Пронин М.В., Воронцов А.Г., Калачиков П.Н., Емельянов А.П. Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Подождите немного. Документ загружается.

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

полнительные резисторы r

. Для учета динамических потерь в ветвь схемы с конденсатором

фильтра постоянного напряжения вводится дополнительный резистор r

. Схема для расчета

электромагнитных процессов с дополнительными элементами представлена на рис.

5.6.4.

idi

ki1 ki2 ki3

ii3ii2ii1

ii4 ii5 ii6

rн

lн

Рис.5.6.4 ь энергии

Для определения сопротивления r

находится отфильтрованный действующий фазный

ток нагрузки I

Схема с транзисторным инвертором с элементами учета потер

()

⎭

⎬

⎫

∆

−+=

= ,,,

BABB

iii

(5.6.11)

где A и B – промежуточные переменные, T

– постоянная времени апериодического фильтра,

∆t – шаг расчета по времени.

Средняя мощность статических потерь определяется путем фильтрации мгновенной

мощности с постоянной времени T

срст

ср

tpp

∆⋅−∆

)(

. (5.6.12)

Активное сопротивление r

в рассматриваемой схеме преобразования:

r = . (5.6.13)

Сопротивление r

ср

является переменным и определяется в цикле расчета токов, напря-

жений и других параметров. Это сопротивление позволяет учесть падение напряжения на

вентилях инвертора в соответствии со статическими вольт-амперными характеристиками,

несмотря на то, что в модели системы вентили представлены идеальными ключами.

При определении сопротивления r

фильтруется мощность динамических потерь в ин-

верторе с постоянной времени T

и определяется средняя величина этой мощности:

срд

ср

tpp

∆⋅−∆

)(

. (5.6.14)

Действующий ток ветви конденсаторного фильтра определяется в процессе расчета

мгновенных значений переменных системы. Отфильтрованное значение этого тока I

()

⎭

⎬

⎫

∆

−+== .,,

GFGGiF

(5.6.15)

где F и G – промежуточные переменные.

Активное сопротивление r

, с помощью которого в модели привода учитываются ди-

намические потери энергии в инверторе, определяется следующим выражением:

ср

r = . (5.6.16)

Сопротивление r

является величиной переменной, которая определяется в цикле рас-

чета токов, напряж яет учесть в модели

системы коммутационные потери в инверторе, несмотря на то, что вентили представлены

идеальными ключами.

ений и других параметров. Это сопротивление позвол

151

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

Глава 6 Электроприводы и электроэнергетические

системы с синхронными машинами

§ 6.1 Частотный пуск турбогенераторов в парогазовых

установках

Экономия топлива является важнейшей задачей электроэнергетики. В связи с этим

одно из направлений развития электроэнергетических установок заключается в увеличении

мощности агрегатов. Это позволяет повысить КПД систем. Традиционная схема электро-

энергетической установки представлена на рис.

6.1.1.

Топливо

СГ

ПК

Паропровод

Электросеть

Вода

Рис.6.1.1 Схема электроэнергетической установки с паровой турбиной

Установка содержит паровой котел ПК, паровую турбину Т и синхронный генератор

СГ. В паровой котел подается топливо и вода. Из парового котла в турбину поступает пар,

который отдает энергию вращающимся массам турбоагрегата. В синхронном генераторе ме-

ханическая энергия преобразуется в электрическую и передается в электросеть. Топливом

может быть газ, уголь и

др. С некоторыми изменениями подобные схемы используются на

атомных электростанциях. Рассматриваемые установки выполняются на мощность до 1 млн.

кВт и более. При этом достигается общий КПД системы 35-41 %.

Другое направление развития электроэнергетических систем заключается в создании

парогазовых установок. Одна из возможных схем такой установки представлена на рис.

6.1.2.

