Синхронизатор с постоянным временем опережения

 

Использование: в электротехнике и предназначено для автоматического включения синхронных генераторов на параллельную работу с сетью. Сущность: синхронизатор дополнительно снабжен выявителем зоны сближения векторов синхронизуемых напряжений, сигнал на выходе которого появляется только в зоне углов 180° 5 360°; в синхронизаторе предусмотрен запрет выдачи команды на включение генераторного выключателя в случае насыщения интегратора при малых частотах скольжения, но обеспечивается формирование команды прибавить частоту первичного двигателя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 J 3/40, 3/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4915576/07 (22) 06.12,90 (46) 07.06.93. Бюл. ¹ 21 (72) А.Е.Церковный и В.И.Демин (56) Авторское свидетельство СССР

N. 126937, кл. Н 02 J 3/42, 1959.

Авторское свидетельство СССР

N 884034, кл. Н 02 J 3/42, 1980. (54) СИНХРОНИЗАТОР С ПОСТОЯННЫМ

ВРЕМЕНЕМ ОПЕРЕЖЕНИЯ (57) Использование, в электротехнике и предназначено для автоматического включения синхронных генераторов на паралИзобретение относится к электроэнергетике и предназначено для автоматического включения cMHxpOHHblx генераторов на параллельную работу с сетью.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия работы синхронизатора.

На фиг.1 представлена структурная схема синхронизатора; на фиг.2 — временные диаграммы его работы. Индексы при напряжениях сигналов соответствуют номерам блоков синхронизатора. Диаграммы представлены для трех возможных вариантов работы синхронизатора:

1 — частота скольжения в больше допустимой щдоя, И вЂ” частота скольжения лежит в допустимой области иЪ< ввдоп.

i (! — частота скольжения существенно меньше допустимой, ok< вз yon генератор близок к "зависанию".

„„5Q„„1820442 А1 лельную работу с сетью. Сущность: синхронизатор дополнительно снабжен выявителем зоны сближения векторов синхронизуемых напряжений, сигнал на выходе которого появляется только в зоне углов 180 < д <360 ; в синхронизаторе предусмотрен запрет выдачи команды на включение генераторного выключателя в случае насыщения интегратора при малых частотах скольжения, но обеспечивается формирование команды "прибавить частоту" первичного двигателя. 2 ил.

Синхронизатор содержит блок 1 преобразования угла между векторами синхронизируемых напряжений в напряжение постоянного тока, первый 2, второй 3, третий 10, четвертый 11 и пятый 12 пороговые органы, выявитель 4 зоны сближения векторов синхронизируемых напряжений, первый трехвходовый 5, двухвходовый 6 и второй трех входовый 15 логические элементы И, первый 7 и второй 16 одновибраторы, интегратор 8, логический элемент НЕ 9. первый 13 и второй 14 триггеры, 17 — цепь включения генераторного выключателя, 18 — вход "Прибавить частоту".

Синхронизатор работает следующим образом.

Напряжение 01 постоянного тока, пропорциональное углу между векторами синхронизируемых напряжений, с выхода блока преобразования 1 поступает на входы первого 2 и второго 3 пороговых органов. имеющие установки срабатывания U» и 0д. соответственно. Сигналы на выходах поро1820442 говых органов 2 и 3 появляются пДи выполнении условий 01<0», 01<012. Уставки срабатывания выбираются так, что 0»=2012.

Одновременно напряжение 01 поступает и на выявитель 4 зоны сближения векторов синхронизируемых напряжений, то есть зоны, где угол д между указанными векторами, измеренный по кратчайшему пути, уменьшается по абсолютной величине, На фиг, 2 зоне сближения векторов соответствуют ниспадающие участки ломаной — диаграммы напряжения Uj. Это напряжение .уменьшается в .зона углов д от 180 до

360О, Поступая на входы элементов И 5 и 6, напряжение U4 готовит эти элементы к пропусканию на свои выходы сигналов с выходов пороговых органов 2 и 3. По заднему фронту импульса 04 запускается первый одновибратор 7, который генерирует импульс

07 длительностью т1. 20

Поведение пороговых органов 2 и 3 представляет интерес только в зоне углов д от 180 до 360О, где создаются условия для работы элементов И 5 и 6, При снижении напряжения 01 ниже ус- 25 тавки 0» срабатывает первый пороговый орган 2, который через элемент И 5 перево- . дит интегратор 8 в режим заряда. Напряжение Ов íà его выходе начинает увеличиваться с постоянной скоростью на- 30 растания.

При дальйейшем снижении напряжения U< до значения 01<012 срабатывает второй пороговый орган 3, который через элемент И 6 переводит интегратор 8 в ре- 35 жим разряда, прекращая режим его заряда путем запирания элемента И 5 с помощью элемента НЕ 9. Разряд интегратора 8 продолжается до окончания импульса U4 с выхода выявителя 4. Постоянная разряда 40 интегратора принимается равной постоян-, ной заряда.

