Устройство для регулирования частоты энергетического агрегата

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АГРЕГАТА, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, счетчик импульсов прямого счета, первый генератор импульсов, имеющих эталонную частоту, подключен-, ный своим выходом к счетному входу счетчика прямого счета, RS-триггер, прямой и инверсный выходы которого подсоединены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, третьи входы которых подключены к выходу второго генератора импульсоб , и одновибратор, вход котоporrf соединен с инверсным выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход - с входом начальной установки .счетчика импульсов прямого счета и R-входом RS-триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования и улучшения качества переходных процессов при регулировании частоты, оно снабжено вторым одновибратором, третьим , четвертым, пятым и шестым логическими элементами И, вторым RSтриггером , счетчиком импульсов обратного счета, третьим генератором -импульсов , реверсивным счетчиком импульсов . Двумя логическими элементаKW ИЛИ, при этом вход второго одновибратора подключен к прямому выходу формирователя прямоугольных импульсов, а его выход - к входу синхронизации записи счетчика импульсов обратного счета и к R-входу второго RS-триггера, один вход третьего элемента И под§ ключен к выходу первого генератора (Л импульсов, ДРУГОЙ - к инверсному выходу формирователя прямоугольных имс: пульсов, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов обратного счета, выход пере-. полнения которого соединен с S-входом второго RS-триггера, входы четвертоо со сд го логического элемента И соединены с выходами разрядов счетчика импульсов прямого счета и с входами параллельной синхронной записи сметчика обратного счета, выход четвертого логического элемента И соединен с Sвходом первого RS-триггера, первые входы ПЯТОГО и шестого логических элементов И подключены соответственно к инверсному и прямому выходам формирователя прямоугольных импульсов , вторые - соответственно к прямому и инверсному выходам второго RS-триггера, третьи соединены с выходом третьего генератора импульсов, выходы первого и пятого логических элементов И через одну схему ИЛИ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(я)- Н 02: P 04

ОП(4САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHpblTHA (21) 3451515/24-07 (22) 15.04.82 (46) 15.08.83. 6юл, И 30 (72) В.А.Бабушкин и И.Я.Каплан (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и передвижных электростанций "ВНИИэлектроагрегат" (53) 621.316.728(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)l 562050, кл. Н 02 P 9/04, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

И 600683, .кл. Н 02 Р 9/04, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2975679/24-07, . Н 02 P 9/04, l980. (54). (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АГРЕГАТА, со" держащее формирователь прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к первым входам соответственно первого и второго эле" ментов И, счетчик импульсов прямого счета, первый генератор импульсов, имеющих эталонную частоту, подключен-. ный своим выходом к счетному входу счетчика прямого счета, RS-триггер, прямой и инверсный выходы которого подсоединены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, третьи входы которых подключены к выходу второго генератора импульсоВ, и одновибратор, вход которогФ соединен с инверсным выходом формирователя прямоугольных импульсов, " выход — с входом начальной установки,счетчика импульсов прямого счета и R-входом RS-триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования и (19) Of)

А улучшения качества переходных проце=сов при регулировании частоты, оно снабжено вторым одновибратором, третьим, четвертым, пятым и шестым логическими элементами И, вторым RSтриггером,* счетчиком импульсов обратного счета, третьим генератором импульсов, реверсивным счетчиком им" пульсов, двумя логическими элементами ИЛИ, при этом вход второго одно" вибратора подключен к прямому выходу формирователя прямоугольных импульсов, а его выход - к входу синхронизации записи счетчика импульсов обратного счета и к R-входу второго RS-триггера, один вход третьего элемента И под- Ф ключен к выходу первого генератора импульсов, другой — к инверсному вы. ходу формирователя прямоугольных импульсов, выход третьего .элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов обратного счета, выход пере. полнения которого соединен с 5-входом второго RS-триггера, входы четвертого логического элемента И соединены с выходами разрядов счетчика импульсов прямого счета и с входами параллельной синхронной записи счетчика обратного счета, выход четвертого логического элемента И соединен с Sвходом первого RS-триггера, первые входы пятого и шестого логических элементов И подключены соответственно к инверсному и прямому выходам формирователя прямоугольных импульсов, вторые - соответственно к npRмому и инверсному выходам второго

