Устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности

 

-УСТРОПСТВО ДЛЯ ABTOMATII4EC .КОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содерхсащее формирователь прямоугольных импульсов,R5 триггер , счетчик импульсов, выход которого подключен к 5-входу RS -триггера, генератор импульсов эталонной частоты , подключенный к счетному входу счетчика импульсов, одновибратор, включенный наR -вход RS-триггера и на вход начальной установки счетчика импульсов, генератор импульсов, два логических элемента И, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, второй вход первого элалента Н соединен с инверсным выходом R6-триггера, вто- , рой вход второго элемента И - с прямым выходом RS -триггера, а третий - с выходом одновибратора, при этом выходы элементов И через соответствующие дополнительные счетчики подключены к выходным раоиирителям импульсов ,, о т л и ч а ю щ е е с Я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство, снабжено измерительным преобразователем мощности, управляемым одновибре тором ,схемой совпадения.и инвертором причем выход измерительного преобра- % зователя мощности подсоединен к одному из входов управляемого одновибратор а, другой вход которого сбединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов и с одним из входов схемы совпадения, другой вход которого соединен с выходом управляемого ододновибратора ,и выход схемы совпаще& ния подключен к входу одновиОратбра О и через инвертор - к третьему входу первого логического элемента И.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕаЮБЛИН

„.SU„„1007174 . А у5() Н 02 Р 9/04iH 02 ) 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДМ СТВЕННЫЙ HOMHTET CCCP

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (:ЛНРЫТИЙ

I(21) 3348070/24-07 (22) 22. 10. 81 (46) 23.03. 83. Бюл. Р 11. (72) В.A,Áàáóøêèí и М.Я.Каплан (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и передвижных электростанций (53) 621.313.12.024.07(088.8) (56) 1. Бургучев С.A. Электрические станции, подстанции и системы. М., Колос, 1966, с. 566.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2975679/24-07, кл. Н 02 Р .9/04, 1980, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС.КОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И АКТИВ. НОА МОЩНОСТИ, содержащее формирователь прямоугольных импульсов,К5 триггер, счетчик импульсов, выход кото, рого подключен к 5 -входу R5 -триггера, - генератор импульсов эталонной часто° ты, подключенный к счетному входу счетчика импульсов, одновибратор, включенный на к -вход RG-триггера и на вход начальной установки счетчика импульсов, генератор импульсов, два логических элемента И, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, второй вход первого элемента И соединен с инверсным выходом RS -триггера, второй вход второго элемента И вЂ” с прямым выходом RS -триггера, а третий— с выходом одновибратора, при этом выходы элементов И через соответст" вующие дополнительные счетчики подключены к выходным расширителям импульсов,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство, снабжено измерительным преобразователем мощности, управляемым одновибратором, схемой совпадения и инвертором причем выход измерительного преобра- Я зователя мощности подсоединен к одному из входов управляемого одновибратора,другой вход которого сбединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов и с одним из входов схемы совпадения, другой вход которого В соединен с выходом управляемого ододновибратора, и выход схемы совпадения подключен к входу одновибратора и через инвертор — к третьему входу первого логического элемента И.

1007174

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования частоты и активной мощности электроагрегатов, предназначенных как для автономной, так и для параллельной

5 работы.

Известно устройство, осуществляющее статическое регулирование,час тоты и.активной мощности при парал:,лельной работе электроагрегатов, содержащее измерительные органы активной мощности и отклонения частоты от номинальной, усилительный орган, состоящий из магнитных усилителей, и исполнительный орган, 15 содержащий электродвигатель. усилительный орган суммирует получаемое на выходе измерительного органа напряжение, пропорциональное отклонению частоты от номинальной, и напряжение, пропорциональное активной мощности, отдаваемой электроагрегатом.

