Устройство для подгонки частоты одного источника напряжения к частоте другого источника напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ ЧАСТОТЫ одаЬго ИСТОЧНИКА НАПРЯЖЕНИЯ к ЧАСТОТЕ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА НАПРЯЖНИЯ по авт.св. № 991551, о т л и;чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , оно снабжено логическим элементом ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно .к выходам первого и второго логических элементов И, третьим одновибра:тором , ннвертирующи вход которого подключен к R-входу RS-триггера, третьим и четвертым логическими элементами И, синхронным D-триггером и пятым счетчиком импульсов, счетный вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И, вход начальной установки - к выходу третьего одновибратора, а выходы ,разрядов подключены к соответствующим входам четвертого логического элемента И, выход которого подключен к D-входу синхронного D-триггера и к выполненному инвертирующим одному из входов третьего логического элемента И, другой вход которого (Л подсоединен к выходу логического элемента ИЛИ, причем С-вход D-триггера соединён с инвертирующим входом третьего одновибратора, а выход D-триггера является выходом, указывающим вхо :даение тзкущей разности частот в заданную зону. О1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 1 (19) (1!) 4(sl) Н 02 J 3 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 991551

:(21). 3661944/24-07 (22) 16.11.83 (46) 23. 02.85. Бюл. N - 7 (72) И.Я,Каплан (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и перецвижиых электростанций (53) 621.316.729(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 991551, кл. Н 02 J 3/40, Н 02 P 9/04, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ

ЧАСТОТЫ ОДНОГО ИСТОЧНИКА НАПРЯЖЕНИЯ

К ЧАСТОТЕ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА НАПРЯЫНИЯ по авт.св. 11 99\551, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено логическим элементом ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно ,к выходам первого и второго логических элементов И, третьим одновибра.тором, инвертирующий вход которого подключен к R-входу RS-триггера, третьим и четвертым лтическпмп элементами И, синхронным 1)-триггером и пятым счетчиком импульсов, счетный вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И, вход начальной установки — к выходу третьего одновибратора, а выходы разрядов подключены к соответствующим входам четвертого логического элемента И, выход которого подключен

:к D-входу синхронного D-триггера и к выполненному инвертирующим одному из входов третьего логического элемента И, другой вход которого подсоединен к выходу логического элемента ИЛИ, причем С-вход D-триггера соединен с инвертирующим входом третьего одновибратора, а выход D-триггера является выходом, указывающим вхоудение текущей разности частот в заданную зону.

1 I 141509 2

15 лельную работу 11).

30

Изобретение относится к автомати зации режимов работы электроагрегатов переменного тока и может быть использовано для автоматического ре.. гулирования частоты электроагрегата с целью поддержания заданного значения частоты, для подгонки частоты электроагрегата к частоте сети и для контроля вхождения разности частот в заданную зону.

По основному авт.св. Р 991551 известно устройство для подгонки частоты одного источника напряжения к частоте другого источника напряжения, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов, два генерагора тактовых импульсов, счетчик об- ° ратного счета, счетчик прямого счета, в качестве которого испсльзован счетчик с параллельной синхронной записью .и синхронизацией заппси, регистр параллельной записи, два оды.впбратора, интегратор,,RS-триггор, дпа логических элемента И, два выходных счетчика, два выходных рас25 ширителя импульсов, причем первый геператор тактовых импульсов подключен своим выходом через счетный вход

i r-шка импульсов к S-входу RS-триггера, R-вход которого через первый одповибратор подключен к одному из

=ыходов первого формирователя пря: оугольных импульсов, первый вход первого логического элемента И соединен с инверсным выходом первого формирователя прямоугольных импульсов, второй вход первого логическох о элемента И соединен с инверсным выходo< RS-триггера, третий — с выхсдом второго генератора тактовых импульсов и с первым входом второго элемента И, второй вход второго логического элемента И соединен с прямым выходом RS триггера, третий его вход — с выходом первого формирователя прямоугольных импульсов, выходы каждого элемепта И через выходпые счетчики подсоединены к соответствунпцим выходным расширителям импульсов, выход второго формирователя прямоугольных импульсов подключен к входу начальной установки счетчика обратного счета и через второй одповибратор — к входу синхронизации записи регистра и через интегратор— к входу начальной установки регистра, выходы которого соединены с входами параллельной синхронпой записи счетчика импульсов, вход синхронизации записи счетчика импульсов подсоединен к выходу второго одновибратора, выходы параллельной записи регистра - к выходам счетчика обратного счета, счетный вход счетчика обратного счета соединен с выходом первого генератора тактовых импульсов.