RS-триггера, третьи соединены с выходом третьего генератора импульсов, выходы первого и пятого логических элементов И через одну схему ИЛИ подключены к входу прямого счета реверсивного счетчика импульсов, выходы второго и шестого логических элементов И через другую схему ИЛИ

1035770 подключены к входу обратного счета ревер сивного счетчика, выходы переполнения которого подключены к соответствующим выходным расширителям импульсов.

Изобретение относится к автоматизации режимов работы энергетических ,объектов и может быть использовано для регулирования частоты напряжения электроагрегатов и передвижных элект" ростанций.

Известны устройства для регулироBBHMR частоты энергетического агрегата, регулирующие подачу топлива в двигатель в соответствии с отклонением генерируемой частоты от номинальной, которое измеряется с помощью точных цифровых методов путем отсчета счетчиком импульсов количества эталонных импульсов, поступающих на него с генератора эталонных импульсов в течение периода генерируемой час" тоты P1) и (21, Однако управление исполнительными элементами в указанных устройствах осуществляется уровнем напряжения, для чего используется- аналоговый преобразователь временных интервалов, имеющих большую скважность, в пропорциональное напряжение, что обусловливает недостаточную точность и быстродействие устройств.

Наиболее близким к изобретению является устройство для регулирова-, ния частоты энергетического агрегата, содержащее формирователь прямоуголь" ных импульсов, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, первый генератор импульсов, имеющих эталонную частоту, подключенный к счетному входу счетчика прямого счета, RS-триггер, прямой и инверсный выходы которого подсоединены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, третьи входы которых подключены к выходу второго генератора импульсов, и одно" вибратор, вход которого соединен с инверсным выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход - с

2 входом начальной установки счетчика импульсов прямого счета и R-входом

RS-триггера. Устройство формирует импульсы постоянной длительности на

S соответствующем знаку отклонения частоты выходе со скважностью, пропорциональной отклонению регулируемой частоты от номинальной 3 ), Однако данное устройство осуществляет регулирование только по отклонению частоты от номинала и не учитывает скорость ее изменения, что не позволяет обеспечить высокую скорость отработки кратковременных возмущающих отклонений частоты и высокого качества переходных процессов, например при резких сбросах-набросах нагрузки.

Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования и улучшение качества переходных процессов при регулировании частоты.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования частоты энергетического агрегата, содержащее формирователь llpRмоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к первым входам соответственно первого и второго

30 элементов И, счетчик импульсов прямого счета, первый генератор импульсов, имеющих эталонную частоту, подключенный своим выходом к счетному входу счетчика прямого счета, RSтриггер, прямой и инверсный выходы

M которого подсоединены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, третьи входы которых подключены к выходу второго генератора импульсов, и одновибратор, вход

4О которого соединен с инверсным выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход - с входом начальной установки счетчика импульсов прямого счета и R-входом RS-тригге<5 ра, снабжено вторым одновибратором, третьим, четвертым, пятым и шестым

3 1035770 логическими элементами И, вторым в симметричные прямоугольные импульRS-триггером, счетчиком импульсов об- сы (при этом может использоваться ратного счета, третьим генератором дополнительный счетный триггер " деимпульсов, реверсивным счетчиком им- литель на два). первый генератор 2 пульсов, двумя логическими элемента- 5 импульсов,,имеющих эталонную частоту