Т1

СГ1

Газопровод 1 Газопровод 2

Т2

СГ2

СГ3

Т3

ПК

Паропровод

Вода

Холодный газ

Горячий газ Горячий газВоздух Воздух

Электросеть

Рис.6.1.2 Схема парогазовой электроэнергетической установки

Типичная парогазовая установка содержит два турбоагрегата с газовыми турбинами

и Т

с синхронными генераторами СГ

и СГ

и один турбоагрегат с паровой турбиной Т

синхронным генератором СГ

. Турбоагрегаты имеют равные номинальные мощности. По га-

зопроводам к турбинам Т

и Т

подводится газ. При подаче в эти турбины воздуха газ сжига-

ется, и его энергия преобразуется в механическую энергию вращающихся масс 1 и 2 агрега-

тов. В генераторах СГ

и СГ

механическая энергия преобразуется в электрическую и пере-

дается в электросеть. КПД газотурбинных агрегатов сравнительно невысок, если продукты

сгорания газового топлива в нагретом состоянии выбрасывать в атмосферу. Однако в парога-

зовой установке эти нагретые газовые массы направляются в паровой котел ПК, и их тепло-

вая энергия используется для преобразования поступающей в

котел воды в пар. Далее пар

направляется в паровую турбину Т

. В ней энергия пара преобразуется в механическую энер-

гию. Затем механическая энергия преобразуется в генераторе СГ

в электрическую энергию

и передается в электросеть. Подобные установки выполняются на мощность до 450-480 МВт

при мощности турбоагрегатов 160-185 МВт. КПД парогазовых установок достигает 50-54 %.

152

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Нормальная работа газовых турбин обеспечивается при подаче в них топлива и сжа-

того воздуха. Топливо подается обычно насосом с отдельным приводом. Воздух подается

компрессором

не работ

вы 5- % нал о значения п вод ьн ко ссор азы ся -

то

д зажигания ва пу ст ан ст ра агрегат

должен разгоняться другим устройством, например, тиристорным преобразователем частоты

и турб

при сравнительно низких частотах вращения этого момен-

та не д

пусковым устройством и турбиной. По

мере у

ся основ-

ными э

графия га-

зотурб

, приводимым во вращение турбиной. При неподвижной турбине компрессор

ает, на малых частотах вращения его производительность недостаточна. На частотах

ше 1 30 номи ьног роиз ител ость мпре а ок вает доста

чной

ля топли . При ске си емы до указ ной ча оты в щения

огенератором, работающим в режиме двигателя. После зажигания топлива турбина

развивает вращающий момент, но

остаточно для самостоятельной работы турбоагрегата. Поэтому после зажигания

топ-

лива дальнейший разгон осуществляется совместно

величения частоты вращения вращающий момент турбины увеличивается, а вращаю-

щий момент, создаваемый пусковым устройством, уменьшается. На частоте вращения 70-

90 % номинального значения пусковое устройство плавно выводится из работы и отключает-

ся. Дальнейший разгон агрегата до синхронной частоты вращения осуществляется турбиной.

В качестве устройств пуска мощных турбогенераторных установок применяются

обычно тиристорные преобразователи частоты со звеном постоянного тока [13], [21], [31],

[61], [62], [111]. Наряду с турбогенераторами и системами возбуждения они являют

лементами комплектных поставок оборудования для парогазовых установок. Указан-

ное направление развития электроэнергетических систем обеспечивается многими фирмами,

в том числе фирмой «Siemens». На «Электросиле» для обеспечения

комплектных поставок

электрооборудования выполнена разработка и освоено производство тиристорных преобра-

зователей частоты (ПЧ). В состав ПЧ входят шкафы выпрямителей, инверторов, управления,

сглаживающие и токоограничивающие реакторы или трансформаторы.

В качестве примера применения ПЧ можно отметить поставку ПУ-1 для турбогенера-

тора ТФГ-110 газотурбинной установки ГТЭ-110. На рис.

6.1.3 представлена фото

инной установки ГТЭ-110 с турбогенератором ТФГ-110 на Ивановской ГРЭС.

Рис.6.1.3 Газотурбинная установка ГТЭ-110 с турбогенератором ТФГ-110

ГТЭ-110 имеет мощность 110 МВт. Турбина разработана в НПО «Машпроект» (Ук-

раина), изготовлена в НПО «Сатурн» (Россия). Турбогенератор, система возбуждения и ти-

ристорное пусковое устройство ПУ-0 разработаны и изготовлены на «Электросиле».