Известное устройство при оптимальном быстродействии, точности и качестве переходных процессов обеспечивает возможность подгонки частоты как к номинальному значению частоты, так и к частоте источника, с которым осуществляется синхронизация и дальнейшее включение на.паралОднако известное устройство не обладает достаточно широкими функциональными возможностями, в частности не позволяет определять момент вхождения в допустимую зону разности частот, в которой разрешается .осуществлять включение на параллельную работу. В результате для осуществления автоматического включения на параллельную работу возникает необходимость в установке отдельных функциональных узлов, осуществляющих контроль вхождения текущей разности частот в допустимую зону (6

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности контроля вхождения текущей разности частот в заданную зону.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для подгонки частоты одного источника напряжения к частоте другого источника напряжения снабжено логическим элементом ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого и второго логических элементов И, третьим одновибратором, инвертирующий вход которого подключен к R-входу, RS-триггера, третьим.и четвертым логическим элементами И, синхронным D-триггером и пятым счетчиком импульсов, счетный вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И, вход начальной установки — к выходу третьего одновибратора, а выходы разрядов подключены к соответствующим входам четвертого логического. элемента И, выход которого подключен к D-входу синхронного D-триг1141509 4

f0 ют на соответствующий выход устройства и далее на исполнительное устройство, например серводвигатель, осуществляющее подгонку частоты в

15 соответствующую зону.

Выходы логических элементов И II и 12 объединяются элементом ИЛИ 18, выход которого через элемент И 19 подключается к счетному входу счет20 чика 20 импульсов, снабженному входом начальной устанбвки (нулевой).

Выходы счетчика подключены к входам элемента И 21, выход которого соединен с D-входом синхронного D-триг 25 гера 22, С-вход которого подключен к выходу одновибратора 9 и входу одновибратора 23.

В случае исполнения одновибраторов 9 и 23 по идентичным схемам вход одновибратора 23 должен быть инвертирующим, Это позволяет формировать импульс одновибратором 23 по окончании импульса с одновибратора 9, благодаря чему происходит надежная пере-. дача информации иэ счетчика 20 в триггер.22,,т.е. сначала записывается информация в триггер 22, а затем осуществляется начальная установка счетчика 20. Выход hf триггера 22

-40 укаэывает зону, в которой-находится .:текущая разность частот hf. В случае

:hf>f

на.выходе dfq уровень логичес кой единицы, а при d f< Dfgpn — уровень логического куля.

Устройство работает, следующим образом.

В режиме уравнивания частот, т.е. при наличии на выходе формировате50

55 гера и к выполненному инвертирую». щим одному из входов третьего логического элемента И, другой вход .которого подсоединен к выходу логического элемента ИЛИ, причем

С-вход D-триггера соединен с инвертирующим входом третьего одновиб: ратора, а выход D-триггера является выходоую, указывающим вхождение текущей разности частот в заданную зону.

На фиг. 1 приведена общая функциональная схема предлагаемого уст, ройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип определения текущей разности частот и сравнение ее с заданным значением f yon

Устройство содержит формирователи 1 и 2 прямоугольных импульсов по переходу синусоиды U и U синхронизируемых напряжений через ноль, генератор 3 импульсов, соединенный со счетными входами (Т) счетчика

4 обратного счета и (+Т) счетчика 5. При этом выходы Q0...Qп счетчика обратного счета соединены с входами D0...D > регистра, выходы разрядов которого подключены к входам ,параллельной записи счетчика 5; Счет ,чик 4 снабжен также входом начальной установки (HYI, по которому осуществляется установка счетчика в заданное состояние, счетчик 5— входом синхронизации записи С, ре1 гистр 6 — входом начальной установки (НУ) и синхронизации записи С. Входы одновибратора 7 и интегратора - 8 объединены и подсоединены к выходу формирователя 2. Выходной сиг нал при отсутствии Пс, т.е. импульсов на выходе формирователя 2, .удерживает регистр 6 в исходном состоянии (нулевом), соответствующем автономному режиму работы устройства, а при наличии U формирует противопо ложный сигнал, определяющий режим включения на параллельную работу и разрешающий введение в регистр сос- тояний по его D-входам.

К одному из выходов формирователя 1 подключен вход одновибратора 9..

При включении к инвертирующему выходу формирователя одновибратор выпол- няется формирующим импульс но заднему фронту, к инвертирующему входу— по переднему фронту импульса с формирователя 1 °

RS-триггер 10 подключен своими входами к логическим элементам И II и 12, подключенным также к генератору 13 импульсов, выход элемента И 1! подключен через один выходной счетчик 14 к соответствующему расширителю 15, а выход элемента И 12 через другой счетчик 16 к импульсному расширителю 17. С выходов импульсных расширителей 15 и 17 сигналы поступаля 2 импульсов, инте ратор 8 формирует уровень логического сигнала (единицы, например), при котором работа регистра определяется только его остальными входами.

По переднему. фронту импульса с формирователя 2 одновибратор 7 формирует короткий импульс, который перезаписывает в регистр 6 код, находящийся в этот момент времени

1141509

55 в счетчике 4 обратного счета, одновременно после перезаписи устанавливая его в исходное состояние по его входу НУ и удерживая его в этом состоянии одну половину периода.

