Многоканальное устройство для программного управления реактивной нагрузкой промышленных предприятий

 

Изобретение относится к авто- . матйзации систем электроснабжения и может быть использовано на предприятиях любой отрасли для управления режимом реактивной мощности путем изменения токов возбуждения синхронных двигателей и (или) мощности конденсаторных установок по заданной программе . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Система состоит из центрального узла устройства и каналов управления, количество которых равно числу источников реактивной мощности. Устройство содержит генератор импульсов, формирователь временных интервалов, два дешифратора, блок индикации, блок набора п ступеней программы управления , счетчик, мультиплексор, элемент ИЛИ, два элемента И и каналы управления . Каждый из каналов управления содержит счетчик, ЛК-триггер, два элемента И, регистр, дешифратор и блок задания уставок. Емкость счетчиков и система кодирования информации обеспечивает непрерывную,циклическую передачу информации о номере ступени программы управления, исключая при этом влияние импульсных помех на качество управления . На выходах каналов управления устанавливаются соответствующие каждой ступени программы управления уставки выходного параметра . 1 з.п, ф-лы, 5 ил. с S (Л N оо ел 4ib СО Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 6 05 В 19/417! 13

widL?i i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3884173/24-24 (22) 10.04.85 (46) 23.01.87, Бюл. № 3 (7l) Производственное объединение по ремонту, модернизации и наладке энергетического оборудования Производственного: объединения "Сибэнергоцветмет" (72) Б.Н. Порохнявый и А.А. Лапатский (53) 621.503. 55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 643836, кл. G 05 В 19/18, 1976.

Порохнявый Б.Н. Программное управление возбуждением синхронных двигателей," Промышленная энергетика, 1984, № 6, с, 13. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ

НАГРУЗКОЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ (57) Изобретение относится к авто- . матизации систем электроснабжения и может быть использовано на предприятиях любой отрасли для управления режимом реактивной мощности путем изменения токов возбуждения синхронных двигателей и (или) мощности конден„„SU„„1285436 А 1 саторных установок по заданной программе. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей. Система состоит из центрального узла устройства и каналов управления, количество которых равно числу источников реактивной мощности. Устройство содержит генератор импульсов, формирователь временных интервалов, два дешифратора, блок индикации, блок набора и ступеней программы управления, счетчик, мультиплексор, элемент

ИЛИ, два элемента И и каналы управления. Каждый иэ каналов управления содержит счетчик, 3К-триггер, два элемента И, регистр, дешифратор и Щ блок задания уставок. Емкость счетчиков и система кодирования информации обеспечивает непрерывную,цик- С" лическую передачу информации о но мере ступени программы управления, исключая при этом влияние Импульсных поleeeL мех на качество управления. На выходах каналов управления устанавливаются со- © ответствующие каждой ступени программы управления уставки выходного пара- СЛ метра. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. i4hi

1 128543

Изобретение относится к автоматизации систем электроснабжения прсмышленных предприятий и может быть

I использовано на предприятих любой отрасли при наличии синхронных двигателей и (или) конденсаторных установок, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 представлена функцио" 10 нальная схема устройства, на фиг.2— схемы блока набора п-ступенчатой ггрограммы, блока элементов И"HE формирователя импульсов, на фиг. 3 " схема блока задания уставок; на фиг.4 и

5 — временные диаграммы функционирования устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 временных интервалов, блок 3 дешиф- 20 раторов, блок 4 индикации, блок 5 набора п-ñòóïeí÷àòoé программы, блок

6 элементов И-HE,формирователь ? импульсов, первый счетчик 8 импульсов, первый дешифратор 9, мультиплексор

10, первый элемент И 11, элемент ИЛИ

12, второй элемент И 13 и I< каналов

14 управления, каждый из которых содержит 3.К-триггер 1" третий элемент

И 16, четвертый элемент И 17, регистр 3О

18, второй дешифратор 19 блок 20 задания уставок, второй счетчик 21 импульсов.

