Корректор напряжения

 

(19) (11) С010Э СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПЬЬЛИН

З(511 Н 02 Р 9/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 974546 (21) 3432421/24-07 (22) 22,03.82 (46) 23.08.83. Бюл. < 31 (72) В.А.Бабушкин и И.Я.Каплан (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский инсти. тут электроагрегатов и передвижных электростанций (53) 621.313 ° 12 ° 025.07(088.8) (56) 1 Авторское свидетельство СССР

N 974546, кл. Н 02 Р 9/30, 1981 . (54)(57) КОРРЕКТОР НАПРЯЖЕНИЯ по авт. св. И 974546, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик регулирования напряжения, он снабжен дополнительным реверсивным счетчиком импульсов, запоминающим регистром с входами параллельной синхронной записи, дополнительным генератором тактррых импульсов, дополнительным делителем на два и пятью дополнительными логическими элементами И, а счетчик импульсов снабжен входами параллельной синхронной записи, причем первый дополнительный логический элемент И входами подключен к выходам дополнительного генератора тактовых импульсов порогового элемента, а выходом - к первым входам второго и третьего дополнительных логических weментов И, которые своими выходами под. ключены соответственно к входам прямого и обратного счета дополнитель" ного реверсивного счетчика импульсов, второй вход второго дополнительного логического элемента И соединен с первыми входами четвертого и пятого дополнительных- логических элементов

И и с прямым выходом дополнительного делителя на два, с инверсным выходом которого соединен второй вход третье. го дополнительного логического элемента И, второй вход четвертого дополнительного логического элемента

И соединен со счетным входом допол" нительного делителя на два, второй 1э вход пятого дополнительного логического элемента И соединен с входом синхронизации записи реверсивного счетчика импульсов, выход пятого дополнительного логического элемента И соединен с входом начальной установки дополнительного реверсивного счетчика ; импульсов, запоминающий региетр подключен своими входами к выходам разрядов дополнительного реверсивного счетчика импульсов, а выходами - к входам параллельной синхронной записи счетчика импульсов, счетный вход дополнительного делителя на два подклю-. чен к входу начальной установки счет» чика импульсов.

9 1037

Изобретение относится к регулиро ванию возбуждения синхронных генераторов, По основному авт. св. Н 974546 известен корректор напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, схему анализа со, стояния счетчика, три схемы совпадения, реверсивный счетчик импульсов с входами параллельной синхронной записи, пороговый элемент, делитель частоты, делитель на два, две схемы начальной установки счетчиков, формирователь прямоугольных импульсов, ло- . гические схемы И и ИЛИ и схему анэли- 1 за состояния счетчика, причем входы параллельной синхронной записи.ревер", сивного счетчика подключены к выходам счетчика импульсов, к одному из входов которого подключена схема началь- 20 ной установки счетчика, соединенная с формирователем прямоугольных импульсов, со схемой совпадения и с выходной схемой совпадения, другой вход которой подключен к схеме анали" ?5 за состояния счетчика, которая своими входами соединена с выходами реверсивного счетчика, вход которого подключен через схему начальной установки счетчика к инвертирующему выходу 30 формирователя импульсов и к логичес" кой схеме И, другой вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий - с прямым выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика импульсов, вход обратного счета которого через логическую схему ИЛИ cdединен с двумя схемами совпадения, к входу одной, из которых подключен фор" мирователь прямоугольных импульсов, второй вход которой через делитель частоты подключен к выходу генератора тактовых импульсов, подключенного так-, же к входу второй схемы совпадения, другой вход которой подключен к прямому выходу порогового элемента, при этом вход порогового элемента соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, являющегося входом устройства Г 1 1 .

Этим устройством осуществляется вычисление с помощью реверсивного .с счетчика отклонения величины амплитуды U от номинального значения 0

55 вне зависимости от отклонения значения частоты f от ее номинального значения РН„ и выдача сигнала на ре411 2 гулирование в виде последовательности импульсов со скважностью, пропорциональной разности Ощ - 0 „.

Укаэанное устройство обеспечивает пропорциональное регулирование в заданной зоне с быстродействием в один период, точностью, не зависящей от частоты тактового генератора и частоты регулируемого напряжения, и обладает при высоком быстродействии высокой точностью регулирования напряжения. Однако оно не обеспечивает достаточно высоких динамических характеристик регулирования напряжения, особенно при резких возмущающих изменениях напряжения, выражающихся в первую очередь в длительности переходных процессов и устойчивости регулирования, что обусловлено отсутствием в законе регулирования, реализующимся этим устройством, зависимости от производных по напряжению, в част ности от первой производной (сильное регулирование возбуждения).