9 ми ИЛИ, при этом вход второго одно- включенный на счетный вход счетчика 3 вибратора подключен к прямому выходу прямого счета, вход начальной устаформирователя прямоугольных импульсов, новки (НУ) которого соединен с выа его выход — к входу синхронизации ходом одновибратора 4, формирующего записи счетчика импульсов обратного 10 коРоткий установочный импульс по на" счета и к R-входу второго RS-триггера, чалу прямоугольного импульса с пря"

/ один вход третьего элемента И подклю-. мого выхода формирователя 1 {при исчен к выходу первого генератора им- пользовании инверсного выхода формипульсов, другой - к инверсному выхо- Рователя 1 по заднему фронту), первый ду формирователя прямоугольных им-

ыходы расширителей импульсов Фронт подключены к дополнительному устройронтами, совпадающими с пе ехо а р одами й- синусоиды напряжения через ноль ству, осуществляющему УМеньшение или (Фи 2)

r. ) и периодом Т, увеличение подачи топлива. 50 П о сигналу -с выхода Форми оватеНа фиг. 1 приведена структурная t д Фр р аесхема предлагаемого устройства; на ля одновибратор .4 Фо ми ет

Фор рует короткии импульс, производя нулевую на

Фиг.2 " временные диаграммы, поясняю- чал щие принцип его работы. чальную установку счетчика 3 и RSY триггера 5, В промежутке между двумя стройство содержит формирователь 55 импульс

1 и пульсами одновиоратора ч счетчик прямоугольных импульсов, преобра- 3 отсч отсчитывает количество эталонных зующий синусоидальное напряжение Ог, имп л импульсов, приходящих на его счетный генерируемое энергетическим объектом sxo "+ " вход + с эталонного генератора 2, 770

3 1035 начиная с начального состояния, записываемого в счетчике 3 по входу НУ (начальной установки) импульсом е одновибратора 4. При отсчете по количеству эталонных импульсов заданного времени соответствующего длительности полуйериода номинальной частоты, счетчик 3 принимает определенное со" стояние, при котором на выходе схемы

13, своими входами подключенной к 10 соответствующим этому состоянию выходам счетчика 3, появляется сигнал, переорасывающий триггер 5 в единичное состояние. В результате на выходе триггера 5 формируется интервал 1 „. t5

Элементы И 7 и 8 по длительностй полупериодов и 1 осуществляют срав" нение генерируемого объектом регули" рования и эталонного периодов и на интервале разности этих длительностей 20 вблизи середины периода, пропускают счетные импульсы с генератора 18 импульсов через схемы ИЛИ «20 и 21 на соответствующие счетные входы "+Т" или "-Т" реверсивного счетчика 19.

Счетчик 19 накапливает с учетой знака счетные импульсы по счетным входам "+Т" и "-Т" и в момент переполне" ния по "+" или "-" формирует .импульс на соответствующем выходе "+Р" или

""Р". Импульс расширяется в расши" рителях 9 или 10 до величины, доста".очной для управления исполнительным устройством, например электродвигателем, осуществляющим подгонку час35 тоты в требуемую сторону.

8 случае, если частота генерируемого напряжения меньше номинального значения, счетные импульсы поступают с выхода элемента 7 на вход "+Т"

40 счетчика 19 и на его выходе "+Р" формируются импульсы, поступающие через расширитель 9 на исполнительный электродвигатель, увеличивая частоту гене" рируемого .напряжения.

В случае, если частота генерируемого напряжения больше номинального значения, счетные импульсы поступают с выхода элемента И 8 на вход "-Т" счетчика 19 и на его выходе "-Р" формируются импульсы, поступающие через расширитель 10 на йсполнительйый электродвигатель, уменьшая частоту генерируемого напряжения.

Таким образом, осуществляется про- 5 порциональное управление исполнительным устройством регулирования подачи топлива в зависимости от величины и знака отклонения частоты от номинальной величины.

