • изменении сколгысеяия сигнал огибапцей биений корректируют сигналом его производной:

Ux = U6(6OnbKU^Son) = 0, (3)

Где к - коэффициент соотнопения амплитуд, подбором которого добиваются однозначного решения уравнения (3) при заданной

5 (4)

тем casus обеспечивается соблюдение постоянства времени опе-розония только при ..алых углах, так как при этом допускаэтся равенство тангенса его аргументу:

ton-«- (5)

Повышэния точности добиваются линеаризацией зависимости изменения разности фаз по времени. Для этого формируют треугольную волну, нмитирувдую огибащую с*тоний, путем фильтрации дискретной фазовой развертки изменения разности фаз, списываемой выражением:

V= +• , (6)

где х, л х, - последовательности прямоугольных импульсов единичного уровня, полученных преобразованием гармонических сигналов, пропорциональных синхронизируемым напряжениям".

Заксп пзмэнешш длительности импульсоз последоватезь-ности (6) принимается формой:

ст. -Ь- В - (7)

i 2.1 0 '

где S - текущая разность фаз; Т, - период синхронизируемых напряжений.

На вьхсде фильтра низкой частоты (ЗВД) получ~чт зависимость:

Чч

U-t= км J Ut)dt , (8)

Q

1де к и - коэффициент пропорциональности интегрирования.

С учетом дифференцируемого звона треугольная волна корректируется по аналогии с (3), при этом услозие формирования сигнала включения АВ будет:

" = -UTplton)^aUT'p^cn)»Ov О)

1де коэффициент пропорциональности дифференцирующего

звена.

Напря^езпэ пгоходяцей ветви треугольной волны:

'j„Ct)=UTp.m-'x(^ , (Ю)

С' гласно (3)

en w arctg z ,

I3ie Ost<T6/2; U-rp.n, = кмТ0/2- напряжение вершины

треугольной волнк.

Учитывая

II' dWTP.m-ttHt)

UTp(t) =-—-=-км (ID

и t-T,/2-ton,

находим. итр.т-к.и(Т»/2-гоп)-квки =0 ,

ton- Kj-conet.

В цифровых синхронизаторах, наиболее перспективных на современной этапе, задача выбора момента включения АВ сводится к идентификации числа,.пропорционального текущему значение разности фаз

mia<ti Л* •

me Тк — период импульсов квантования на допустимом интервале &т числового массива М в соответствии с выражением:

Brr^eMttnvfcm^m,)-. =с, , (13)

где mK= sup mt , mt=> inf m^ xB - сигнал включения АН Vm^e &tn Vmtctm 4

Границы интервала Am :

m m ..«Ш-

Ttt TV

определяют из выражений:

in С" ^ Tl^»KA*ton,ft)(Jsmin

sup-t-i г%

Т* м (I4)

lnfq;.= 1 8win ,

где t0(lft - время, соответствующее допустимой угловой ошибке (Bft ) при включении ГА.

Условие, определяющее наибольшее значение скольжения, при котором не превышается допустимая угловая ошибка:

WamoxAttSA, . (15)

1,10 *t-lt t l-t Ибоп . S"PS0n

аи-|ЬОПт1П- с-вкл! » b0nmin~ fs„ • "Smo*- * v

vjJ S ma* '•BKft

. Inf Tjgg sup <425 wfSM =-^г— ; supBon--^— .

Из (15) следует, что увеличение времени срабатывания AB ограничивает максимально допустимое скольжение, что влечет за собой снижение скорости синхронизации. В сочетании с относительно невысокой точностью включения это обстоятельство значительно снижает качество подобных синхронизаторов.

В работе показано, преимущество подгонки частоты подключаемого ГА с регулированием длительности тактовых управляющих сигналов в зависимости от величины скольжения, а таете с выбором допустимого диапазона отклонения в зависимости от степени загрузки энергосистемы.

Проведенный в работе анализ показал, что наиболее эффективным в современных системах распределения активной нагрузки и стабилизации частоты шляется метод смещения скоростных характеристик (МСХ).

Для п параллельно работающих ГА:■ ûf + S1(p1-ot,P)aO ;

ûf+s,Cpi-ÄlP)-0 ; (16)

üf + sn(pn-<xnP) = 0,

rue ûf - изменение частоты; s ^ - статизм i-й скоростной

характеристики; р— относительная нагрузка 1-го ГА; ос^-

заданный коэффициент загрузки 1-го ГА; P=ZHp- - отно-

i«1 ri

сительная нагрузка системы.