Если частота скольжения велика (в> в до.), то напряжение на выходе интегратора не успевает увеличиться до значе- 45 ния Ов2, равного уставке срабатывания третьего 10 и четвертого 11 пороговых органов — зона I на фиг. 2, Команда 17 на включение генераторного выключателя не подается, Напряжение уставки Ugz выбирается таким, чтобы при и а д«. напряжение Ов на выходе интегратора 8 за время изменения угла от 11 до 12 удовлетворило условию Ов >0 . Знак равенства в этом 55 условии имеет место при в =в д«. В свою очередь, дополнение угла д» до угла д12, выбранное равным дополнению угла .д12.до

360 и заданное с помощью уставок О», U12 выбирается таким, чтобы выполнялось условие: д12 — д» = 360 — д12 — о я дсп. вкл ° (1) где гъкл — время включения генераторного выключателя, Если в < аЪдол. — зона II на фиг, 2, — то к моменту времени, когда угол д приблизится к д12 напряжение UB на выходе интегратора 8 превысит уровень Ов2 и вызовет срабатывание третьего 10 и четвертого 11 пороговых органов.

Третий пороговый орган 10 фактом своего срабатывания фиксирует выполнение условий синхронизации по частоте скольжения. По переднему фронту напряжения Ою переводится в единичное состояние первый триггер 13, который подает разрешающий потенциал на первый вход элемента И 15.

После прохождения углом д значения д12 интегратор 8 переводится в режим разряда, напряжение 08 на его выходе уменьшается ниже уставки Uaz и вызывает срабатывание четвертого порогового органа 11, который подает разрешающий потенциал на второй вход элемента И 15. На третий вход этого элемента поступает разрешающий потенциал с инверсного выхода второго триггера 14, поэтому сигнал U» пройдет на цепь 17 включения генераторного автомата с временем ton= Te n, Одновибратор 7, запущенный по заднему фронту импульса U4 с выхода выявителя

4, спустя время т1 произведет обнуление инвертора 8 и триггеров 13, 14.

При йЪ«N s д«. — зона III на фиг.2— напряжение Ов на выходе интегратора 8 может превысить уровень насыщения Ов1, которому приравнивается уставка срабатывания пятого порогового органа l2, Напряжением Utz второй триггер 14 переводится в единичное состояние. На его прямом выходе появляется высокий потенциал

014, которым запускается второй одновибратор 16, формирующий команду прибавить частоту длительностью rz, Одновременно исчезает высокий потенциал на инверсном выходе триггера 14, благодаря чему блокируется прохождение сигнала с выхода порогового органа 11 через элемент И 15. Если бы блокировка отсутствовала, то синхронизатор подал бы команду на генераторный

1 выключатель, с временем опережения ton .

Очевидно, что ton >ton HB Время тз пребывания интегратора 8 в зоне насыщения. 3а счет явления насыщения возможно возникновение еще одной ошибки, которая, кстати, присуща аналогу. После снижения

1820442

Uc

Ur напряжения 0з до нуля интегратор, побывавший в состоянии насыщения, будет находиться в режиме разряда. Напряжение Ue может стать отрицательным и исказить расчетный процесс заряда интегратора в следу- 5 ющем цикле работы синхронизатора, Для исключения этого явления интегоатор принудительно обнуляется первым одновибратором 7 после прохождения углом д значения 360 . 10

Таким образом, предлагаемый синхронизатор с постоянным. временем опережения позволит уменьшить ошибки, возникающие при синхронизации, и следо- . вательно, возмущения, вносимые в сеть при 15 включении генератора на параллельную работу, При этом уменьшится ущерб, нанесенный ответственным электроприемникам, которые предъявляют высокиетребования к качеству электрической энергии. 20

Формула изобретения

Синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий блок преобразования угла между векторами синхронизируемых напряжений в напряже- 25 ние постоянного тока, четыре пороговых органа, интегратор и двухвходовый элемент И, причем блок преобразования угла между векторами синхронизируемых напряжений своими входами подключен к напряжени- 30 ям генератора и сети соответственно, а выходом — к входам первого и второго пороговых органов, выход интегратора — к входам третьего и четвертого пороговых органов, отличающийся тем, что, с целью 35 повышения точности и быстродействия, в него введены выявитель зоны сближения векторов синхронизируемых напряжений, пятый пороговый орган, два трехвходовых элемента И, элемент НЕ, два триггера, два одновибратора, причем выход первого порогового органа подключен к первому входу первого трехвходового элемента И, выход второго порогового органа — к первому входу двухвходового элемента И, выход блока преобразования угла между векторами синхронизируемых напряжений подключен к входу выявителя зоны сближения векторов синхронизируемых напряжений, выход которого подключен к вторым входам первого трехвходового, двухвходового элементов И и через первый одновибратор — к обнуляющим входам первого и второго триггеров и интегратора, выход первого трехвходового элемента И подключен к первому входу интегратора, выход двухвходового элемента И вЂ” к второму входу интегратора и через элемент Н Е вЂ” к третьему входу первого трехвходового элемента И. выход интегратора подключен в входам третьего, четвертого и пятого пороговых органов, выход третьего порогового органа подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго трехвходового элемента И, к второму входу которого подключен выход четвертого порогового органа, выход пятого порогового органа подключен к единичному входу второго триггера, прямой выход которого подключен к входу второго одновибратора, а инверсный выход — к третьему входу второго трехвходового элемента И, выход которого подключен к цепи включения генераторного выключателя, выход второго одновибратора подключен к входу "Прибавить частоту" регулятора частоты вращения первичного двигателя, приводящего во вращение гене рато р.

1820442

Составитель В. Демин

Техред M. Mîðråíòàë Корректор Н. Гунько

Редактор

Производственно-издательский, комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 2034 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5