Файл: Болотин, Б. И. Инженерные методы расчетов устойчивости судовых автоматизированных электростанций.pdf

не отклоняется, то сигнал по соответствующей мощности может быть заменен сигналом по току.

На рис. VII 1.3 проиллюстрированы различные способы вклю­ чения векторомерного устройства, использующегося в современных корректорах, которое позволяет вводить в усилитель корректора сигналы, пропорциональные активному и реактивному токам с проти­ воположными знаками. На рис. V III.3, а показана схема выявления реактивного тока, на рис. V III.3, б — схема выявления активного и реактивного токов противоположных знаков, на рис. V III.3, в схема выявления активного и реактивного токов одного знака. В первом слу­ чае сигнал, пропорциональный току фазы В, суммируется с сигналом, пропорциональным линейному напряжению АС, во втором случае — с сигналом, пропорциональным линейному напряжению ВС, и в тре­ тьем — с сигналом, пропорциональным линейному напряжению АВ.

Рис. VIII.3. Различные способы включения векторомерного устройства корректора напряжения

Главное достоинство этой схемы в ее чрезвычайной простоте. Подавая сигнал, пропорциональный активному и реактивному токам на цепь R — С, реализующую пропорционально-дифференциальный закон К (1 + Тр), можно одновременно получать статизмы по реак­ тивной и активной мощностям и сигналы их первых производных. На рис. V III.4 показана схема такого включения на вход усилителя корректора.

Недостатком схемы является невозможность разделения сигналов по реактивному и активному токам для обеспечения различных коэф­ фициентов усиления, требуемых расчетом.

Схемы выявления активного тока, перечисленные выше, требуют иного подключения корректоров напряжения. На рис. V III.5 пока­ зана схема выявления активного тока, не требующая переключения штатного корректора. Это достигается подключением емкости на вы­ ход блока параллельной работы корректора напряжения. Следует подчеркнуть, что данные обратные связи обеспечивают запас устой­ чивости при параллельной работе за счет снижения контурных ко­ эффициентов усиления и в конечном итоге за счет уменьшения влия­

290

ния регулятора возбуждения. Обеспечить демпфирование большее, чем в нерегулируемом объекте, они не могут из-за низкой собственной частоты электромагнитного контура. Следовательно, для обеспечения большего демпфирования, чем в нерегулируемом объекте, необходимы производные более высокого порядка.

Так, в работе [2] предлагается использовать вторую производную от активной мощности, знак которой совпадает со знаком связи по то­ ковому компаундированию, т. е. противоположен знаку рассмотренной выше первой производной от активной мощности. В общем случае, как показано в § 27, порядок производной определяется порядком уравнения электромагнитного контура, через который осуществляется воздействие на возбуждение.

Введение корректирующих связей в PC, повышающих демпфирова­ ние электромеханического контура. Выше отмечалось, что осуществле­ ние демпфирования электромеханического контура через регулятор возбуждения достаточно сложно из-за сравнительно низкой собственной частоты электромагнитного контура, что заставляет вводить произ­ водные высокого порядка через существенные коэффициенты усиле­ ния, повышать потолки возбуждения и т. д. В то же время введение этих сигналов через быстродействующий PC до последнего времени было невозможно из-за отсутствия комбинированных PC, содержащих в своей конструкции электрические суммирующие усилители. В настоя­ щее время такие PC созданы. Они включают быстродействующие полу­ проводниковые усилители, позволяющие вводить в них различные

системы сигналы.

Особенно эффективно демпфирование через PC для газотурбогенераторов, в канале управления которых отсутствует чистое запазды­ вание (см. § 21). Так как собственная частота электрогидравлического

291

преобразователя, через который осуществляется воздействие на топ­ ливо, может быть сделана в несколько раз выше собственной частоты электромеханического контура, то часто введение первой производной по активной мощности оказывается вполне достаточным для демпфи­ рования свободных и вынужденных колебаний при параллельной

работе.

Для дизель-генераторов, электромеханический контур которых обладает высокой собственной частотой колебаний, а в канале регули­ рования имеется чистое запаздывание, демпфирование колебаний сопряжено с более сложными мероприятиями, связанными с пониже­ нием собственной частоты колебаний электромеханического контура посредством воздействия на регулятор возбуждения (например, вве-

Рис. VIII.5. Схема выявления активного тока подключением емкости на выход ТПР

дения рассмотренных выше сигналов по Р и Р' и введением производ­ ных по активной мощности в PC.