Из (16) следует, что при равенстве фактической и заданной нагрузки частота остается неизменной.

Анализ показал, .что ошибка измерения неравномерности активной нагрузки зависит от способа формирования измери-тьльной цепи.

Для двух ГА-одинаковой мощности фактическая неравномерность:

V. = 4_^aai-iüa), (17)

где Iai , IQi - активные составляющие тока.

Измеренная неравномерность при использовании датчиков активного тока:

гае 1К1сц), иНа,1) - сигналы датчиков активного тока.

Измеренная неравномерность при использовании датчиков полного тока:

Ш Г ии,)-\ки)1

-1 гщр„) 1 00 ' <19)

ще иИ^ ,Щ1г) - сигналы датчиков полного тока.

Сшибка измерения неравномерности нагрузки зависит от степени отклонения напряжения и коэффициента мощности (при использовании датчиков полного тока) от номинальных значений.

Точность и скорость оценки неравномерности нагрузки маяно повысить, применяя метод измерения фазовых отношений характеристик агрегатов, который необходимо совершенствовать.

В работе приведен анализ программной реализации процессов СРАНСЧ на примере микропроцессорной системы АЭЛ-8/1)6 (Шиффс-елэктроник, ЩР), а также сформулированы конкретные вопросы решения поставленной научно-технической задачи с учетом специфики судов Минрвчфлота, в соответствии с которой развитие судовых систем синхронизации СГ должно быть ориентировано на увеличение скорости и точности синхронизаторов независимо от длительности и разброса времени срабатывания АВ генератор-. Необходимо совершенствовать традиционный метод точной синхронизации СГ по критерию соответствия идеальным условиям. Развитие систем распределения активной нагрузки и стабилизации частоты СГ должно быть направлено на обеспечение качественного функционирования в режиме малой загрузки и быстропеременной нагрузки электроэнергетической системы.

Вторая глава посвящена разработке и исследованию концепций повышения ..ачества систем СРАН (Я.

Повышение точности и универсальности цифровых синхронизаторов может быть достигнуто путем последовательного расчета момента формирования сигнала включения ГА, опережающего момент совпадения фаз синхронизируемых напряжений на заранее определенную и зафиксированную величину времени срабатывания АВ, представленную в виде нормализованного числа т(1ВКЛу' записанного в масштабе, определяемом частотой квантования.

В общем случае фушщия

тЮе М(ш|М=-гЬ; аирМ = гн) ,

где М - конечный числовой массив с границами, определяе-мьыи числом.переполнения двоичного реверсивного счетного

устройства, Т - числовой эквивалент произвольного временного интервала.

При управлении процессом последовательного счета строб-сигналами совпадения фаз

^ = {зсд , хг , ... 1 X п } ,

где DTs х , ,

производят первый шаг расчета:

sign [mOs-tBKA.y)] = sign(VAx2AX||tivDt,"A'4Hx1), (20)

гае V=. I - сигнал выполнения предварительных условий синхронизации;

X- серия игтульссв квантования.

Второй шаг производят обратным счетом после регистрации строба zcz до момента формирования сигнала включения:

(т(<П = m(TB-*eitA.a)) — sign хв , (21)

гае хЛулВ^'^^Нхг ; [xB = D,/f"HxB .

При постоянстве периода биений в этом случае достигается точное выполнение условия ton = tBKA.y •

Стробирование момента замыкания АВ ( хАВ = I) позволяет формировать сигнал включения с опережением, соответствующим реальному Бремени включения ABCt вкд) , при этом информация m (t цК'Л ) предыдущего цикла является исходной информацией последующего цикла:

sign [т^вкл)]" sign(.HxB л (22)

тде хА. =DtBKAx_ .

Экспериментальные исследования подтвердили высокую точность включения АВ предлагаемым способом ( 80ш< I эл.град) независимо от времени его срабатывания ("Ьв1<л = 0,03-0,8 с).

Недостатки традиционного метода точной синхронизации, связанные с несинфазностью включения ГА из-за большого разброса времени срабатывания АВ или ошибочного определения времени опережения, могут быть устранены путем детерминирован-

вой установки синхронно-синфазного режима подключаемого СГ относительно энергосистемы.

В работе иссладованы наиболее рациональные подходы к решении этой задачи.