На рис.

6.1.4 представлена фотография ПУ-1.

Пиковая мощность ПУ-0 составляет 5 МВт, напряжение равно 3,3 кВ. Комплект обо-

рудования поставлен на Ивановскую ГРЭС в 2001 г. (Россия). При участии специалистов

«Электросилы» наладка системы пуска турбоагрегата выполнена за 12 дней.

153

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

Рис.6.1.4 Тиристорное пусковое устройство ПУ-1

На опытно-промышленную станцию Каборга (Украина) выполнена поставка ком-

плекта оборудования с пусковым устройством ПУ-6 для газотурбинной установки ГТЭ-110.

Пиковая мощность ПЧ 5 МВт, напряжение 6 кВ. ПУ-6 решает те же задачи, что и ПУ-1

Ивановской Г стью создания

высоковольтн

мостью разра-

ботки типовой конструкции ования выполнена в мае 2004

г. Фото

на

РЭС, но модернизация системы выполнена в связи с необходимо

ых преобразователей для других проектов, в

связи с необходи

. Наладка комплекта электрооборуд

графии преобразователя ПУ-6 и его блоков представлены на рис.

6.1.5–6.1.8.

Рис.6.1.5 Тиристорное пусковое устройство ПУ-6

Рис.6.1.6 Сборка тиристоров ПУ-6

154

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Рис.6.1.8 Блок RC-цепей ПУ-6

Рис.6.1.7 Блок тиристоров ПУ-6

ПУ-6 содержит четыре силовых шкафа и один шкаф с микропроцессорной системой

управления (в центре). Силовые элементы тиристорного выпрямителя размещены в двух си-

ловых шкафах. Силовые элементы тиристорного инвертора размещены также в двух силовых

шкафах. В каждом силовом шкафу размещены три тиристорных блока и три блока с RC-

цепями. На крыше каждого силового

шкафа устанавливается вентилятор, который обеспечи-

вает охлаждение силовых блоков, продувая воздух через вертикальные каналы охлаждения

(вентиляторы на рис.

6.1.5 не показаны). Силовые блоки выполнены с использованием тепло-

вых труб, с помощью которых осуществляется охлаждение основных тепловыделяющих

элементов (см. рис.

6.1.6, 6.1.7 и 6.1.8). Обслуживание шкафов двухстороннее.

Микропроцессорная система управления выполнена на контроллерах фирмы

«Siemens». В ней для связи с внешними системами предусмотрен ряд релейных входов и вы-

ходов, а также интерфейс RS-485. Наладка осуществляется при использовании переносного

компьютера и интерфейса RS-232.

Массогабаритные характеристики ПУ-6 и других выпрямительно-инверторных шка-

фов высоковольтных ПЧ указаны в таблице 6.1.1.

Таблица

6.1.1 Характеристики высоковольтных выпрямительно-инверторных шкафов ПЧ

Обозначение Мощность Напряжение Длина Ширина Высота Масса

ПУ-6-08 кг 6 МВт 6 кВ 5600 мм 1000 мм 2900 мм 4940

ПУ-6-04 3 МВт 6 кВ 3200 мм 1000 мм 2900 мм 2640 кг

Т кг ПЧ2-6-03 4 МВт 6 кВ 5600 мм 1000 мм 2900 мм 4980

Силовые шкафы имеют длину 1200 мм, шкафы управления – 800 мм. Охлаждение си-

ловых шкафов воздушное от встроенных вентиляторов. Охлаждение секции управления воз-

душное естественное. Обслуживание шкафов двухстороннее.

В комплект поставки пусковых устройств входят также сглаживающие дроссели, яв-

ляющиеся неотъемлемым элементом преобразователей. Кроме того, в зависимости от номи-

нального напряжения преобразователей и напряжения питающей

сети в комплект поставки

могут входить или входной трансформатор, или токоограничивающий реактор.