В .зависимости от величины и знака этой суммы осуществляется ,управление исполнительным электродвигателем, регулирующим подачу топлива в двигатель. Точность и быстродействие подобных устройств невысоки, .так как изменение о .клонения частоты.в них осуществляется аналоговыми методами, имеющими низкое

30 быстродействие и точность. Суммирование .производства с недостаточной точностью и низким быстродействием, поскольку осуществляется аналоговыми принципами. 35

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности, содержащее формирователь прямоугольных4О импульсов, генератор импульсов эталонной частоты, RS -триггер, счетчик импульсов, два логических элемента И, одновибратор, генератор импульсов и два дополнительных счетчика импульсовл5 с соответствующими импульсными расширителями (2(.

Это устройство обеспечивает высокую точность и быстродействие регулирования частоты в GBTQHoMHoM режиме 5О работы, не позволяя однако осуществлять распределение нагрузок при параллельной.работе, в частности, не позволяет осуществлять статическое ре гулирование частоты и активной мощности. 55

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматичес кого регулирования частоты и актив- бО ной мощности, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, R5 -три. ггер, счетчик импульсов, выход ко торого подключен к g -входу R5 -триггера, генератор импульсов эталонной частоты, подключенный к счетному входу счетчика импульсов, одновибра тор, включенный íà R -вход R5 -триггера и на вход начальной установки счетчика импульсов, генератор импульсов, два логических элемента И, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, второй выход, первого элемента И.соединен с инверсным выходом R5 -триггера, второй вход второго элемента И вЂ” с прямым выходом

RG-триггера, третий — с выходом одНовибратора, а выходы элементов И через соответствукщие дополнительные счетчики подсоединены к выходным расширителям импульсов, снабжено измерительным преобразователем мощности, управляемым одновибратором, схемой совпадения и инвертором, причем выход измерительного преобразователя мощности подсоединен к одному из входов управляемого одновибратора, другой вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов, и с одним из входов схемы совпадения, другой вход которой соединен с выходом управляемого одновибратора, а выход схемы совпадения подключен ко входу одновибратора и через инвертор — к третьему входу первого логического элемента И.

На фиг.2 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы.

Устройство содержит измерительный преобразователь 1 активной мощности, который по значению тока 3 и напряжения (! одним из известных способов формирует на своем выходе уровень напряжения, пропорциональный величине.активной мощности, формирователь

2 прямоугольных импульсов, формирующий прямоугольные импульсы по синусои. де.напряжения И, управляемый одновибратор 3, формирующий по запускающему сигналу импульс, длительность которого пропорциональна величине напряжения на управляющем входе (выход измерительного преобр зователя 1), схему 4 совпадения, инвертор 5, счетчик 6 импульсов, к счетному входу

Т которого подключен генератор 7 импульсов эталонной частоты, а ко входу начальной установки (НУ) счетчика 6 подключен выход одновибратора

8, КБ -триггер 9, дополнительный генеРатор 10 импульсов, соединенный своим Выходом с входами логических элементов И.11 и 22, выходы которых через соответствующие дополнительные счетчики 13 и 14 подключены к выходным импульсно расширителям 15 и 16.

На фиг.1 приведен также вариант выполнения управляемого одновибратора, .выполненного на операционном усилителе.17, запускающем конденсаторе

100?174

18, конденсаторе 19, на резисторах

20-22, которые совместно с конденсатором 19 и величиной опорного напряжения И определяют начальную длительность выходного импульса (при 0 „--О) и величину статизма {зависимость длительности выходного импульса от величины Ugz).

Устройство для регулирования частоты и активной мощности работает следующим образом. 10

По переднему фронту импульса с формирователя- 2 запускающая емкость

18 формирует запускающий импульс (фиг.2), который создает на инвертирующем входе операционного усили- 15 теля положительный уровень, создавая на его выходе отрицательный уровень, ограничиваемый диодом до значения, близкого к нулю. При этом через предварительно заряженную емкость 19 на 70 неинвертирующем входе усилителя соз;дается отрицательный уровень и начинается разряд емкости 19 резистор 22. При разряде емкости 19 до значения (()on +Ug ) на неинвертиру-25 ющем входе на выходе усилителя 17 вновь возникает положительный уровень.