Цри уменьшении скольжения синхронизируемых напряжений от некоторого начального значения ц>в, зависимость разности фаз в обедом случае имеет вин:

б - + 5 [о31- л, (гз)

где tн - время, соответствупцее начальному углу БН=103(1И введения регулирования; - изменение частоты сколь-

жения при регулировании.

Исследование процесса Синхронизации на ЦШ применительно к линеаризованной модели дизель-генератора (ДГ), работающего на холостом ходу

= (24)

dt

где Т-Та/к. •, k^I/k ; Tq - инерционная постоянная ДГ; к. -коэффициент саморегулирования; <р - относительное изменение углозой частоты; р - относительное изменение положения ре-гуиирувщого органа при ступенчатом изменении топливоподачи позволило установить динамические характеристики объекта. Цри этом закон изменения разности фаз:

S = «^[Tli-e-^Vt]* o>8,(tH+t) (25)

показывает, что процесс сопровождается колебаниями.

Цри равномерном изменении скольжения с некоторой скоростью (pgsConst выражение (24) принимает вед:

<P=K,JU.. (26)

В этом случае разность фаз:

B=w8ltH+ Jtwsrco;t)dt , (27)

или

wit* ^ , .

8«--1-♦ Weit+ C4jaitH . (28)

Условие идеального синхронно-синфазного режима выразить системой уравнений:

можно

- . u38lt»SH = n£,

[d(.5^i + td9|t + 8H)]/dt = 0> C29)

1Де n = 2, 4, 6 ... - четные числа.

Для определенных начальных условий из (29) вытекает:

• ^ const; (30)

бн-п'С-^Ь , = const. (31)

н 2 со j * 3

Следовательно, возможны два варианта детерминированного достижения синхронно-синфазного режима подключаемого ГА относительно энергосистемы при различных значениях начального скольжения.

При прочих равных условиях наибольшая скорость синхронизации ГА достигается при реализации ее за един период скольжения синхронизируемых напряжений (п= 2). В работе приводятся обоснования выбора максимальных величин скорости изменения скольжения:

шах со4 = 1 Тд--(32)

и верхнего предела начального скольжения:

тах(5ирсо8<) = 2-/"1^'е"- (33)

при синхронизации за един период, а также закон управления сервоприводом подачи энергоносителя для замкнутой . системы регулирования относительно достигаемых условий синхронно-синфазного режима:

+ (34)

цие Л, В и С - коэффициенты пропорциональности.

Исследование модели процесса на ЦЕМ показало, что наиболее простой вариант решения поставленной задачи достигается при синхронизации ГА за един период скольжения синхронизируемых напряжений введением регулирующего воздействия а

соответствии с (31). Натурная проверка подтвердила результаты машинного эксперимента.

В работе предложен нетрадиционный подход к оценке неравномерности распределения активной нагрузки параллельно работайте СГ, заключающийся в измерении угла поворота роторов (угла выбега) агрегатов относительно ротора базовой машины.

Неравномерность нагрузки, например двух параллельно работающих СГ с распределенной реактивной мощностью, может быть оценена по разности активных составляпцих их мощностей, которая для трехфазных (неявнополюсных) машин при неизменном возбуждении определяется выражением:

¿р.соаесв'»п8/г . <35)

О . о

Где Х<1 - продольная реактивность СГ; 9С= —^—— - ;тол

нагрузки системы: {? - угол взаимного выбега роторов СГ.

Зависимость неравномерности др от изменения нагрузки при малых углах относительного поворота роторов & принимает согласно (35) следующий вид:

= (36)

Чг

где Х^, - поперечная реактивность СГ.

Из (36) следует, что задача оценки неравномерности нагрузки с большой степенью точности может быть сведена к ецзк-ке угла выбега роторов ГА.

В работе предложен дискретный метод оценки угла б , который предусматривает измерение временных интервалов

<С(Б) = &До„ , (37)

где 10ц - номинальная частота вращения ГА мевду стробс;ггиа-лаыи положения роторов X, - базовой машины; X.. - параллельно работающих машин, формируемыми с периодом следования Т . При этом логическое условие формирования первичных

управляющих сигналов увеличения или уменьшения

подачи энергоносителя в первичный двигатель описывается выражением:

гдо . а

лри гХасов'вс = к198

гае т (Т) = Т(8)|к. - числовой эквивалент измеряемого ин-? ж АР»

тервала; т „=агс!д -число, соответствующее

* шн к

предельному значению допустимой разности нагрузки.