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик регулирования напряжения.

Указанная цель достигается тем, что корректор напряжения снабжен дополнительным реверсивным счетчиком импульсов, запоминающим регистром с входами параллельной синхронной записи, дополнительным генератором тактовых импульсов, дополнительным делителем на два и пятью дополнительными логическими элементами И, а счетчик импульсов снабжен входами параллельной синхронной записи, причем первый дополнительный логический элемент И входами поключен к выходам дополнительного генератора тактовых импульсов и noporoeoro элемента, а выходом к первым входам второго и третьего дополнительных логических элементов И, которые своими выходами подключены соответственно к входам прямого и обратного счета дополнительного реверсивного счетчика импульсов, второй вход второго дополнительного логического элемента И соединен с первыми входами четвертого и пятого дополнительных логических элементов И и с прямым выходом дополнительного делителя на два, с инверсным выходом которого соединен второй вход третьего дополнительного логического элемента И, второй вход четвертого дополнительного логичесокого элемента И соединен со счетным входом

3 103741 дополнительного делителя на два, второй вход пятого дополнительного логического элемента И соединен с входом синхронизации записи реверсивного счетчика импульсов, выход пятого дополнительного логического элемента И . соединен с входом начальной установки дополнительного реверсивного счетчика импульсов, запоминающий регистр подключен своими входами к выходам раз- lp рядов дополнительного реверсивного счетчика импульсов, а выходами - к входам параллельной синхронной записи счетчика импульсов, счетный вход дополнительного делителя на два подклю-. 15 чен к входу начальной установки счетчика импульсов., На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на . фиг.2 и 3 - временные диаграммы, по- 20 ясняющие принцип его работы.

Устройство содержит формирователь

1 прямоугольных импульсов по переходу синусоиды контролируемого напряжения через ноль, пороговый элемент 2, обрезающий входную синусоиду на заданном уровне амплитудного значения напряжения и формирующий по этому порогу прямоугольные импульсы (фиг.2), основной генератор 3 тактовых импуль- з сов с делителем 4 частоты, две схемы

5 и 6 совпадения, включенные на логическую схему ИЛИ 7, счетчик 8 импульсов, имеющий счетный вход Т, входы параллельной синхронной записи Оо,. ° .

Ои и вход синхронизации записи С, управляемый схемой 9 начальной установки, основной реверсивный счетчик 10, имеющий входы прямого счета +Т, обратного счета .-Т и вход С синхронизации записи информации по входам

0,..., Dä, схему начальной установки 11, синхронизирующей запись начального состояния в счетчик 10, осФ новной делитель 12 на два (,один счетный триггер), основную логическую схему И 13, схему 14 анализа состояния счетчика 10, выходную схему 15 совпадения, запоминающий регистр 16 с входами параллельной синхронной записи Dо...,, Dä и С-входом синхронизации записи, дополнительный реверсивный счетчик 17 импульсов с входом прямого +Т и обратного счета -Т и выходом начальной (нулевой) устанавки Р, дополнительный генератор 55 тактовых импульсов 18, первый, второй, третий, четвертый и пятый допол нительные логические элементы И 191 4

23, а также дополнительный делитель

24 на два (один счетный триггер). В качестве схем начальной установки в данном случае использованы одновибраторы °

Принцип работы устройства заключается в вычислении с помощью счетчика 10 отклонения величины амплиту. ды напряжения U от номинального значения U z а счетчиком 17 - скорости изменения амплятуды напряже" ния b,U на интервале в два периода регулирования напряжения. Это достигается формированием из полуволны синусоиды по заданному порогу прямоугольного импульса. Величина nopora (0 ) должна быть выбрана для номиналь. ной амплитуды из соотношения "C +, = Сд., (фиг.2), т.е. U>=U>„sin Å ô.

Очевидно, что при таком U> и номинальном значении О ям величина Cy + Х - < = 0, а при отклонении 01 от О дн пропорциональна величине отклонения напряжения. Кроме того, при номинальной амплитуде напряжения эта величина всегда равна 0 независимо от значения частоты контролируемого напряжения и от стабильности генератора 3 тактовых импульсов.