Аналогичные поставки тиристорных пусковых устройств выполнены на другие элек-

тростанции. На Тюменскую ТЭЦ выполнена поставка ПУ-0 для турбогенератора Т3ФГ-63.

Турбогенератор, система возбуждения и пусковое устройство также разработаны на «Элек-

тросиле». Турбина типа V64.3A разработана и изготовлена фирмой «Siemens». Наладка

ком-

плекта электрооборудования выполнена в апреле 2004 г.

Для Калининградской ТЭЦ на «Электросиле» разработан комплект оборудования с

турбогенератором Т3ФГ-160 мощностью 160 МВт, системой возбуждения и тиристорным

пусковым устройством ПУ-6. Турбина типа V94.2 разработана на Ленинградском металличе-

ском заводе ы на стенде

«Электросилы» в 2004 году и

Тиристорные пусковые устройства обычно обеспечивают или могут обеспечивать (в

зависим

по лицензии фирмы «Siemens». Два пусковых устройства испытан

поставлены

заказчику.

ости от требований заказчика) следующие технологические режимы работы турбоге-

нераторной установки: пуск, прокрутка, проветривание, валоповорот, торможение, подхват

вращающегося агрегата.

155

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

Под пуском турбоагрегата подразумевается разгон его из неподвижного состояния до

частоты 70-80 % номинального значения с помощью пускового устройства и генератора.

Прокрутка турбоагрегата осуществляется перед его остановкой, если он находится в нагре-

том со

полнен

стоянии. Чтобы вал агрегата не провис, его прокручивают на небольшой частоте вра-

щения до остывания. Проветривание турбоагрегата осуществляется на некоторой

заданной

частоте для удаления из турбины посторонних газов. Валоповорот осуществляется при вы-

ии технологических работ. Торможение и подхват вращающегося агрегата целесооб-

разно осуществлять для сокращения сроков выполнения технологических работ.

Пуск турбогенератора осуществляется обычно от сети собственных нужд по схеме

рис.

6.1.9.

Ue Us

Q1 Q2

ПЧ

s АСУ Us

СВ

ТВ

a, Ic

ТИ

Uab,Ubc

ИУ

a, Ic

U ,U

Ia, Ic

ИУ

СУ

ПЧ

СУ

Тр

ab bc

Uсг

Rр

СГ

Рис.6.1.9 С ю ти сто устройства

ПЧ – п об исторный инвер-

тор, L

орматор, В –

выпрям оты, СУВ –

систем п

сети собственных

нужд,

, U

– сигналы

датчик ф ИУ – импульсы управ-

ления,

– ,

АСУ – ия тиристорами,

– ра д атор отключается от ПЧ и подключается к

энерго токоограничи-

вающи е ор, сглаживающий реак-

тор. П н жения ПЧ вместо входного

токоог и пуске управление возбу-

ждение ге

рен обмен сигналами между

ПЧ и возбу

к ска турбоагрегатов на

рис.

6.1.10, из пусков турбоаг-

регата Э ах представлены зависи-

мости в образователя

частот ки входного

трансф м микропро-

хема пуска турбогенератора с помощь ри рного пускового

На рис.6.1.9: СГ – синхронный генератор, Т – турбина, СВ – сист

й выпрямитель, ТИ – тир

ема возбуждения

ре разователь частоты, ТВ – тиристорны

– токоограничивающий реактор, L

– сглаживающий реактор, Тр – трансф

итель возбудителя, СУПЧ – система управления преобразователя част

а у равления возбудителя, Q1-Q5 – выключатели, U

– напряжение

– напряжение энергосистемы, U – напряжение генератора, I

e сг

ов азных токов и линейных напряжений тиристорных мостов,

, I

напряжение возбуждения, I

, I

– заданный и фактический токи возбуждения

автоматизированная система управления, ИУ – импульсы управлен

зря ное сопротивление. После пуска генер

системе. При напряжении сети собственных нужд 6 кВ ПЧ содержит

й р актор L, тиристорный выпрямитель, тиристорный инверт

ри апряжении питающей сети выше номинального напря

ран чивающего реактора используется трансформатор. При

м нератора

осуществляется от ПЧ. Для этого предусмот

дителем.