В реальных электроэнергетических системах статизм скоростных характеристик параллельно работающих ГА неодинаков . из-за практической невозможности абсолютно точной настройки механизмов подачи энергоносителя и изодрсмов, поэтому в условиях работы с быстропеременной нагрузкой, изменяющейся в широких пределах, равномерное распределение активной мощности между генераторами нарушается. П^.лиенение' традиционных устройств распределения нагрузки в подобных режимах приводит к быстрому накоплена ошибки параметра регулирования.

В работе предложен мотод, позволяющий компенсировать неравномерность нагрузки с учетом скорости ее изменения, при этом ток в цепи исполнительного механизма регулирования подачи энергоносителя I -го ГА в операторной форме определяется^ зависимостью:

=Лр1(р)(к1+ Кгр) , (39)

«1= о6 » ; Са— коэффициент передачи; Ин -

ки и *■ кпни

нагрузочное сопротивление цепи исполнительного механизма;

1

К = гХц.созгЭс ' Из (39) следует, что исполнительный механизм действует в соответствии -с пропорционально-дифференциальный законом управления.

Третья глава посвящена исследованию методов реализации предложенных подходов к решению поставленной задачи с разработкой алгоритмов управления, структурных и функциональных схей аппаратных и программных СА.

ЛСА Функционирования подсистемы.формирования сигнала включения ГА с реальным временем опережения иизет вна:

3^1РЛНггР11гИэР111ПвР516П(а1, р,)С«, ]{Л7ВД{А3}Х

ще операторам присвоены следующие значения: Би - начало алгоритма;

р, - формирование сигнала включения ГА разрешено подсистемой высшего уровня; Рг - нет блокировки сигналом неисправности подсистемы;

- квитирование сигнала неисправности;

р^ - информация т(1 ВКЛ ) записана г память подсистемы;

А 5 - запись в память установочной информации - т вкл.д);

Р6 - регистрация первого строба совпадения фаз;

Д7 - последовательная запись числа +тК), гае^® 0-гТ8 ;

А 8 - последовательный подсчет алгебраической сушы

Р9 - регистрация второго строба совпадения фаз; А,0 - последовательная запись числа - т );

- последовательный подсчет алгебраической сум-

ми тПв-гЦкл-*);

Р12- регистрация условия т(Т8- 1 )-= 0;

р<3- регистрация третьего строба совпадения фаз;

- формирование команды включения АВ;

А и- продолжение последовательной записи числа -тЮ ,

при « СТ5 - 1 ) -г Т5 ;

Р16- регистрация подтверждения срабатывания АВ; Р17 - регистрация четвертого строба совпадения фаз; А № - прерывание записи числа - т 1Яи) ; А19- формирование сигнала "неисправность синхронизации"; Аг0- блокировка команды на включение АВ;

- конец алгоритма.

В работе рассмотрен вариант аппаратурной реализации предложенного алгоритма с разработкой функциональной схемы устройства опережения синхронизатора, а также вариант про-грашной реализации с разработкой функциональной схемы управляющего интерфейсного модуля и функциональной блок-схемы щд-програмш управления.

Алгоритм синхронизации СГ детерминированной установкой ошгронно-синфазного режима может быть представлен совокуп-

Т5

ностью трех последовательны:' подалгоритмов, соответствующих следующим предопределенным действиям: А, - разрешение синхронизации ГА; Аг- предварительная проверка частоты ГА; Aj- формирование команды включения АВ. ЛСА подалторитма А,:

SH1Pl.tt,P1.2t2Pl.3t3P1.,t''P,.5t5A,etoet8n...l5A1.7itSKij;4I)

1де Рм - отсутствие неисправности системы;

pva- автоматический режим синхронизации включен; Р,.3 - АВ генератора выключен; Pi.^ - частота скольжения не более 5 Гц; PV5 - напряжение ГА не ниже 80$ от напряжения сети; A формирование сигнала "синхронизация ГА разрешена";

А,.7- блокировка синхронизации ГА. ЛСА подалторитма Аг:

х[р]{Аг.,}Рг.,»вА1.эСО1и"ИАг.,0^33Кг , (42)

где РГ1 - регистрация сигнала "синхронизация ГА разрешена";

Аг.г- определение знака частоты скольжения; Аг.3- включение контроля времени синхронизации; P2i| - частота скольжения положительна; Аг-5 - формирование сигнала увеличения частоты ГА; Рг.6 - частота скольжения не менее 1% от значения частоты сети;

Аг.7- запоминание значения частоты скольжения; « Рг 8 - контрольное время синхронизации не окончено;

Аг.ь- формирование сигнала "частота ГА в кормэ"; Аг-10- формирование сигнала "неисправность синхронизации".