Блок 6 элементов И-HE (фиг,2) содержит по числу п ступеней программы 35 управления элементы И 22,-22, каждый из которых подключен выходом к S-входу соответствующего триггера 23, -23 формирователя 7 импульсов, входы R всех триггеров 23,-23,,кроме перво- 40 го, соединены с S-входом первого триггера 23„, Блок 20 задания уставок (фиг.3) содержит элементы ИЛИ 24,-24, наборное поле 25, состоящее из m и двух- 45 позиционных переключателей 26 (m— количество секций конденсаторной установки, и — число ступеней программы управления), ключи 27„ -27„,переменные резисторы 28„ -28„, шину 29 50 опорного напряжения, нулевую шину 30, сумматор 31, состоящий из операционного усилителя 32 и резисторов 33, Генератор 1 импульсов, формирователь 2 временных интервалов, блок 3 55 дешифраторов и блок 4 индикации являются датчиком текущего времени.

Формирователь 7 импульсов предназначен формировать для каждой ступени

6 2 программы управления отрезок времени, началом которого является момент времени начала ступени управления, а окончанием — конец всего цикла управления. На протяжении этого времени уровень сигнала на выходе соответствующего триггера 2.3,-23„ формирователя 7 равен логической единице.

Блок 20 задания уставок является выходным в канале управления. Выход сумматора 31 (первый выход блока задания уставок) подключается к схеме управления -возбудителем синхронного двигателя или к схеме управления конденсаторной установкой, мощность которой регулируется тиристорным регулятором.

Для управления конденсаторными установками, мощность которых изменяется включением-отключением отдельных секций, блок 20 задания уставок содержит наборное поле 25 и элементы ИЛИ 24„-24, выходы которых подключаются к схемам управления вьпслючателями секции конденсаторных установок. Количество элементов ИЛИ равно числу m секций конденсаторной установки. Число входов каждого элемента ИЛИ равно числу и ступеней программы управления. С помощью наборного поля 25 производится соединение входов ИЛИ элементов 24„-24 с теми выходами дешифратора 19, которые соответствуют ступеням программы управления, на протяжении которых секция должна быть включенной.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в блоке набора и-ступенчатой программы 5 управления выполняются соединения соответствующих выводов дешифраторов блока

3 дешифраторов и входов блока 6 элементов И-НЕ. Этим задается время начала каждой ступени программы управления. Все счетчики и триггеры устройства подачей сигнала сброса устанавливаются в нулевое состояние.

При этом на первом выходе дешифратора 9 и инверсном выходе ХК-триггера 15 устанавливается сигнал с уровнем логической единицы. На остальных выходах дешифратора 9, выходах дешифратора 19, формирователя

7 импульсов, элемента ИЛИ 12, элементов И 13 и 11, прямом выходе триггера 15, выходах элементов И 16 и 17 устанавливается сигнал с уровнем логического нуля. После счятия сигнала

>36

3 1285 сброса формирователь 2 временных интервалов осуществляет счет времени, а счетчик 8 — счет импульсов генератора 1, При совпадении состояния дешифратора 3 с временем начала первой ступени программы управления на первом выходе блока элементов И-НЕ 6 сформируется импульс, устанавливающий на первом выходе формирователя 7 сиг- 10 нал с уровнем логической единицы. При совпадении состояния блока дешифраторов 3 с временем начала второй ступени программы управления на втором выходе блока элементов И-НЕ 6 сформируется импульс, устанавливающий на втором выходе формирователя 7 сигнал с уровнем логической единицы. При этом на первом выходе формирователя

7 продолжает сохраняться сигнал с 20 уровнем логической единицы. При последующем совпадении состояния блока

3 дешифраторов с временем начала очередной п-й ступени программы управления уровень логической единицы уста-25 навливается на и выходах формирователя 7. После окончания указанного цикла управления, т.е, при новом совпадении первой ступени программы управления на всех, кроме перво о, выходах Формирователя 7 устанавливается уровень логического нуля и т.д, Так выполняется первый этап кодирования номера ступени программы управления.

