Автоматический синхронизатор

 

АВТОМАТР1ЧЕКИЙ СИНХРОНИЗАТОР , содержащий два формирователя прямоугольных импульсов,.синхронный D -триггер и логический элемент И, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона допустимой разности частот при сохранении точности включения, устройство снабжено четырьмя элементами временной задержки, вторым, третьим и четвертым синхронными 1 -триггерами, вторым и третьим логическими элементами И и выходным логическим элементом ИЛИ, при этом входы первого логического элемента И подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, а выход подключен к входу первого элемента задержки и соединен с объединенными С -входами первого и второго Э -триггеров, D -вход первого из которых подключен к выходу первого элемента задержки и к входу второго элемента задержки, а О -вход второго У -триггера - к выходу второго элемента задержки, вход треть:его элемента задержки подключен к выходу второго I -;триггера, а выход - к D -входу третьего -триг-. гера и входу четвертого элемента задержки, выход четвертого .элемента задержки подключен к D -входу (Л че.твертого В -триггера, С -входы третьего и четвертого D -триггеров , объединены и подключены к выходу второго и -триггера, первый и . второй входы второго логического элемента И соединены соответственно с выходом первого и четвертого 0-триггера, а первый, второй и третий входь третьего логического элемента И соединены соответственно с выходом второго, третьего и четвертого 33 -триггеров, выходы второго и третьего логических элементов И подключены к входам выходного логического элемента ИЛИ.

.СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5g4 Н 02 J 3/42 р(1Ц И)!. 3 Д . (!

1В, ,", . 1 !

Р1ВЯЯОТИР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3774349/24-07 . (22) 26.07.84 (46) 30.12.85. Бюл. Р 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и передвижных электростанций (72) M.ß. Каплан и В.П.. Школьник (53) 621.316.729 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 319993, кл. Н 02 J 3/42, 1970.

Авторское свидетельство СССР

9 438080, кл. Н 02 J 3/42, 1971.

Авторское свидетельство СССР

1(- 961045, кл . H 02 J 3/42, 1981.

Ъ (54) (57) АВТОМАТИЧЕКИЙ СИИХРОНИЗАТ0Р содержащий два формирователя прямоугольных импульсов,.синхронныйО -триггер и логический элемент И, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона допустимой разности частот при сохранении точности включения,. устройство снабжено четырьмя элементами временной задержки, вторым, третьим.и четвертым синхронными )-триггерами, вторым и третьим логическими элементами И и выходным логическим элементом ИЛИ, при этом входы первого логического элемента И подключены соответственно к выходам первого и второго формиро- . вателей прямоугольных импульсов, а выход подключен к входу первого элемента задержки и соединен с объединенными С -входами первого и второго Э -триггеров, З -вход первого из которых подключен к выходу первого элемента задержки и к входу . второго элемента задержки, а .17 -вход второго 3 -триггера — к выходу второго элемента задержки, вход треть.:его элемента задержки подключен к выходу второго Э вЂ,триггера, а выход — к 3 -входу третьего 1 -триггера и входу четвертого элемента задержки, выход четвертого элемента задержки подключен к Р -входу четвертого 3 -триггера, С -входы третьего и четвертого З -триггеров объединены и подключены к выходу второго 2 -триггера, первый и второй входы второго логического элемента И соединены соответственно с выходом первого и .четвертого

D-триггера, а первый, второй и третий входы третьего логического элемента И соединены соответственно с выходом второго, третьего и четвертого 8 -триггеров, выходы второго и третьего логических элементов И подключены к входам выходного логического элемента ИЛИ..1 1

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике автоматизации режимов работы электро агрегатов переменного тока, и может быть использовано при их автоматическом включении на параллель". ную работу друг с другом и с промы1ппенной-сетью.

Целью изобретения является рас-. ширение диапазона допустимой разности частот .,при сохранении точности включения.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого синхронизатора; на фиг.2 — пример выполнения элемента временной задержки, на фиг. 3— временные диаграммы, поясняющие работу этого элемента, на фиг. 4 и

5 - временные диаграммы, поясняющие работу автоматического синхронизатора.