ЛСА подалторитма Ai :

гае Р3., - регистрация сигнала "частота ГА в норме";

А3.г- определение начального момента регулирования скольжения;

А з-а - продолжение контроля времени синхронизации;

Ау/| - установка задержки регулирования скольжения;

Рув ~ регистрация строба совпадения фаз;

Аг-в - включение отсчета времени задержки регулирования скольжения;

Р3.7 - окончание времени задержки;

А» 8 ~ уменьшение частота ГА;

Ау4 - контроль разности фаз;

АуИ - контроль скольжения;

Р! и - регистрация совпадения допустимых значений разности фаз и скольжения;

Рлг- контрольное время синхронизации не окончено;

Р»-и- строб совпадения фаз не зарегистрирован;

А3.ц- формирование команды на включение АВ;

Ау»5- введение контроля времени включения АВ;

Руи- контрольное время включения АВ не окончено;

Р}.,7- регистрация сигнала ."АВ включен";

А51в- формирование сигнала "синхронизация завершена";

Ау1а- формирование сигнала "неисправность синхронизации".

В работе рассмотрена программная реализация подаягорит-ма А3 с разработкой функциональной схеш интерфейсного модуля управления и функциональной блок-схемы управяяхщей подпрограммы. ■*

функциональный синтез аппаратной реализации оценки неравномерности нагрузки по углу выбега роторов СГ произведен в работе на основании формализации операций преобразовакил логических переменных, характеризующих состояние процесса.

Для двух ГА справедливо выражение, характеризующее направление и величину взаимного выбега роторов:

x^-u^rVsu^x^x1"«,^.

17 (44)

где X,,X фазовые дискретные развертки вращения роторов ГА со жвашзстш у = 2; х'_,= Х{ , Xl+> = х{ Xt •, Х,'-пэ-. ременная, соответствующая фронтам импульсов последовательности X, ; Хд^, хЦ} - сигна.ш длительности TIS) соответственно отрицательного и положительного выбега.

Логическое условие формирования первичных управляющих сигналов компенсации неравномерности нагрузки:

у "лЛгАпр . (45)

УМ-ХЙХ„р '

где Xпр = Ъ1^ U)' ♦ D* гр X д J )'; Тпр - временной ел-

UI-1* t V ч'

й .) Д X .. ) - церемонные, г г 1-)

соответствущие фронтам импульсов последовательностей X д t *

Предложенный в работе вариант програг-^аоЗ реализацти т. звояил расширить функциональные возможности нового псдхсда к оценке неравномерности нагрузки параллельно работазгщх СГ. "

Последний пункт третьей главы посвящен разработке функциональной схемы системы распределения активной нагрузки и стабилизации частоты СГ с учетом скорости изменения неравномерности, а также конкретного варианта реализации рассматриваемой системы в виде устройства, построенного в соответствии с функциональной схемой по принципу дифференциальной цепи.

В приложениях к диссертации приведены следующие материалы: анализ работы аппаратурного обеспечения процессов СЕАНС! микропроцессорной системы ASA-S/DG, программ и данные го-следования математической модели процесса сипхронЕзациз СГ детерминированной установкой синхронно-синфазного раыма, описание устройств для повышения эффективности работы синхронизаторов судов проекта 301, аналитический обзор отечественных систем СРАНСЧ, реьультаты по исследованию сценки' неравномерности распределения нагрузки СГ путем измерения взаимного поворота роторов и акты о внедрении результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведенные исследования показали, что решение научно-технической задачи по разработке предложенных подходов к реализации систем СРАНСЧ позволит повысить показатели качества этих систем.

2. Разработаны:

способы формирования сигнала включения ГА с фиксированным и реальным временем опережения, позволяйте повысить тся-ность и универсальность цифровых синхронизаторов, учитывать изменение времени срабатывания коммутационных каналов;

• способ точной 'синхронизации СГ детерминированной установкой синхронно-синфазного режима, позволяющий повысить точность включения независимо от величины и погрешности срабатывания включающего устройства и добиться сокращения вро-меки синхронизации;

способ оценки неравномерности активной нагрузки СГ по углу выбега их роторов, приводящий к упрощению отображения и повышению достоверности измерительной информации, характеризующей неравномерность загрузки параллельно работающих ГА, за счет применения дискретно-цифрового метода формирования и преобразования сигналов;

сгособ распределения активной нагрузки и стабилизации частоты СГ с учетом скорости изменения неравномерности, позволяющий повысить эффективность распределения быстро изменяющейся по величине нагрузки макду параллельно работающими ГА за счет введения ГЩ-звена в цепь компенсации возмущающего воздействия.

