Устройство для синхронизации генераторов переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Наряду с традиционной задачей включения автоматического выключателя с синхронизацией решается задача включения автоматического выключателя, с обеих сторон которого имеется напряжение либо одного генератора, либо группы параллельно работающих генераторов. Это позволяет полностью автоматизировать процесс управления ""кольцевыми"" схемами генерирования судовых электроэнергетических систем, повысить оперативность управления без применения сложных схем управления. Устройство ""различает"" разные напряжения или одно и то же напряжение, поступающее на оба входа, и, соответственно, вырабатывает или не вырабатыывает исходную последовательность импульсов, воздействующую на RS - триггер. Если на оба входа устройства подключается одно и то же напряжение, то исходная последовательность импульсов отсутствует и RS - триггер, установленный при включении устройства в положение 1, воздействует в этом случае на формирователь выходного импульса, вырабатывающий выходной сигнал на включение автоматического выключателя. Если же на оба устройства подключаются два разных напряжения, то имеет место исходная последовательность импульсов, которая удерживает RS - триггер в положение О в результате чего он не воздействует на формирователь выходного импульса. При этом дальнейшая работа устройства протекает традиционным образом: реализуются условия синхронизации и в момент их выполнения вырабатывается импульс на включение автоматического выключателя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (51)4 Ч 02 J 3/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

3ЖОажцр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4288007/24-07 (22) 21.07.87 (46) 23.07.89. Вюл. К - 27 (72) Л.З.Рудерман, В.Л.Вайнер, С.3.Залманов и М.С.Ямилов (53) 621 ° 316.729 (088.8) (56) Патент CPIA N - 3588519, кл. 307-87, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ

ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — расши- рение функциональных возможностей.

Наряду с традиционной задачей включения автоматического выключателя с синхронизацией решается задача включения автоматического выключателя, с обеих сторон которого имеется напряжение либо одного генератора, либо группы параллельно работающих гене- . раторов. Это позволяет полностью автоматизировать процесс управления

"кольцевыми" схемами генерирования судовых электроэнергетических систем, повысить оперативность управления без применения сложных логических схем управления. Устройство "различаИзобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматизированного управления судовыми электроэнер- гетическими системами (ЭЭС), для включения с синхронизацией автоматических выключателей (АВ) схемы гене. рирования ЭЭС.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устрой2 . ет" разные напряжения или одно и то же напряжение, поступаяцее íà его оба входа, и соответственно вырабатывает или не вырабатывает исходную последовательность импульсов, воздействующую Hà RS-триггер, Если на оба входа. устройства подключается одно и то же напряжеНие, то исходная последовательность импульсов отсутствует и RS-триггер, установленный при включении устройства в положение

1, воздействует в этом случае на формирователь выходного импульса, вырабатывающий выходной сигнал на включение автоматическоговыключателя.Если же на оба входа устройства подключаются два разных напряжения, то имеет место исходная последовательность импульсов, которая удерживает RS-триггер в положение О, в результате чего С он не воздействует на формирователь выходного импульса. При этом дальней- 2 шая работа устройства протекает тра- ° „, диционным образом: реализуются усло1 вия синхронизации и в момент их выполнения вырабатывается импульс на включение автоматического выключателя 1 ил

4Р ства синхронизации путем обеспечения выполнения им, наряду с обычной функцией включения на параллельную работу двух различных генераторов, также дополнительной функции включения автоматического выключателя при подаче на оба входа устройства одного и того же напряжения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