Во второй половине периода сигнал по входу НУ счетчика 4 иэмейяется на противоположный, разрешая ему счет. За исходное состояние счетчика 4 принимается состояние, соответствующее номинальному значению частоты. Импульс с одновибратора 7 перезаписывает коды из счетчика 4 в регистр 6, в результате чего в регистре 6 постоянно хранится код, соответствующий текущему значению отклонения частоты Йс источника с напряжением U от эталонного эначенпя f>. Этот код далее используется в качестве текущего исходного состояния счетчика 5. При этом его состояние, фиксирующееся на выходе соответствует частоте генератора

3 и выбирается таким, чтобы при нулевом отклонении Хс от f счетчик

5 от исходного состояния до фиксируемого на его Р-выходе отсчитал количество тактовых импульсов, соответствующее номинальному значению частоты генератора fz. В исходное состояние счетчик 5 устанавливается импульсом с одновибратора 9 по началу каждого периода f . Одновременно этот же импульс производит установку в нулевое состояние RSтриггера 1О.

Б промежутке между двумя импульсами с одновибратора 9 счетчик 5 отсчитывает количество эталонных импульсов, приходящих на его счетный вход +Т с эталонного генератора 3, начиная с номинального состояния, перезаписываемого в счетчик 5 с регистра 6 сигналом по входу С с одновнбратора 9.

При достижении счетчиком 5 заданного состояния на его Р-выходе фор" мируется сигнал, устанавливающий

RS-триггер 10 в состояние логической "1..

Элементы И ll и !2 сравнивают интервал Т, отсчитанный счетчиком 5 с олупериодом генерируемого напряжения. В случае если Т /2)Т, где Т =

--1/fz элемент И 11 пропускает счетные импульсы до установки триггера

l0 в состояние "1" и счетчик 14 накапливает импульсы. Если Т /2(Т, то элемент И 12 пропускает счетные импульсы и счетчик 16 накапливает их.

В момент достижения заданного количества импульсов счетчики 14 и 16 формируют импульсы, которые расширяются в расширителях 15 и 17 импуль1 сов и поступают на исполнительное устройство, осуществляющее подгонку частоты в требуемую сторону. В результате устройство осуществляет подгонку частоты в зависимости от величины fc -Й -(К -Й>) fc -Й, т.е. в зависимости от разности частот синхронизируемых напряжений, и формирует исполнительные управляющие импульсы постоянной длительности и с частотой, пропорциональной разности частот Хс-f>. Это достигается измерением отклонения f и f< от одной и той же эталонной величины fe благодаря измерению fe -f и введению этой разности в качестве величины, корректирующей исходное состояние так, что подгонка частоты осуществляется не до величины

f э,,а до величины f>+(fp-f )=fp.

Для постоянного контроля эа вхождением текущей разности частот of в заданную зону fgpn используется счетчик 20, который раз за период отсчитывает количество счетных импульсов, соответствующих разности

b f = (f -f z ) Э и импульсы формируются каждый период вблизи его середины на одном из выходов элементов

И 11 или !2 в соответствии со знаком разности of и поступают через элемент ИЛИ 18 и элемент И 19 ня счетный вход счетчика 20 (фиг. 2).

По началу каждого периода по импульсу с одновибратора 9 D-триггер 22 записывает информацию, поступающую на его D-вход, а по окончании импульса с одновибратора 9 одновибратор 23 формирует короткий импульс, осуществляющий начальную установку счетчика 20 (нулевую). По достижении счетчиком 20 заданного числа, соответствующего величине f

В единичное состояние выход элемента И 21 будет переходить только

7 в случае, ес::н h f >Df <)p С момента перехода единичное состояние будет сохраняться до конца периода и по началу каждого нового периода перезаписываться в D-триггер и храниться в нем до начала нового периода, по которому будет вводиться новое состояние, соответствующее текущему соотношению f ekf on . В случае 4fchfgon в течение-периода иа счетчик 20 будет поступать меньшее количество импульсов и он не будет достигать состояния, соответствующего f p,„

В результате в течение всего периода на выходе элемента И 21.будет сохраняться неизменным состояние логического нуля. Соответственно в триггер 22 будет записываться логический ноль, Таким образом, прп соотношении

Af)Ы О на выходе (прямом) D-григгера 22 сохраняется сигнал логической единицы, а при йй(бааз„выход триггера 22. переходит в нулевое состояние.

В режиме автономной работы, т.е. н случае отсутствия напрякения U, 141509 импульсы на выходе формирователя 2 отсутствуют и интегратор 8 формирует логический уровень, удерживаю» ший регистр 6 в исходном состоянии

5 (нулевом), что соответствует подгонке частоты к эталонному значению.

Состояние выхода триггера 22 будет в этом случае индетифицировать области отклонения генерируемой

30 частоты от эталонного значения. т.е. области /fg-fý/(Ьй«ч и f -fg() Ь ои

Таким образом, предлагаемое устройствс обладает расширЕнными функциональными возможностями, обеспе15 чива>t кроме регулирования частоты в автономном режиме работы и в режиме параллельной работы также контроль вхождения разности частот в заданную зону, что позволяет исклю20 чить необходимость применения специального блока для контроля вхождения разности частот в допустимую зону .при синхронизации генераторов переменного тока.

25 Предлагаемое устройство позволяет реализацию на готовых функциональных элементах интегральных микросхем.

1141509 ,4 > Гдов

Составитель В.Круглова

Редактор К. Данкулич Техред О.Ващишина Корректор М. Демчик

Заказ 508/41 Тираж 620 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