Выдвигаемые положения подвергались экспериментальной лабораторной и натурной проверке на судах'301 и 302 проектов МРФ. Новизна большинства предложенных подходов подтверждена авторскими свидетельствами.

3. Машинный эксперимент по исследованию способа точной синхронизации СГ детерминированной установкой синхронно-синфазного регнма подтвердил возможность ого развития.

4. Разработанные алгоритмы реализации новых способов СРАНСЧ, а также функциональные схемы аппаратшлс и программных средств реализации предложенных алгоритмов определяют направление проектной проработки конкретных устройств л управляющих программ.

5. Разработанвта и внедренные на судах МРФ устройства позволили повысить точность синхронгзатороз судов 301 проекта МРФ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТИЛЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. А.с.1072178 (СССР) Устройство для распределения активной нагрузки между параллельно работсщини синхронными ге-

" нератора'га/Б.А.Родип, А.Н.Гузансз л др. - опубл. в Б.И., 1584, 15 О*

2. А.с.1334266 (СССР) Устройство для распределения активной нагрузки между параллельно работазста спнхрошпся генераторами/И.А.Красяов, В.А.Родин, В.Н.Соловьев - опубл. в В.И., 1987, й 32.

3. А.с.1350753 (СССР) Способ распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генератора-м^И.А.КЬаснов, В.А.Родин, В.Н.Соловьев - опубл. в Б.И., 1987, й 41.

4. А.с.1372477 (СССР) Устройство опережения синхронизатора генератора/В.А.Роден, Н.В.Широков - опубл. з Б.И., 1983, й 5.

5. А.с.1418847 (СССР) Устройство для распределения активной нагрр.ки между параллельно работающими синхронным генераторачд/В.А.Родин, В.М.Соловьев, Н.В.Широков - опубл. в Б.И., 1988, й 31.

6. Родин В.А. Анализ современных автоматических систем синхронизации судовых генераторов. - 3 кн.: Электрооборудование и автоматизация объектов водного транспорта: Сб.науч. тр./Лен.институт водн.тр-та. - Л.: ДИВТ/1985. С.120-131.

7. Родин В.А. Автоматическая синхронизация судовых синхронных генераторов. - В кн.: Электроэнергетические установки водного транспорта и их автоматизация: Сб.науч.тр./Лен. институт водн.тр-та. - Л.: ЛИВТ, 1986, с.21-26.

3. Родиь В.А. Формирователь выходных сигналов устройства распределения активной нагрузки синхронных генераторов. -В кн.: Автоматизированное электрооборудование судов, портов н гидротехнических сооружений: Сб.науч.тр./Лон.институт водп. тр-та. - Л.: ЛИВТ, 1987, с.49-53.

9. Редин В.А., Соловьев И.Ю. О яовсм способе синхронизации судовых синхронных генераторов. - Судостроительная промышленность. Сер. электротехника и связь, 1990, вып.14.

10. Способ контроля допустимого времени опережения син-хронизатова/В.А.Родин. Н.В.Широков. - Заявл.25.04.88,

й 4445380/07; МКИ Н0233/42 полож.реи. от 20.10.88 г.

11. Способ оценки неравномерности распределения активной нагрузки синхронных генераторав/В.А.Рсцин. - Заявл, 23.03.89, й 4681276/07; ЫКИ Н0233/46, полаж.реи. от 26.12.ЮГ.

12. Устройство для измерения времени опережения синхро-низатора/В.А.Воловиков, В.А.Родин, Н^В.Широков - Заявл. 23.05.88, й 4446701/24-07; МИ НОЙ3/40, полож.решение от 18.11.88 г.

13. Устройстве дгя контроля времени опережения синхро-низатораЛ}.Б.Широкоз, В.А.Рсшш, Г.А.Широкова - Заявл. й 4655179/24-07; МКИ Н0233/40, полож.реи, от 19.02.50 г.

ППО "Пегас". Зак. № 482. Тир. 1С0