Автоматический синхронизатор

 

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - сокращение длительности включения на параллельную работу синхронинизируемых источников. Формирователи 1,2 прямоугольных импульсов по напряжениям синхронизируемых источников формируют прямоугольные импульсы , которые сравниваются ло-р гическим элементом ИЗ. Элементами 4 и 5 производится сравнение им

Со)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19) (И) (504 02 J 3 42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

---ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ с., !

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6.1 ) 1 201 955 (21) 4233033/24-07 (22) 20.04.87 (46) 15.12.88. Бюл. У 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и передвижных электростанций (72) М.Я. Каплан (53) 621.316.729(OSO.S) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1201955, кл, Н 02 J 3/42, 1984. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНХРОНИЗАТОР (57) Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения— со.<ращение длительности включения на параллельную работу синхронинизируемых источников. Формирователи 1,2 прямоугольных импульсов по напряжениям синхронизируемых источников формируют прямоугольные импульсы, которые сравниваются ло-в гичесним элементом И 3. Элементами 4 и 5 производится сравнение им144491 6 пульса, соответствующего разности фаз с элемента И 3 с заданными интервалами. Результаты сравнения записываются D-триггерами 8 и 9, формируя таким образом, сигналы с двумя значениями углов опережения. Аналогично сравнивается длительность сигнала с триггера 9 на элементах задержки 5 и

7 с записью результата D-триггерами

10 и 11, указывающими области значений текущей разности частот. В зависимости от состояния D-триггеров 1 0

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике автоматизации режимов работы электроагрегатов переменного тока, и может быть использовано при их автоматическом включении на параллельную работу друг с другом и с промышленной 1 сетью.

М

Цель изобретения — сокращение дли- lg тельности включения на параллельную работу, синхронизируемых источников путем контроля длительности периода ,биений и формирования сигнала на подгонку частоты в случае, если эта дли-15 тельность превьппает заданную величину.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства с примером выполнения одновибратора и . элемента временной задержки, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип формирования сигнала на дополнительном выходе устройства, предназначенном для формирова- 25 ния сигнала подгонки частоты при зависании.

Устройство содержит два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, осуществляющих преобразование синусо- 30 идальных напряжений синхронизируемых источников Б „ и U в соответствующие последовательности прямоугольных импульсов, первый логический элемент И 3, четыре элемента 4-7 временной эадерж35 ки, четыре синхронных П-триггера 811, второй 12 и третий 13 логические элементы И, выходной логический элемент ИЛИ 14, а также одновибратор 15 и 11 на выход элементами И 12 и 13 и ИЛИ 14 пропускаются сигналы с выхода триггера 8 или 9. Одновибратором 15 за период биений по сигналам D-триг-. геров 8 или 9 формируется короткий импульс, по которому элементом задержки 16 осуществляется сдвиг одного фронта, В результате, если длительность периода биений больше времени задержки, элементом 16 на втором выходе формируется сигнал подгонки частоты. 3 ил. и пятый элемент 16 временной задержки. На один иэ формирователей l или

2 входной сигнал подается с обратной фазировкой.

Структурная схема, приведенная на фиг. 1, соответствует одному из вариантов исполнения элементов временной задержки, одновибратора и случаю использования D-триггеров с записью по переднему . фронту синхрониэирующего импульса на С-входах.

При других вариантах исполнения элементов временной задержки, одновибратор и С-входов D-триггеров соответствующим образом используются либо прямые, либо инверсные выходы соответствующих D-триггеров а при необходимости применяются элементы временной задержки по переходу из уровня "0" в

"1" и одновибратор с инвертирующим выходом, например, одновибратор 15 и элемент 16 задержки на фиг. 1.

Элементы 4-7 и 16 задержки и осуществляют задержку только одного фронта импульса (переход из "1" в "0" для элементов 4-7 и из "0" в "1" для элемента 16), Для согласования логических уровней и одновременно в качестве порогового устройства на выходе каждого элемента задержки применен буферный логический элемент.