Таким образом, отформировывает ся импульс ь, длительность которого пРопоРциональна LI () (пРи Uon= const{()д1, используется источник с отрицательным напряжением), т.е. пропорциональная величине активной мощности. При этом с увеличением значения Ue,x (Uon +U ) уменьшается и с. увеличивается т..е. л ь KP, где P — активная мощность, К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Сформированный таким образом импульс л с вместе с входным импульсом T/2 пос-40 тупает на схему 4 совпадения, на выходе которой формируется импульс длительностью Т/2 — с (из входного импульса Т/2 вырезается ) .

По переднему фронтУ импУльса с вы- 45 хода схемы 4.совпадения одновибратор

8 формирует короткий импульс, производя начальную установку счетчика б и RG --триггера 9.. В промежутке между двумя импульсами одновибратора 8 счетчик б считывает количества эталонных импульсов, проходящих íà его счетный вход Т с эталонного генератора -7, начиная с начального состоя- ния, записываемого в счетчике б по входу НУ импульсов с одновибратора 8. 55

При отсчете заданного времени сигналом с выхода счетчика б RS -триггер

9 устанавливается в состояние логической единицы . Сравнение.длительности входного импульса T/2-KP с 60 эталонным значением осуществляется элементами И 11 и 12. В случае, если длительность измеряемого импульса меньше эталонного значения Т/2эт, то элемент. И 11 пропускает счетные импульсы от конца полупериода T/2 до установки триггера 9 в состояние логической единицы, и счетчик 13 накапливает импульсы. Если длительность входного импульса Т/2-KP больше эталонного значения Т/2э определяемого исходным и конечным состояниями счетчика б, то элемент И 12 пропускает счетные импульсы до установки R5 -триггера в состояние логической единицы до конца полупериода Т/2 и счетчик 14 их накапливает. В момент достижения заданного количества импульсов, которое вместе с частотой дополнительного генератора.определяют крутизну зависимости регулирующего воздействия на исполнительное устройство, например электродвигатель, от величины разности частот, соответствующий счетчик 13 и 14 формирует импульс, который расширяется в расширителе импульсов 15 и

1б до оптимальной для управления исполнительным электродвигателем величины. Этот импульс поступает на исполнительное устройство, осуществляющее подгонку частоты в соответствую щую сторону.

Таким образом, устройство осуществляет подгонку частоты генерируемого напряжения до значения его полупериода Т/2=Т/2эт + с, откуда 7/2 =Т/2э +

КР, aT = — =Т + 2KP, где f — генерируемая частота, т.е. частота т Регулируется таким образом, что ее период Т связан прямо пропорциональной зависимостью с величиной активной мощности Р и при увеличении Р частота f уменьшается, а закон регулирования и график нагрузочной характеристики в этом случае описывается уравнением

T-Тэт. — 2KP=O и, следовательно, является статическим законом регулирования. При обычных величинах наклона в нагрузочной характеристике в несколько процентов эта характерис.— тика с высокой точностью повторяет характеристику 1 — 1 + 5 Р где = — 1

Т зт т эт

B — величина статизма (при 5» 5В характеристики отличаются не более, чем на 0,01% от величины f )), следовательно,предлагаемое устройство взаимозаменяемо и .с .устройствами, работающими по закону f - f +SP> и осуществляет статическое регулирование частоты и активной мощности, т.е. позволяет-осуществлять регулирование частоты и активной мощности при параллельной работе электроагрегатов.

Коэффициент статизма в предлагаемом устройстве определяется крутизной зависимости между длительностью импульса и величиной И соответствующей значению

Р, формируемой измерительным преобра1007174 эователем мсцности. При этом осуществляется импульсное управление исполнительниц устройством импульсами заданной длительности со скважностью, пропорциональиой отклонению частоты

V от эаданной оптической характеристики, что обеспечивает устойчивое регулирование частоты и активной мощности с высокой точностью и быстродействием.

1007174

Заказ 2152/76

Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород; ул. Проектная, 4

Составитель O.Íàêàçíàÿ

Редактор.H.Ïóþíåíêîâà Техред A,A÷ Корректор А. Ференц