201955 2

20

Устройство содержит два формиро вателя 1 и 2 прямоугольных импульсов, осуществляющих преобразование синусоидальных напряжений синхрони- зируемых источников H„ U в соответствующие последовательности прямоугольных импульсов, первый логический элемент И 3, четыре элемента 4-7 временной задержки, четыре синхронных 3 -триггера 8-11, второй и третий логические элементы И, 12 и 13, а. также выходной логический элемент ИЛИ 14. На один из формирователей 1 и 2 подается сигнал с обратной фазировкой.

Приведенная на фиг.1 структурная схема соответствует одному из вариантов исполнения элементов временной задержки и случаю использования -триггеров с записью по переднему фронту синхронизирующего импульса на С-входах.

При других вариантах исполнения элементов 4-7 временной задержки и С -входов 1 -триггеров 8-11 соответствующим образом используются либо прямые, либо инверсные выходы соответствующих 0-триггеров.

Элемент задержки осуществляет задержку перехода из единицы в нуль.

При единичном уровне на входе элемента задержки конденсатор заряжен через диод, на выходе элемента задержки уровень логической единицы.

Для согласования логических уровней и одновременно в качестве порогового элемента на выходе задержки применен буферный логический элемент.

При переходе входного сигнала из единицы в. нуль конденсатор разряжается через сопротивленйе, осуще- ствляя временную задержку фронта сигнала, при обратном переходе из нуля в единицу конденсатор практически мгновенно заряжается через диод. Таким образом, на выходе элемента задержки формируется укороченный импульс (укороченная пауза) на заданное время.

Автоматический синхронизатор с дискретно-постоянным углом опережения работает следующим образом.

Отформированные формирователями

1 и 2 прямоугольные импульсы поступают на логический элемент И 3, выход которого для согласования с последующими элементами может быть инвертирующим.

При этом вследствие того, что один из входных сигналов подается с обратной фазировкой, т.е. перевернут на 180 эл.град., получаемые на выходе элемента 3 импульсы соответствуют текущему значению разности фаз.

Импульсы с длительностью bid соответствующие текущему значению разности фаз, формируются на выходе элемента И 3. Для согласования с элементами временной задержки в случае их исполнения, как показано на фиг.2, .элемент И 3 выполнен с инвертирующим выходом. Соответственно, для указанного исполнения элементов временной задержки должны использоваться прямые или инвертирующие выходы 2 -триггеров 8-11, как показано на структурной схеме на фиг ° 1. При других исполнениях элементов временной задержки соответственно на тех же -триггерах может изменяться подключение прямых и ин-версных выходов.

Отформированный и проинвертированный импульс 6 поступает на первый элемент 4 временной задержки, который осуществляет задержку перехода из логической единицы в нуль на время, . В результате, если

bi,, на выходе элемента задержки отформировывается импульс (пауза) длительностью Й -, и по переднему фронту импульса (по концу bid) с элемента 3 в -триггер 8 записывается нулевой логический уровень, 955

20

40 г. ч,„,.тб

°вЂ” ора Т, Ф

4 оп г.

3 1201 так как в этот момент нулевой уровень на выходе элемента 4 задержки. В противном случае, т.е. при htl «

Ь на выходе элемента задержки 4 постоянно уровень логического нуля и в триггер 8 записываются состояния логической единицы.

Таким образом, на выходе (прямом)

Р-триггера 8 уровень логического куй ля пока о >,, где ь — время, соответствующее заданному углу опережения Ч

При этом . 2, и < ор,. связаны со- . отношением о = л н оп

Т где Т вЂ” ко1 минальное значение периода.

При Е «, на выходе « -триггера 8 уровень логической единицы.

Таким образом,. на выходе триггера 8 отформировывается импульс, идентифицирующий область/щ/« q ор< о соответственно переход состояния триггера из уровня логической единицы в логический нуль соответствует заданному углу опережения (. 25 ор

Формирующийся на выходе первого элемента задержки в случае, если A4q r импульс поступает на второй элемент 5 временной задержки с временем задержки . В. результате щ0

z аналогично с триггером 8, на выходе триггера 9 отформировывается импульс (пауза), идентифицирующий область

/лq/ q „ (фиг.4).