В § 12 рассмотрена методика расчета корректирующих последова­ тельных звеньев, вводимых в комбинированный PC. Они обеспечивают демпфирование свободных и вынужденных колебаний активной мощ­ ности при параллельной работе разнотипных ГА. Воспользуемся этой методикой на примере синтеза корректирующих связей по активной мощности для наиболее сложного случая параллельной работы ГА с разными моментами инерции. Оба агрегата оснащены комбиниро­ ванными PC, между которыми проложены уравнительные связи по

292

ГА, после синхронизации со скольжением 0,5 Гц); ——=3,5 (отношение

4 2

амплитуд предыдущего и последующего полупериодов обменных перетоков мощности); т = 0,04 с (время чистого запаздывания по ка­ налу управляющего воздействия).

Предполагается, что демпфирующее воздействие осуществляется через PC дизель-генератора.

На основании данных осциллограммы определяются эквивалентная

по нагрузке приняты, исходя из современных возможностей конструи­ рования этих механизмов [16]: Тя — 0,02 с; £и = 1.

Определим коэффициенты M s0 и D при параллельной работе

двух ГА по формулам (11.46) и (11.49). Тогда коэффициент —— , требуе44so

мый по расчету, будет 0,02 — 0,03 в рабочем диапазоне нагрузок

25 — 100%.

В соответствии с выражением (III.147), для нескорректированной

Перейдем от выражений (VIII.6) и (VIII.7) к логарифмическим частотным характеристикам.

Построение ЛАФХ и синтез последовательных звеньев, обеспечи­ вающих качество регулирования АР, для системы с вышеуказанными параметрами проведены на рис. V III.6. Здесь

Т в (со) = 20 log | WD(/со) | — желаемая ЛАХ по возмущению замк­ нутой системы, обеспечивающая точность распределения нагрузки на всем частотном диапазоне — 10%;

LBl (со) = 201og | Wal (jсо) | — ЛАХ по возмущению разомкнутой системы при статических регуляторах скорости первичных двигателей (может быть получена из выражения (III. 150) при Ти = 0 и b = 0);

293;

Рис. VIII.6. ЛАФХ для «сильной» САРАМ

Ly (со) = 20 log | Wy (/со); сру (/со) | — желаемые ЛАФХ по управле­ нию разомкнутой системы.

Как видно из рис. V III.6, Ly (со) может быть получена в соответствии с выражением (III. 155) путем введения в канал управления дифферен­ цирующего звена с частотой сопряжения, равной первой частоте со­

294

пряжения ЛАХ Ly (со) (т. е. = 3,31 с), и увеличения коэффициента усиления в два раза (на 6 дБ), т. е.

буемым для устойчивости системы наклоном в 20 дБ на декаду). Двойное дифференцирование может компенсировать не более 90°

отрицательной фазы. Препятствием для получения большей компен­ сации (путем сдвига влево частот сопряжения дифференцирующих звеньев) является расширение полосы пропускания системы, т. е.

сдвига частоты среза Ly (со) вправо. При наличии запаздывания это приводит к более интенсивному росту отрицательной фазы.

Для получения требуемого уровня ослабления возмущений во всем частотном диапазоне при сохранении устойчивости параллельной работы ГА необходимо уменьшить частоту собственных колебаний системы. Это может быть осуществлено либо путем введения в регуля­ тор возбуждения сигналов по АР и ее производных, рассмотренных выше, либо применением дополнительного маховика. Очевидно, пер­ вый путь является более предпочтительным. ЛАХ по управлению исследуемой системы при уменьшении собственной частоты колебаний системы в 2 раза представлена на рис. V III.6.

Уменьшив частоту собственных колебаний системы, необходимо пропорционально уменьшить быстродействие системы регулирования

операций характеристики уменьшится до со = 35,1/с. При этом отри­ цательная фаза, вносимая запаздыванием, на частоте среза составит

Применением двойного дифференцирования эта система может быть сделана устойчивой.

Действительно, если частоту сопряжения дифференцирующих звеньев выбрать несколько правее частоты среза системы (со = 35 1/с), то двойное дифференцирование в этом случае компенсирует та 90° из­ бытка фазы, не расширяя при этом полосы пропускания системы, т. е. в системе получается запас по фазе, равный 10°. При этом запас по амплитуде составляет 4 дБ. Скорректированная передаточная функция системы по управлению при частоте сопряжения дифферен­ цирующего звена со = 50 1/с будет иметь вид

^ у ( р ) к о р р е Кт = ^ ; ( р ) ( 1 + - ^ р ) .

295