Диаграммы на фиг. 4 и 5 соответ- 35 ствуют случаю, когда при общем числе ступеней программы управления n=3 первая ступень выполнена и идет выполнение второй ступени. На первом выходе формирователя 7 (первом входе 40 мультиплексора I0) уровень сигнала равен логической единице (фиг.4а),. В момент t начинается вторая ступень

2 программы управления и на втором выходе формирователя 7 (фиг.4$) в этот 45 момент устанавливается уровень логической единицы. Поскольку момент начала третьей ступени не наступил,то на третьем выходе формирователя 7 (фиг,48) уровень сигнала равен нулю. 50

Состояния счетчика 8 меняются с частотой в несколько порядков раз выше, чем состояния формирователя 7.

Дешифратор 9 при поступлении на его входы импульсов от счетчика 8 пре- 55 образует код счетчика 8 в позиционный, т.е. поочередно на каждом из выходов дешифратора 9 формируются стробирующие импульсы, длительность которых равна периолу тактовой частоты..

На фиг. 4 - показаны диаграммы сигналов на выходах дешифратора 9.

Выходные сигналы первых п выходов дешифратора 9 (фиг.4z c) поочередно стробируют адресные входы мультиплексора 10. При этом поочередно открываются каналы мультиплексора 10 и информация с его информационных входов передается на первый вход элемента

И 11 (фиг.4„). До момента и (на протяжении первой ступени программы управления) на первом выходе мультиплексора 10 (первом входе элемента

И 1!) формируются импульсы с длитель. ностью т,(фиг ° 4 е ). Длительность этих импульсов равна длительности импульсов на выходе дешифратора 9,т.е. периоду частоты задающего генеу.атора, В момент t длительность импульсов на выходе мультиплексора 10 увеличится. Поскольку в этот момент уровень логической единицы устанавливается и на втором выходе формирователя ?, то длительность импульсов на выходе мультиплексора 10 удваивается. В общем случае длительность импульсов на выходе мультиплексора 1О равна периоду частоты тактового генератора, умноженной на номер ступени программы управления. Причем после того, как счетчиком 8 будет сосчитано и импульсов тактовой частоты, все каналы мультиплексора на время счета счетчиком 8 (и+1) и (и+2)-го импульсов закрываются. На выходе мультиплексора 10 и, следовательно, на выходе элемента И 11 на этот период устанавливается сигнал с уровнем логического нуля.

Диаграмма импульсов на первом входе второго элемента И 11 показана на фиг.4м, На второй вход элемента

И 11 поступают импульсы (фиг.4к) от генератора t, В результате в период счета счетчиком 8 п импульсов на выходе элемента И 11 формируется последовательность импульсов (фиг.4и,5а).

Уровень сигнала этих импульсов равен уровню сигнала на соответствующем выходе формирователя 7, т.е. количество импульсов на выходе элемента

И 11 соответствует номеру выполняемой ступени программы управления.

Длительность этих импульсов равна половине периода частоты генератора 1 ° Так выполняется второй этап кодирования номера ступени программы управления.

С поступлением на счетный вход счетчика 8 (n+1)-го и (n+2)-ro импульсов от генератора 1 импульсов на (и+1)-м и (п+2)-м выходах первого дешифратора 9 формируются импульсы длительностью в один период тактовой частоты каждый, поступающие на входы элемента ИЛИ 12 соответственно (фиг.4%5 g), В результате на выходе элемента ИЛИ 12 формируется импульс длительностью в два периода тактовой частоты (фиг.4м), поступающий на первый вход элемента

И 13. На второй вход элемента И 13 поступают тактовые импульсы с выхода генератора 1. В результате на выходе элемента И 13 формируются два 20 импульса с длительностью импульсов генератора 1 (фиг.4н, 58).

По окончанию (и+2)-ro импульса тактовой частоты счетчик 8 переводится очередным тактовым импульсом в исходное состояние и цикл передачи информации повторяется. Таким образом, цикл передачи содержит два периода: период передачи информационных сигналов с выхода элемента И 11, который длится и периодов тактовой частоты, и период передачи управляющих сигналов с выхода элемента И 13, который длится два периода тактовой частоты.

За период передачи информационных . 35 сигналов передается число импульсов, равное номеру ступени программы управления. А за период передачи управляющих сигналов передаются два импульса тактовой частоты. Длитель- 40 ность цикла передачи в несколько порядков раз меньше длительности ступени программы управления, а количество циклов равно отношению длительности ступени программы управле- 45 ния и длительности цикла.