Кроме того, одновременно в течение каждых двух периодов Т счетчиком 17 вычисляется скорость изменения ампли». тудного значения напряжения на этом интервале, т,е. D ц и соответствующий код запоминается в регистре 16. Далее происходит суммирование с заданными коэффициентами этого кода.с кодом, соответствующим величине ; +

+ Г! - Г, отсчитанной в первом полупериоде. Тогда во втором полупериоде формируется пропорциональный этой величине угол на ала регулирующего импульса, предназначенного для поступ. ления на исполнительное устройство и заканчивающегося по окончании второго полупериода. Независимость угла начала регулирующего импульса от частоты контролируемого напряжения обеспечивается измерением длительности каждого полупериода этой частоты счет. чиком 8 и введением этого значения s каждый период в счетчик 10 в качестве его текущего исходного состояния. . Суммирование кодов, соответствующих Ь +7 -7 2 с кодом, соответствующим и 0, хранящимся в регистре 16, осуществляется введением его в качестве исходного состояния в счетчик 8 при вычислении им длительности полу10374 периода. В результате в счетчик 10 в качестве его текущего исходного состояния вводится кроме кода, соответ" ствующего значению Т, величина, соответствующая дU, чем и обеспечивается 5 в счетчике 10 суммирование кодов, пропорциональных Ь 0 и.7.> + с, Независимость от стабильности частоты тактового генератора 3 обеспечи" вается отсчетом всех временных интервалов с помощью одной и той же тактовой частоты и использованием в качестве исходного состояния счетчика 10 не фиксированной, а текущей величины,. пропорциональной частоте контролируе- 15 мого напряжения. Независимость от стабильности частоты тактового генерато", ра 18, предназначенного для отсчета счетчиком 17 величины, соответствующей hU, обеспечивается тем, что счет"20 чик. 18 вычисляет не абсолютное значение, а разность. Значение .же частоты генератора 18 определяет только крутизну зависимости регулирующего воздействия от дО.

Работа устройства осуществляется следующим образом, Пороговый элемент 2 по порогу U = й. и

Ч н s1h Ф Формирует прямоугольный импульс длительностью ;, в течение ко- 0 торого через схему 5 совпадения и схему ИЛИ 7 на вход - Т счетчика 10 поступает с генератора.3 п = (; + и импульсов, где t > - период следования импульсов с генератора 3. 35

В промежутках ;1 и Г, определяемых схемой И 13, как моменты отсутст-. вия импульса Сд в первом полупериоде, T,å. как Т/2 - +g через схему И

13 с генератора 3 на +Т - вход счет- 40 чика 10 поступает " = п + п (1+Т ъ импульсов.

1и

В итоге за первый полупериод счет чик 10 отсчитывает п4 + п - п им- 45 пульсов и имеет к началу второго полупериода состояние, зависимое от отклонения значения напряжения от номинального. В случае, если это отклонение. равно О, счетчик 10 вернется к состоянию в момент начала первого полупериода, т.е. к исходному состоянию. Исходная установка счетчика 10 осуществляется схемой 11, формирующей по началу каждого периода импульс, по которому переписывается в счетчик

10 код, хранящийся в этот момент времени в счетчике 8 и пропорциональный только величине Т периода контролируемого напряжения.. При hU 4 00, этот код, как указывалось выше; пропорционален сумме величин, соответствующих

6ц и Т.

Раз за период Т по началу второго полупериода импульсом со схемы 9 начальной установки производится запись в счетчик 8 его текущего исходного состояния, от с читы вающе го после э того в течение полупериода Т счетные импульсы, поступающие на него с генератора 3 через делитель 12 на два. В результате деления на два делителем

12 счетчик 8 отсчитывает половину полупериода.

В качестве исходного состояния в счетчик 8 вводится код с регистра 16, соответствующий величине A U. Вычисление этого кода производится счетчиком 17. Для этого триггером 24 путем деления частоты с периодом Т по импульсам со схемы 9 формируется интервал времени в 2Т, начинающийся с отрицательной полуволны, т.е, в течение одного периода Т триггер 24 находится в состоянии логической единицы, в течение другого - в состоянии логического нуля. Короткий импульс со схемы

9 одновременно с установкой триггера

24 в единицу проходит через элемент

И 22 на С -вход регистра 16, перезаписывая в него содержимое счетчика

17, после чего перед началом отсчета счетчиком 17 (в момент начала второго полупериода) по R-входу сбрасывается в нулевое состояние счетчик 17.