3 1495905 мы ИЛИ с инверсией 22 подключен к выходу схемы 9 установки "0". Выход схемы ИЛИ 8 через первый элемент 10 задержки подключен к установочному входу счетчика 7 и одновременно к входу второго элемента 11 задержки, выход которого подключен к второму входу триггера 12 текущего переполнения, первый вход которого соединен с первым входом триггера 13 начального переполнения и подключен к вы40 ходу переполнения счетчика 7. Второй вход триггера 13 подключен к выходу схемы 9 установки в "0", Выходы разрядов счетчика 7 подключены к дешифратору 14, выход которого подключен к третьему входу схемы 15 совпадения, четвертый вход которой подключен к выходу инвертора 4, пятый вход к пря-55 мому выходу триггера 1 3, шестой вход к инверсному выходу триггера 12, первый вход к блоку 16 запрета по разУстройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов, блок 3 логики, инвертор 4, схему 5 совпадения, генератор 6 высокочастотных импульсов, двоичный счетчик 7, схему ИЛИ 8, схему 9 установки "0", элементы 10 и 11 задержки, триггер 12 текущего переполнения, триггер 13 начального переполнения, дешифратор 14, схему

15 совпадения, блок 16 запрета по разности напряжений, блок 17 запрета по разности частот, формирователь

18 выходного импульса, узел 19 установки, статический триггер 20, схему

ИЛИ 21 с инверсией, схему ИЛИ 22 с

1 инверсиеи, конденсатор 23.

При этом к входам формирователей

1 и 2 импульсов подключаются напряжения синхронизируемых генераторов U » 20 !., U, а их выходы подключены к соответ ствующим входам блока 3 логики, выход которого подключен к входу инвертора 4, к второму входу статического триггера 20 определения характе-25 ра входных сигналов, к конденсатору

23 и к второму входу, схемы 5 совпаде, ния, первый вход статического триггера 20 подключен к выходу узла 19 установки, первый вход схемы 5 совпа- 30 дения подключен к выходу генератора

6 высокочастотных импульсов. Выход

: схемы 5 совпадения подключен к счет. ному входу двоичного счетчика 7, а выход инвертора 4 подключeH к Нервно му входу схемы ИЛИ 8, второй вход которой вместе с вторым входом схе-

4 ности напряжений, а второй вход - к выходу блока 17 запрета по разнос ти частот. Выход схемы 15 совпадения

t подключен к второму входу схемы ИЛИ

2 1 с инверсией, первый вход которой подключен к прямому выходу триггера

20, первый вход которого подключен к выходу узла 19 установки. Выход схемы ИЛИ 21 с инверсией подключен к первому входу схемы ИЛИ 22 с инверсией, выход которой подключен к входу формирователя 18 выходного импульса, Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим сначала случай, когда на входы устройства поступают напряжения Б и U двух различных генераторов.

При включении питания узел 9 установки нуля вырабатывает единичный импульс, устанавливакщий счетчик 7 и триггеры 12и 13 в положение О,, а также поступакщий в виде логичес/ кой "1" на второй вход схемы ИЛИ

22 с инверсией, блокируя .выход устройства от ложного выходного сигнала, обеспечивая на выходе схемы ИЛИ

22 с инверсией, соединенной с входом формирователя. выходног о импульса, логический "0" на время установления процессов в схеме. Синусоидальные напряжения генераторов поступают соответственно на входы формирователей

1 и 2 и на входы блоков 16 и 17 запрета по разности напряжений и разности частот. На выходах формирователей имеют место последовательности импульсов, которые условна можно обозначить буквами а и Ь, периоды повторения которых равны периодам входных напряжений, а длительностиих полупериодам, t

На выходе блока 3 логики имеет место исходная последовательность импульсов, описываемая логическим уравнением С = аЬ V аЪ, длительность каждого из которых соответствует углу сдвига фаз между входными напряже" ниями. При этом максимальная длительность импульса указанной последовательности имеет место, когда входные напряжения находятся в противофазе. Затем с уменьшением угла сдвига фаз длительность импульсов уменьшается. Рассматриваемая последовательность импульсов постуйает на второй вход (R-вход) триггера 20. При включении питания на первый вход

S Чс.о (S — вход) триггера 20 с выхода узла

19 установки поступает единичный им— пульс, длительность которого меныие длительности импульса, «ырабатываемо5

ro при включении питания узлом установки "0, По окончании импульса на

S-входе триггера 20 ввиду наличия последовательности импульсов С на его

R — входе триггер 20 устанавливается в положение 0 и на его прямом выходе, соединенном с первым входом схемы