В ачестве примера работы рассматриваемой схемы пу

и одном6.1.11 и 6.1.12 приведены осциллограммы, снятые пр

ГТ -110 на Ивановской ГРЭС. В частности, на этих рисунк

от ремени частоты вращения турбоагрегата, выпрямленного тока пре

ы и напряжения на входе преобразователя (напряжение вторичной обмот

ор атора). Представленные на рисунках кривые были записаны в память

156

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

цессор были

обработаны на компьютере.

ной системы управления тиристорного пускового устройства ПУ-1 и затем они

Рис.6.1.10 Частота вращения ТФГ-110 при пуске от ПУ-1

Рис.6.1.11 Выпрямленный ток ПУ-1 при пуске ТФГ-110

Рис.6.1.12 Напряжение на входе выпрямителя ПУ-1 при пуске ТФГ-110

В соответствии с осциллограммами от начала пуска агрегата и до второй минуты осущест-

вляется разгон при искусственной коммутации тока в инверторе преобразователя частоты. Со вто-

рой минуты до третьей разгон осуществляется при естественной коммутации тока. При этом уве-

личивается выпрямленный ток и существенно возрастает ускорение ротора турбогенератора. За-

тем до

восьмой минуты система работает при стабилизации частоты вращения турбоагрегата на

уровне 700-750 об/мин. На восьмой минуте пусковое устройство начинает форсированный разгон

турбоагрегата с максимально выпрямленным током. При этом в турбине осуществляется зажига-

ние топлива, и она включается в работу – в процесс разгона вращающихся масс. Далее пусковое

устройство работает с постоянным выпрямленным

током. При увеличении выпрямленного напря-

жения преобразователя до номинального значения начинается процесс развозбуждения генератора

157

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

по мере увеличения частоты вращения. На двенадцатой минуте процесса разгона выпрямленный

ток преобразователя уменьшается до 0, и преобразователь отключается.

При разработке тиристорных пусковых устройств выполнялся большой объем работ

по математическому моделированию систем и их анализу на ЭВМ. Математические модели

использовались также при наладке и испытаниях (см. § 6.6).

Математическое описание силовой части системы пуска

турбогенератора выполнено

при разделении исходной схемы на взаимосвязанные подсхемы, изображенные на рис.

6.1.13.

ТВ ТИ

ec1

СМ

lad lэd lsf

isd

ПЧ

lv li

iэd

iad

isq

laq lэq

rэq

ec2

ec3

ic2

ic3

uc1

uc2

uc3

edi

iaq iэq

e1 rэd rf

rр

2 k6 k4

k1k3k5

Рис.6.1.13 Разделение на подсхемы силовой части системы пуска турбогенератора

Как видно из рис.6.1.13, при моделировании системы по взаимосвязанным подсисте-

мам одна из выделенных подсхем представляет собой выпрямитель, питающийся от трех-

фазной обмотки и замкнутый на зависимый источник тока i

. Другая подсхема представляет

собой цепь выпрямленного тока преобразователя частоты с индуктивностью l

и активным

сопротивлением r

сглаживающего дросселя, с эквивалентными параметрами выпрямителя

, l

, k

и эквивалентными параметрами инвертора e

, l

, k

. Еще одна подсхема содержит

инверторный тиристорный мост, замкнутый на зависимый источник тока i

и подключенный

к трехф

f f

рядным

ние параметров возбудите-

ого преобразователя частоты со

звеном

тора и

ления инвертора. Регуляторы описаны в § 4.3.