Поступающие с выхода элемента И

11 на R-вход ХК-триггера 15 импульсы периодически устанавливают его в исходное состояние: уровень логичес- 5Î кого нуля на прямом выходе и логической единицы на инверсном выходе.

После того как счетчиком 8 будет сосчитано и-импульсов с выхода элемента И 13 на S-вход триггера 15 55 поступят" два импульса (фиг,58), ко- торые определяют режим работы счетчика 21 и регистра 18. При счете

128543б 6 счетчиком 8 (и+1)-го импульса на выходе элемента И 17 устанавливается уровень логической единицы (фиг.

5д), который разрешает регистру 18 перепись содержимого счетчика 21, При счете .счетчиком 8 (и+2)-ro импульса сигнал логической единицы, поступающий с выхода третьего элемента И 16 на установочный вход счетчика ?1 (фиг.5e), установит последний в нулевое состояние. В период до появления на установочном входе счетчика 21 импульса сброса на его счетный вход приходят импульсы (фиг.5 ), количество которых равно номеру ступени программы управления.

Таким образом, код счетчика 21 (фиг.

5 6,z) и переписанная с его выходов в регистр 18 информация всегда соответствует номеру ступени программы управления.

На интервале каждой ступени программы управления счет импульсов (но1 мера ступени программы управления) счетчиком 21, перепись содержимого счетчика 21 в регистр 18 и установка 3К-триггера 15 в исходное состояние происходит непрерывно с частотой, определяемой задающим генератором 1.

Эта частота в несколько порядков раз превышает частоту смены ступеней программы управления. В связи с такой разницей частот появление на линии связи (входах счетчика 21 и 3.К-триггера 15) импульсных помех будет оперативно устраняться и на качество управления импульсные помехи не повлияют, Информация о номере ступени программы управления, содержащаяся в регистре 18, преобразуется дешифратором 19 в позиционный код. На первом выходе дешифратора 19 на интервале первой ступени программы управления устанавливается уровень логической единицы, На интервале второй ступени программы управления уровень логической единицы устанавливается на втором выходе дешифратора 19 и т.д. Смена состояниИ дешифратора 19 показана на фиг. 5,, С выходов дешифратора 19 сигналы поступают в блок 22 задания уставок. При этом на первом выходе блока 20 задания уставок будет устанавливаться аналоговый сигнал, величина которого изменяется одновременнс со сменой выходных состояний дешифратора 19, 1285436 т.е, со сменой номера ступени программы управления, На второй группе выходов блока 20 задания устагок одновременно со сменой состояний дешифратора 19 будут формироваться логические сигналы в соответствии с соединениями, выполненными на наборном поле этого блока.

Выходы первого элемента ИЛИ 24 соединены с управлением выключателя- 10 ми первой секции конденсаторной установки (КУ), второй — второй и т.д.

Причем прямой выход соединен со схемой включения„ а инверсный — со схемой отключения. Входы каждого элемен- 15 та ИЛИ 24,-24„„ могут быть подключены с помощью наборного поля 25 либо к нулевой шине, либо к выходу дешифратора 19. Для управления состоянием секций конденсаторной установки необ- 20 ходимо соединить входы каждого элемента ИЛИ 24,-24 с выводами дешифратора 19, которые соответствуют ступени программы управления, на протя; жении которой секция должна быть включенной. При этом на выходах элементов ИЛИ 24,-24 будут появляться сигналы с уровнем логической Единицы, по которым будет включаться секция

КУ. При появлении сигнала логической единицы на инверсном выходе элемента ИЛИ 24„ -24 секция будет отключаться.