ИЛИ 21 с инверсией имеет место логический "0, который не влияет на работу остальной схемы устройства. С возникновением очередного импульса на выходе блока 3 логики через схему

5 совпадения на вход счетчика 7 начинают поступать высокочастотные импульсы генератора 6, т.е. начинается измерение длительности импульса (угла сдвига фаз). Одновременно на выходе инвертора 4 возникает логический "0", обеспечивающий отсутствие выходного сигнала на время измерения. С окончанием импульса на счетчике 7 оказывается записанным число, соответствующее его длительности.

С помощью дешифратора 14 определяется соответствие этого числа заданной установке. Если угол сдвига фаз находится в допустимых для включения пределах, то на выходе дешифратора

14 образуется логическая "1", в противном случае — логический "0". Триггеры 12 и 13 служат для защиты от ложных выходных сигналов. Емкость счетчика 7 несколько превышает максимально допустимое число, соответствующее норме.

45

55

Длительность измеряемых импульсов разности фаз и заполнякщая частота высокочастотных импульсов таковы, что, исключая небольшой интервал в окресности точки совпадения фаз, счетчик 7 переполняется. Поскольку включение синхронизатора производится в произвольный момент, то может произойти ложное срабатывание, если включение устройства произойдет непосредственно за нулевым значением разности фаз. Чтобы избежать этого, используется триггер 13 начального переполнения. При включении он устанавливается в положение 0 и логический "0" с его прямого выхода будет давать запрет на срабатывание схемы

15 совпадения до тех пор, пока не

05 6 будет цикла с переполнением счетчика 7.

В любом цикле, где имеет место переполнение счетчика 7, возможна ситуация, когда на выходе дешифратора 14 будет логическая "1", соответствующая углу сдвига фаэ, находящемуся в норме. Чтобы избежать ложного выходного сигнала, в этом случае введен триггер 12 текущего переполнения, который при переполнении счетчика 7 устанавливается в положение 1 и с его инверсного выхода поступает запрет на срабатывание схемы

15 совпадения в виде логического

"0", По окончании каждого цикла триггер 12 текущего переполнения устанавливается в положение 0 и, если в очередном цикле нет переполнения счетчика 7, триггер 12 остается в положении 0 и запрет на срабатывание устройства снимается.

С окончанием измеряемого импульса разности фаз на выходе блока 3 логики возникает логический "0", запрещакщий доступ высокочастотных импульсов на вход счетчика 7. В то же время на выходе инвертора 4 возникает логическая "1", разрешающая выработку выходного сигнала. При наличии логических "1" на всех шести входах схемы 15 совпадения, т.е. при соблюдении всех необходимых условий, на выходе схемы 15 совпадения образуется сигнал также в виде логической которьп, пройдя через схемы

ИЛИ 21 и 22 с инверсией поступает на вход формирователя 18 выходного импульса, вырабатывающего выходной импульс. В то же время логическая "1", возникающая на выходе инвертора 4, через схему ИЛИ 8 и элемент 1,0 задержки устанавливает счетчик 7 в положение О, приводя устройство в исходное состояние и подготавливая его к следующему циклу работы, который начинается с приходом очередного импульса последовательности С. Наличие элемента 10 задержки обеспечивает установку счетчика 7 в положение 0 после начала выработки выходного сигнала. Элемент 11 задержки обеспечивает в конце цикла установку в положение 0 триггера 12 текущего переполнения после установки в "0" счетчика 7, что исключает возможность ложного срабатывания устройства в цикле с переполнением счетчика 7, 1495905

40 поскольку сначала появляется запрет (логический 0 ) на выходе дешифр»тора 14 и лишь затем разрешение (логическая "1") на инверсном выходе триггера 12 текущего переполнения, Таким образом, устройство вырабатывает команду на включение в первом же периоде напряжения биений при условии, что включение устройства произошло в любой момент до наступления допустимого угла опережения совпадения фаз синхронизируемых напряжений, Или в следующем периоде напряжения биений, если включение устройства произошло в весьма узкой зоне допустимых углов.