Учтен также регулятор напряжения турбогенератора. Входными параметрами

этого

регулятора являются заданное действующее напряжение обмотки статора и фактическое на-

азной обмотке синхронной машины. Выделяются также подсхемы цепей ротора по

продольной и поперечной осям с индуктивностями намагничивания l

и l

, индуктивностя-

ми рассеяния l

эd

, l

эq

, l

и активными сопротивлениями r

эd

, r

эq

, r

демпферных обмоток и об-

мотки возбуждения. Взаимная связь роторных подсхем и трехфазной обмотки статора обес-

печивается через зависимые источники напряжения e

, e

и тока i

, i

. Выделяется также

подсхема цепей возбуждения с регулируемым источником напряжения e

, вентилем k , раз-

сопротивлением r

и ключом k

. Взаимная связь подсхемы возбуждения и подсхемы

роторных цепей по продольной оси машины обеспечивается через зависимый источник на-

пряжения u

и зависимый источник тока i

В модели системы описание турбогенератора (СМ) выполнено в соответствии с § 2.1.

Насыщение стали машины учтено в соответствии с § 2.7. Приведе

ля к роторным цепям машины осуществляется в соответствии с § 2.3.

Математическое описание силовой части тиристорн

постоянного тока выполнено в соответствии с § 4.3. Описание подсхем с тиристор-

ными мостами

выполнено в соответствии с § 4.1.

Трехфазная питающая сеть представлена в модели системы фазными ЭДС e

, e

и индуктивностями. В модели учтены параметры трансформатора на входе пускового уст-

ройства или токоограничивающего реактора. На рис.

6.1.13 индуктивности сети, трансформа-

токоограничивающего реактора учтены параметром l

. Вместе с тем, в модели систе-

мы эти параметры учитываются раздельно. В частности, после расчета токов и напряжений в

подсхемах рис.

6.1.13 напряжения сети определяются с учетом сетевых индуктивностей и т.д.

В системе регулирования учтены регулятор напряжения сети, воздействующий на

амплитуду ЭДС, регулятор выпрямленного тока преобразователя, воздействующий на угол

управления выпрямителя, регулятор угла запаса инвертора, воздействующий на угол управ-

158

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

пряжение. Выходным параметром является заданный ток возбуждения генератора. В начале

процесса пуска, пока напряжение турбогенератора мало, этот регулятор стремится увеличить

ток возбуждения до заданного ограничения. При разгоне агрегата напряжение статорной об-

мотки увеличивается и после выхода его на номинальный уровень (номинальный для преоб-

разователя частоты), осуществляется стабилизация напряжения статора, при которой

по мере

разгона агрегата происходит его развозбуждение.

Регулирование тока возбуждения в модели осуществляется пропорционально-

интегральным регулятором, на выходе которого формируется мгновенное значение ЭДС e

Максимальное и минимальное значения e

ограничиваются в соответствии с заданными

кратностями форсировки напряжения возбуждения. Максимальная величина тока возбужде-

ния ограничивается заданной уставкой, которая определяется длительностью работы с низ-

кой частотой вращения и многими другими условиями.

Как правило, турбогенераторы выполняются без датчиков положения ротора. Поэто-

му частота вращения турбогенератора определяется по отфильтрованным напряжениям об-

мотки статора

или по сверхпереходным ЭДС. Указанную фильтрацию невозможно осущест-

вить при частоте вращения ротора, близкой к 0. Однако, начиная с нескольких процентов

частоты вращения и до номинальной частоты фильтрация осуществляется. Поэтому в зоне

естественной коммутации используется пропорционально-интегральный регулятор частоты

вращения турбоагрегата, который контролирует заданную частоту и фактическую частоту

вращения ротора и формирует

заданный выпрямленный ток преобразователя частоты. Этот

регулятор учтен в математической модели. Исходная зависимость частоты от времени во

всем диапазоне пуска задается таблицей. В зоне искусственной коммутации тока в инверторе

заданная частота вращения ротора используется как частота переключения тиристоров ин-

вертора с некоторой корректировкой для обеспечения устойчивости, что описано ниже.

Следует

отметить, что используется также другой алгоритм пуска, при котором час-

тота вращения генератора задается только в зоне искусственной коммутации. В зоне естест-

венной коммутации преобразователь частоты работает с постоянным выпрямленным током,

а частота переключения вентилей определяется по ЭДС машины.