Элементы 6 и 7 временной задерж35 ки совместно с триггерами 10 и 11 по импульсу с длительностью, соответствующей времени нахождения в области /hg/ «Ч „осуществляют выделение двух зон длительности не1 риода биений Т вЂ” где а1 — раэaf ность частот между напряжениями синхронизируемых источников.

Длительность 4q нахождения ора 45 в зоне /ду/« с „„,указывает на длительность периода биений и связана с ним соотношением

Элементы 6 и 7 временной задержки осуществляют задержку перехода из уровня логического нуля в уровень логической единицы сигнала с выхода 3 -триггера 9-на заданное время 1, и 1 соответствующее двум граничным значениям периода биений: (,)Т, TE= MTF =

4ор 2Ц рр2

Аналогично с работой триггеров

3 и 9 и элементами 4 и 5 задержки по переднему фронту импульса на

С-входах 3 -триггеров 10 и 11 в них записывается логический уровень, полученный в результате задержкИ импульса соответственно на ур2 время 1, и т.е. в триггер 10 записывается уровень логической единицы при (,„ « 1 и логичес- кий ноль при 1, > Е, В соответ0п 2 ствующие логические состояния устанавливаются и выходы триггера 10. В триггер 11 записывается уровень логической единицы при 4 о ор, и логический ноль при 1 > +t

onz. 2.

Соответствующие уровни устанавливаются на выходах триггера 11.

В зависимости от состояний выхо-, дов триггеров 10 .и 11 через логический элемент И 12 или 13 и схему ИЛИ

14 на выход устройства проходит сигнал либо с выхода триггера 8, либо с выхода триггера 9, который далее усиливается и поступает на автомат генератора с соответствующим

УглОм ОпеРежениЯ Cfо„, либо Ц ollz.

Сигнал с углом cf „, проходит на выход устройства в случае, если

ТSТ,(Т TK 1 т.е ° a f «А1 и 1, 1, При этом разность, частот достаточно мала и для наиболее точного включения можно установить меньший угол включения Ц оо, .

При такой и импульс 1 больPong ше и, и 4, +tz> поэтому он проходит через оба элемента 6 и 7 задержки, и оба триггера 10 и 11 устанавливаются в состояние логического ну" ля (на прямом выходе). Тогда с инверсного выхода триггера 11 на вход элемента И 12.поступает разрешающий сигнал и на выход устройства проходит сигнал с триггера 8.

При большем значении Ь (д f «a j a

«а1Д когда включение на параллельную работу с заданнья углом опережения Ч ор, в действительности. будет происходить за зоной / Цо„„/ т.е. оп р с недопустимой ошибкой, импуль| попадает в диапазон

Поэтому триггеры 10 и 11 установятся в состояние соответственно:

5 12 логический нуль и логическая единица. При этом уровни логической единицы поступят на оба входа управления элемента И 13.и через него на выход устройства будет проходить сигнал с углом опережения „, Соответственно сигнал на включение в диапазоне,д1, < af af будет поступать уже с другим углом опережения q При недопустимо большой оп " разности частот, т.е. при 64 < af, импульс 10„ становится меньше и и 41 + g и не проходит ни через элемент 6 нн через элемент 7 и оба триггера и 10 и 11 устанавливаются в состояния логической единицы, запрещая таким образом прохождение импульсов на выход устройства через элемент И 12 и через элемент И 13.

Разбиение зон перехода от одного

01955 Ф угла опережения к другому углу опережения осуществляется таким образом, чтобы для заданного времени срабатывания автомата генератора обеспечивалось включение на параллельную работу с ошибкой, равной меньшему углу опережения. Таким образом,.для заданной ошибки по углу включения обеспечивается расширение

10 допустимых значений разности частот, что особенно важно для условий работы изделий передвижной энергетики, где разность частот синхронкзируемых источников может достигать величины

15 2. Гц, Обеспечить ошибку по углу включения, например, меньшую 18 эл.град. для синхронизатора с одним углом

gp опережения удается только в диапазоне 0-1 Гц.

Г

On диг. 3

Фие. Ф

1201955 . Составитель К. Фотина

Редактор А. Лежнина Техред А.КикемезейКорректор И.Эрдейи

Заказ 8099/55 Тираж 619 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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