Для повышения быстродействия регулирования и качества переходных процессов при регулировании частоты, особенно при резких колебаниях частоты, например при сбросах — набросах нагрузки, необходимо наличие зависимости регулируемого воздействия от скорости изменения частоты (первой производной). Для этого по окончанию первой половины (t» t „+„, ... ) одновибратор 11 формирует короткий импульс, который устанавливает в нулевое состояние управляющий триггер 16 и переписывает в счетчик 17 содержимое счетчика 3, соответствующее в этот момент времени длительности первого полупериода генерируемой частоты.

Поступающие после этого на вход "-Т" счетчика 1j импульсы уменьшают его состояние, и s момент перехода через нулевое состояние на выходе "-P счетчика 17 Формируется импульс, перебрасывающий триггер 16 в единичное состояние . В результате счетчик 17 во втором полупериоде отсчитывает интервал времени t t„,+„,..., равный длии У тельности первого полупериода. Этот интервал отформировывается на выходах триггера 16 и сравнивается с длительностью второго полупериода элементами

И 14 и 15, через которые на интервале разности этих величины пропускаются счетные импульсы с генератора 18 на соответствующие входы "+Т" или

"-Т" накопительного счетчика 19.

Таким образом, определяется разность между первой и второй половиной периода Т, т,е. величина изменения частоты на интервале в половину периода Т. В соответствии со знаком той разности в количестве, пропорциональном ее величине и частоте генератора !8 импульсов, счетные импульсы поступают в счетчик 19, накапли-ваясь в нем с .учетом ранее поступившего количества и знака (т.е. канала

"+Т" или "-Т") импульсов. Поэтому накопленная в счетчике 19 сумма характеризует как отклонение частоты от номинала, так и скорость изменения частоты.

В случае нарастания частоты (уменьшения периода ) счетные импульсы поступают с выхода элемента И 15 через элемент ИЛИ 21 на вход "-Т" накопительного счетчика 19, уменьшая его содержимое и корректируя таким обра1035 зом регулируемую частоту в сторону уменьшения.

В случае спада частоты (увеличения периода) счетные импульсы (фиг.2) поступают с выхода элемента И 14 через элемент ИЛИ 20 на вход "+Т" накопительного счетчика 19, увеличивая его содержимое и корректируя таким образом регулирование в сторону увеличения частоты. При этом счетные 10 импульсы с элементов И 14 или 15 могут поступать только вблизи начала периода Т, Ьа счет чего поступлени» счетных импульсов на входы счетчика

19 с элементов И 14, 15 и 7, 8 раэ- 15 дельно во времени.

Соотношение зависимости по отклонению от номинала и по производной частоты определяется соотношением частот генераторов 6 и 18. В отдель- 20 ных. случаях генераторы 6 и 18 могут заменяться одним общим генератором или генератором с делителем или генератором 2, который при необходи- мости может быть дополнен делителем. 25

Крутизна общей итоговой характеристики регулирования определяется, кроме частот генераторов, емкостью

770 8 счетчика 18, а по каналам Ф f или 4f ., также длительностью импульсов, фор" мируемых расширителями 9 и 10.

Генераторы импульсов 6 и 18 не требуют высокой точности и стабильности генерируемой ими частоты, так как эти отклонения их частот лишь в незначительной степени сказываются на крутизне регуляторной характеристики, Таким образом, предлагаемое устРоиство позволяет с присущей цифровым устроиствам BblcoKoH точностью форми» ровать управляющие импульсы постоянной длительности достаточной для воздеиствия на исполнительное устройство с частотой следования, превышающей частоту генерируемого напряжений и пропорциональной как отклонению частоты от номинального значения, так и скорости изменения частоты, чем обес" печивается повышение скорости отра" ботки возмущающих отклонений частоты от номинальной. и улучшение качества переходных процессов, Устройство может быть выполнено на серийно выпускаемых интегральных схемах, являющихся функциональными узлами приведенной структурной схемы.

Редактор И.Келемеш

Составитель К!Фотина

Texpep B.Далекорей Корректор О.Тигор

Заказ 5952/58 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

° по делам изобретений и открытий

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

«Ь «1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,, 4