Рассмотрим теперь случай, когда на оба входа устройства поступает одно и то же напряжение. 20

При включении питания, как и предыдущем случае, узел 9 установки "0"

1 вырабатывает единичный импульс, поступающий в виде логической "1" на второй вход схемы ИЛИ 22 с инверсией, 25 блокируя выход устройства от ложного выходного сигнала, обеспечивая на выходе схемы ИЛИ 22 с инверсией, сое диненном с входом формироватепя выходного импульса, логический "О" на вре- 3 мя установления процессов в схеме, Поскольку на оба входа устройства подается напряжение одного генератора, то на выходах формирователей 1 и 2 будет иметь место одна и та же последовательность импульсов, т,е. а = Ь. Отсюда на выходе блока 3 логики, соединенного с вторым входом (R-входом) триггера 20, имеет место логический О", т.е. С = О. В то же время при включении питания узел

19 установки вырабатывает единичный импульс (его длительность меньше длительности импульса, вырабатываемого узлом 9 установки "0"), поступающий в виде логической "1" на первый вход (S-вход) триггера 20, устанавливающий его в положение 1, При этом на прямом входе триггера 20 образуется логическая "1", которая после импульса на выходе узла 9 установки "О" через схемы ИЛИ 21 и 22 с инверсией поступает на вход формирователя 18 выходного импульса, вырабатывающего выходной импульс. Конденсатор 23 защищает схему от паразитных 55 коротких импульсов, которые могут иметь место на выходе блока 3 логики, когда нл оба входа устройства подано напряжение одногo генератора за счет неодинаковых задержек распространения сигнала соответственно в цепочках, образуемых узлами 1,3 и 2,3.

Формула изобретения

Устройство для синхронизации генераторов переменного тока, содержащее формирователи импульсов и блоки запрета по разности частот и разности напряжений с входами для подключения на напряжения генераторов переменного тока, причем ж>иоды формирователей подключены к блоку логики, а выходы блоков запрета по разности частот и разности напряжений подключены к первому и второму входам шестивходовой схемы совпадения, счетчик импульсов со счетным входом, подключенным к выходу двухвходовой схемы совпадения, первый вход которой подключен к генератору высокочастотных импульсов, а второй вход — к выходу блока логики, дешифратор с входами, подключенными к соответствующим разрядам счетчика импульсов и с выходом, подключенным к третьему входу шестивходовой схемы совпадения, схему ИЛИ, первый вход которой подключен к чет1 вертому входу шестивходовой схемы совпадения и к выходу инвертора, вход которого соединен с выходом блока логики, а второй вход схемы ИЛИ подключен к узлу установки нуля, выход же схемы ИЛИ через первый элемент задержки подключен к установочному входу счетчика импульсов и к входу второго элемента задержки,. выход которого подключен к второму входу первого статического триггера, первый вход которого соединен с первым входом второго статического триггера и подключен к выходу переполнения счетчика импульсов, второй вход второго статического триггера подключен к выходу узла установки нуля, инверсный выход первого статического триггера и прямой выход второго статического триггера подключены соответственно к пятому и шестому входам шестивходовой схемы совпадения, а также формирователь выходного импульса, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены узел установки, статический триггер, конденсатор, первая схема

ИЛИ с инверсией, вторая схема ИЛИ с

1495905

Составитель К.Фотина

Техред М;Ходанич Корректор 3. Лончакова

Редактор Е.Папп

Заказ 4279/52 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-359 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101 инверсией, причем выход узла установки подключен к первому входу дополнительного статического триггера, второй вход которого подключен к выходу блока логики и конденсатору, а выход — к первому входу первой схемы ИЛИ с инверсией, второй вход которой подключен к выходу шестивходо" вой схемы совпадения, а цыход к. первому входу второй схемы ИЛИ с инвер5 сией, второй вход которой подключен к выходу узла установки нуля, а выход — к входу формирователя выходного импульса,