При появлении даже кратковременного единичного уровня на входе элемента временной задержки конденсатор быстро заряжается (разряжается) чевез диод, на выходе элементов 4-7 за! 4449 держки с нечнвертнрующими выходами устанавливается уровень "!" ("0").

При переходе входного сигнала элементов временной задержки из "1" в

"0" конденсатор медленно разряжается через резистор с постоянной времени, заданной величинами резистора и емкостью конденсатора, осуществляя таким образом временную задержку зад- 1п него фронта (переход из "1" в "0") входного сигнала.

При обратной установке диода элемент !6 задержки аналогично осущест- вляет заданную временную задержку зад-!5 него фронта (переход из "0" в "1") входного сигнала (см. фиг. 2, 3)

Одновибратор 15 (фиг. 1) приведен в варианте исполнения на базе логических элементов и короткой времен- 20 ной задержки на основе RC-цепочки и имеет инвертирующий выход. Одновибратор по входному сигналу по переходу из "0" в "1" на своем выходе формирует короткий импульс (фиг. 2), дли- 25 тельность которого задается величинами RC-цепочки.

2Ч „° Тз

9 оi Т

Сигнал с углового опережения ц 0, проходит на выход устройства в случае, если Т -,» Т (Т5 ) Тз, ), т. е.

Автоматический синхронизатор реализует принцип формирования сигнала включения на параллельную работы с дискретно-постоянным углом опере.жения и работает следующим образом.

Отформированные формирователями

1 и 2 прямоугольные импульсы поступают на логический элемент И 3. При этом вследствие того, что один из входных сигналов подается с обратной фазировкой, получаемые на выходе элемента И 3 импульсы ЬС соот- 40 ветствуют текущему значению разности фаз.

Импульс $, (проинвертированный инверсньм выходом элемента И 3) поступает на элемент 4 временной задерж-45 ки, который осуществляет задержку перехода из "1" в "0" на время Г1 .

В результате, если ht

Дй z и по переднему фронту импульса (по концу Ье,1,) с элемента 3 в 0- триггер 8 записывается нулевой логический уровень, так как в этот момент нулевой уровень на выходе элемента

4 задержки. В противном случае»т.е. при .at С1, на выходе элемента 4

11 задержки постоянный уровень 0 и в

11 11 триггер 8 записывается состояние 1

16

Таким образом, на выходе триггера

8 отформировывается импульс, идентифицирующий область / д у / c q«, соот1 ветственно переход состояния триггера из уровня "1" в "0" соответствует заданному углу опережения Д Ц „,;

Формирующийся на выходе первого элемента задержки в случае, если

Д1< > с,, импульс поступает на элемент 5 временной задержкиГ . В результате ".íàëîãè÷ío с триггером 8 на выходе триггера 9 отформировывается импульс (пауза).

Элементы 6 и 7 временной задержки совместно с триггерами 10 и 1! по импульсу с длительностью, соответствующей времени нахождения в области

/6q l а дч „, осуществляют выделение двух зон длительности периода биений

Т = 1/ЬЙ, где ЬЙ вЂ” разность частот между напряжениями синхронизируемых источников

Длительность нахождения в зоне указывает на длительность периода биений и связана с ним соотношением

Элементы 6 и 7 временной задержки осуществляют задержку перехода из уровня "0" в уровень "1" сигнала с выхода D-триггера 9 на заданное время, и е, соответствующее двум граничным значениям периода биений:

t Т -- (t +t lt т — и ҄— 1 и °

Аналогично с работой триггеров 8 и 9 и элементов 4 и S задержки по переднему фронту импульса на С-входах D-триггеров 10 и 11 в них записывается логический уровень, полученный в результате задержки импульса соответственно, на время .1 О11Z

Соответствующие уровни устанавли- ваются и на выходах 0-триггеров 10 и

11, в зависимости от которых на первый 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 опе режения iр,>„, либо (g o»1z