Логический элемент И пропускает на логические элементы И 20 и 21 счетные импульсы с генератора 18 в течение времени Т2 каждый период Т. Через элементы И 20 и 21, управляемые выходами счетного триггера 24, эти импульсы проходят в течение одного периода Т на +Т-вход реверсивного счетчика 17 (через элемент И 20) и в течение второго периода Т на -Твход счетчика 17. (через элемент И 21).

В результате в Течение времени 2Т счетчик 17 вычисляет код, соответствующий разности à — Ч =К а0 (фиг.2), где К - коэффициент пропорциояальности. Этот код, сохраняющийся неизменным на интервале 2Т в регистре 16, поступает потом через счетчик 8 в счетчик 10, каждый период по началу первого полупериода. Во втором полупериоде каждого периода Т открывается схема 6 совпадения и импульсы с генератора 3 через делитель 4 посту1037411

7 пает на -Т-вход счетчика 10 и через делитель на два - на Т.-вход .счетчика

8, В течение второго полупериода на счетчик 10 поступает m = T/2tk L импульсов, где Т - период контролируе- 5 мого напряжения, L - коэффициент деления делителя 4, на счетчик 8 поступает m/2 T/4t> L импульсов °

Во втором полупериоде уровнем с формирователя 1 открывается выходной 10 вентиль 15 и на.выход устройства проходит сигнал со схемы 14 анализа кото рая идентифицирует области отрицатель ных и положительных значений состояния счетчиков и представляет собой в простейшем исполнении логическую схему И, включенную на часть выходов разрядов счетчика 10 или даже просто знаковый триггер счетчика 10. На выходе устройства появляется начало 20 регулирующего импульса в момент, когда вычитающие импульсы t> L, поступающие на вход -Т счетчика 10, имеющего к началу второго полупериода код KKU+n<+n+-n<+m/2, переводят счет- 5 чик 10 в область отрицательных эначеHNA .

При такой работе при b,U=O, номинальной величине напряжения Оя,„(п,+ и п =О), начало регулирующего им- ЗО пульса появится в момент отсчета счетчиком во втором полупериоде m/2. импульсов с периодом t>. L, -.е. совпадет с серединой второго полупериода независимо от значения периода Т и 35 периода тактовых импульсов t и (фиг.2а)

Увеличение U „ приводит к увеличению

n и уменьшению yl in q (фиг. 26), в результате чего для отсчета от m /2 1

+п1 - п -п2 до 0 потребуется меньшее 40 количество тактовых импульсов, т. е. начало регулирующего импульса сместится влево, а сам импульс расширяется в пределе до значения Т/2.

Уменьшение И сопровождается уменьшением и v. увеличением n< ny< в результате чего регулирующий импульс укорачивается в пределе до нулевого значения.

При появлении .М1 с положительным знаком (т.е. U Hàðàñòàåò) C - . имеет отрицательный знак, величина

KbU+n<+n -и +а/2 уменьшается, и тогда появляется ситуация„ аналогичная увеличению Ищотносительно 0,, т.е. формируется расширенный регулирующий импульс, компенсирующий нарастание напряжения.

Аналогично уменьшению U„„при Ь0 с отрицательным знаком (О падает)

«г - г имеет положительный знак, величина KhU+n<+ng-n<+m/2 увеличивает-. ся и регулирующий импульс укорачива ется, компенсируя снижение напряжения.

Таким образом, достигается пропор" циональное регулирование- s зависимости как от отклонения напряжения от номинала, так и о первой производной по напряжению с быстродействием в один период, точностью, не зависящей от частоты тактовых тактовых генера", торов и частоты генерируемого напряжения, заданными дискретностью регулирующего импульса и дискретностью измерения, а также крутизной зависимости по отклонению от номинала и по производной по напряжению.

Зона и крутизна пропорционального регулирования, дискретность измерения и дискретность регулирующего импульса определяется только вэаимозависимыми характеристиками генераторов тактовых импульсов (частота), счетчиков импульсов (емкости счетчиков), делителя частоты (коэффициент деления).

1037411 фиг.

1037411

1037411

Составитель О.Наказная

Редактор А.Козориз Техред И.Гайду Корректор Л. Бокшан

Заказ 6034/58 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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