Для управления током возбуждения синхронных двигателей выходы дешиф- 35 раторов подключены также к управляющим входам ключей 27,-27„ и в .момент появления на определенном вы" ходе дешифратора 19 напряжения логической единицы соответствующий ключ 40

27„-27, подключенный управляющим входом к этому выходу, будет замыкаться и соответствующий переменный резистор 28„-28 подключится к шине

29 опорного напряжения О,„ . Снимаемое 45 с переменного резистора напряжение поступит на вход сумматора 31, выход которого соединен с системой импульсно-фазового управления возбудителя синхронного двигателя. На следующей 50 ступени программы управления замыкается следующий ключ, а предыдущий размыкается. Таким образом, с выхода сумматора всегда будет сниматься напряжение, определяемое положением 55 движка переменного резистора 28,-28„1 соответствующего выполняемой ступени программы управления. Напряжение с выхода сумматора 31, поступая в систему импульсно-фазового управления возбудителя, изменяет угол отпирания тиристоров управляемого выпрямителя, определяя этим уставку тока возбуждения. Аналогично происходит управление секциями конденсаторных уставок, мощность которых регулируется тиристорным регулятором.

В устройстве информация о номере ступени программы управления передается одновременно по нескольким каналам 14 управления, а величина устав" ки выходных параметров задается в каждом канале. В связи с этим предлагаемое устройство позволяет управлять группой синхронных двигателей и (или) конденсаторных установок, учитывая при этом индивидуальные особенности каждого из них.

Формула изобретения

1. Многоканальное устройство для программного управления реактивной нагрузкой промышленных предприятий, содержащее генератор тактовых импульсов, блок задания уставок, формирователь временных интервалов, подключенный выходами к входам блока дешифраторов, связанного выходами с входами блока индикации и с входами блока набора п-ступенчатой программы, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый счетчик импульсов.с коэффициентом счета (и+2), первый дешифратор, мультиплексор, формирователь импульсов, блок элементов И-НЕ, элемент ИЛИ, первый и второй элементы И по числу

К источников реактивной мощности, (К-1) блоков задания уставок, К ка.налов управленния, каждый из которых содержит регистр, второй счетчик импульсов с коэффициентом счета (п+1), второй дешифратор, ХК-триггер, третий и четвертый элементы И и блок задания уставок, в каждый из которых введен соответствующий канал управления, причем выходы блока набора и-ступенчатой программы подключены к входам блока элементов И-НЕ, связанного выходами с соответствующими входами формирователя импульсов, подключенного выходами к информационным входам мультиплексора, соединенного выходом с первым входом первого элемента И, а адресными входами — с первыми выходамн первого дешифратора, подключен12854 ного входами к разрядным выходам первого счетчика импульсов, а вторым и третьим выходами — к входам элемента ИЛИ, связанного выходом с первым входом второго элемента И, подключенного выходом к С-входу JKтриггера и к первым входам третьего и четвертого элементов И каждого канала управления, а вторым входом— к выходу генератора импульсов, к вхо- 10 ду формирователя временных интервалов, к счетному входу первого счетчика импульсов и к второму входу первого элемента И, соединенного выходом со счетным входом второго счет- t5 чика импульсов и с R-входом ЛК-триггера каждого канала управления, в каждом из которых инверсный выход

3К-триггера подключен к второму входу четвертого элемента И, а прямой 20 выход — к второму входу третьего элемента И, связанного выходом с входом обнуления второго счетчика импульсов, подкл1оченного разрядными выходами к информационным входам регистра, соединенного управляющим входом с выходом четвертого элемента

36 10

И, а выходами — с входами второго дешифратора, подключенного выходами к входам задания уставок, первый,и вторые выходы которого являются управляющим выходом устройства.

2. Устройство по л. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания уставок содержит наборное поле по числу секций конденсаторной установки, элементы ИЛИ, сумматор по числу ступеней программы управления,переменные резисторы и ключи, подключенные входами к шине опорного напряжения, управляющими входами — к соответствующим входам блока задания уставок и к соответствующим входам наборного поля, а выходами — к нулевой шине через соответствующий переменный резистор, управляющий выход ко,,торого связан с соответствующим входом сумматора, подключенного выводом к первому управляющему выходу блока задания уставок, вторые выходы которого соединены с прямыми и инверсными выходами элемента ИЛИ, подключенными к соответствующим выходам наборного поля.

128543б

Составитель Н. Горбунова

Техред Л.Сердюкова Корректор M. Иаксимишинец

Редактор А. Козориз

Заказ 7642/49 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полгирафическое предприятие, r. Ужгород, уч. Проектняя,