14449

$f(5.f и г. „ + с . При этом разность частот достаточно мала и для наиболее точного включения можно установить меньший угол опереже5 ния Ц „,, При большей разности gf, когда включение на параллельную работу с заданным углом опережения („, в действительности происходит за зоной 10

/ g« l, т.е. с недопустимой ошибкой,: импульс t попадает в диапазон

V oil+

t< с, „,+ . Поэтому триггеры

10 и 11 устанавливаются в состояние соьтветственно "0" и "1" и на первый выход 15 устройства проходит сигнал с углом опережения ф „, обеспечивая фактическое включение на параллельную рабо- ту синхронизируемых источников с, ошибкой, не превышающей значения 20 первого угла опережения <у „,.

При очень малых разностях частот синхронизируемых источников; т.е, при зависаниях, от момента разрешения включения на параллельную раба- 25 ту (см. фиг. 2) до выдачи синхронизатором сигнала включения с заданным углом опережения может пройти время, достигающее одного периода биений Тз. Например, при разности частот ЬК 0,01 Гц это время может составить более 1,5 мин, в то время как время синхронизации не должно превышать 0,5 мин.

Для того, чтобы исключить появление ситуации зависания, контролируется длительность периода биений Т . Если эта длительность превышает заданную

1 величину мин — f -„HanpHMep 8мчн 40

10 с, на втором выходе автосинхронизатора формируется сигнал, который воздействует на исполнительные элементы управления установкой частоты с целью увеличения частоты до тех пор, пока период биений не уменьшится наступит момент появления заданного угла опережения и сформируется сигнал включения на параллельную работу.

Наиболее целесообразно производить подгонку частоты "вверх", так как в этом случае после включения на параллельную работу синхронизируемый источник сразу принимает на себя часть нагрузки.

Такая работа устройства осуществляется с помощью одновибратора 15 и

16 6 элемента 16 временной задержки ° Одновибратор 15 по переднему фронту (переход из "О" в "1") импульса с любо"o из выходов триггеров 8 или 9 формирует короткий проинвертированный импульс (см.фиг. 2 и 3 в т, б). Таким образом, импульс на входе элемента 16 формируется один раз за период биений. Элемент 16 временной задержки сдвигает фронт входного сигнала (переход из уровня "О" в "1") на время с м„„, В резУльтате, если . „„больше. периода биении Т> (фиг. 2), на выходе элемента 16 задержки нулевой логический уровень, указывающий, что разность находится в допустимой зоне (gf > (g f „„ ) и подгонка частоты не производится.

Если же Г „„ ) Тз, то по истечении времени задержки с „„ на выхода 2 устройства формируется уровень "1" по которому начинается подгонка частоты до тех пор, пока разность фаз не достигнет заданного значения и не произойцет включения синхронизируемых источников на параллельную работу.

Таким образом, длительность включения на параллельную работу в данном случае имеет три слагаемых: время задержки ьмчч, длительность подгонки частоты и длительность сраба— тывания коммутационной аппаратуры.

Первая составляющая является наиболее весомой и поэтому длительность включения на параллельную работу ненамного превышает ь,н, затягивамич ние процесса. включения из-за возникновения ситуаций зависания частоты полностью ликвидируется.

Формула и з о б р е т е н и я

Автоматический синхронизатор по авт. св. У 1201955, о т л и ч а юшийся- тем, что, с целью сокращенчя длительности включения на параллельную работу синхронизируемых источников, синхронизатор дополнительно содержит одновибратор и элемент временной задержки, вход которого подключен к выходу одновибратора„ а выход является вторым выходом синхронизатора, причем, вход одновибратора подключен к выходу первого или второго D-триггера.

1444916

<и в г

Составитель К. Фотина

Техред А.Кравчук

Корректор М. Васильева

Редактор Е. Конча

Тираж 651 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6513/55

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4