Один из вопросов, который нуждается в более подробном освещении, заключается в

обеспечении

начальных условий успешного пуска турбоагрегата. При отсутствии датчика

положения ротора турбоагрегата обычно выполняется процедура определения начального

положения ротора, затем осуществляется возбуждение генератора, после чего с помощью

ется движение ротора в заданном направлении. Если возникла какая-либо ошибка и

ротор

начал в

возбуждения генератора перед пус-

ком оказалась недостаточной, то пуск также может оказатьс

При отсутствии датчика положения ротора возможн

ЭДС обычно малы по сравне-

нию с номинальными напряжениями машин и преобразоват

зависит от типа машины, от кратности форсировки напряжения возбуждения.

ные

пары фаз обмотки статора импульсов тока. Упрощенная схема определения

положения рото-

ра и диаграмма токов и напряжений представлены на рис.

6.1.14.

В соответствии с рис.

6.1.14 через преобразователь частоты на заданное короткое

время

ке возбуждения появляется импульс напряжения. После измерения действующего значения

реобразователя частоты в определенную пару фаз обмотки статора подается ток, и начина-

ращаться в другом направлении, то возможна поломка валоповоротного устройства и

другие нежелательные последствия. Если длительность

я неудачным.

о несколько способов определе-

ния этого положения [13].

Один из способов заключается в анализе ЭДС фаз статора

при форсированном возбу-

ждении неподвижного ротора. В этом режиме работы в фазах наводятся трансформаторные

ЭДС, и их амплитуды в фазах различны и зависят от углов поворота оси d ротора относи-

тельно осей фаз. По соотношению амплитуд ЭДС в фазах достаточно точно определяется

положение ротора. Этот способ достаточно прост, весьма универсален, но

не всегда удобен

при практической реализации. Указанные трансформаторные

елей. Их относительная величина

Другой способ определения положения ротора основывается на подаче в различ

подается импульс тока в две фазы синхронной машины. В магнитопроводе машины

появляется магнитный поток Ф

, который направлен относительно оси d ротора под некото-

рым углом, зависящим от положения ротора. В результате изменения этого потока на обмот-

159

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

этого импульса выдерживается фиксированная пауза, необходимая для затухания всех токов

и магнитных потоков. После паузы импульс тока подается в другую пару фаз синхронной

машины. При этом магнитный поток Ф

поворачивается на угол, кратный 60 эл. град. В этом

случае также измеряется действующее значение импульса напряжения возбуждения.

Рис.6.1.14 Схема и диаграмма опр

Действующие значения импульсов напряжения возбуждения (U

, U

, …) пропорцио-

нальны косинусам углов между осью d ротора и осями магнитных потоков, создаваемых им-

пульсами тока:

еделения положения ротора

()

⎭

⎬

⎫

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+τ=τ= ,

cos,cos

1211 fmffmf

UUUU (6.1.1)

где τ

– начальное угловое положение ротора, U

– максимальное действующее значение

импульсов напряжения возбуждения.

В системе двух уравнений (6.1.1) неизвестны два параметра – τ

и U

, поэтому для

определения τ

достаточно двух импульсов тока. На практике, а также в математических мо-

делях установки для повышения точности используется большее количество импульсов.

Другая операция, которая осуществляется перед пуском, – возбуждение неподвижной

машины. При форсированном возбуждении быстро увеличивается напряжение возбуждения.

Ток возбуждения нарастает с запаздыванием. Магнитный поток машины увеличивается с

другими постоянными времени в

связи с наличием демпферной системы. Процесс изменения

этих переменных при наличии

После начального возбу

описанных выше регуляторов отражен на рис.

6.1.15.

ждения турбогенератора при известном положении ротора

начинается пуск. Ниже представлены некоторые результаты расчетов процесса пуска турбо-

агрегата с генератором ТФГ-160 и турбиной V94.2.

Рис.6.1.15 Процесс начального возбуждения турбогенератора ТФГ-160

нальные мощность 160 МВт, напряже-

при номинальной нагрузке 1743 А.

Генератор имеет следующие параметры: номи

ние 15,75 кВ, ток 7331 А, частота 50 Гц. Ток возбуждения

160