Устройство для стабилизации частоты автономного источника питания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичес ких

Республик (и.7397ОЗ (61) Дополнительное к авт. свид-sy

I (22) Заявлено 29-1177 (21) 2549696/24-07 (Я)и. кл. с присоединением заявки Йо

Н 02 Р 9/42

Государственный комитет

СССР

rio делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДИ 621. 316.,726:621,311а,69 (088,8) Опубликовано 05.06.80. Бюллетень Ио 21

Дата опубликования описания 06.06.80! (72) Авторы изобретения

Г,А, Крикунчик, В.А, Белоновский и В.A. Тихомиров (71) Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАПИИ ЧАСТОТЫ

АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Изобретение относится к преобра=

)зовательной технике и представляет собой устройство для стабилизации частоты, предназначенное для авто- . номных источников питания с повышенными требованиями к качеству электроэнергии, Известна автономная система с приводом переменной скорости, содержащая высокочастотный генератор, который вращается от привода переменной частоты вращения. К генератору подключается статический преобразователь частоты (СПЧ), Форма выходного напряжения СПЧ не обеспе-. чивает требований к качеству элект-, рической энергии, поэтому к выходу

СПЧ подключен электромашинный фильтр: асинхронный двигатель (АД), на валу которого находится генератор стабильной частоты и напряжения с малым коэффициентом нелинейных искажений, Изменение частоты вращения генератора стабильной частоты при неизменной частоте и величине напряжения Ка выходе СПЧ определяется величиной скольжения АД при изменении нагрузки. Для стабилизации частоты вращения необходимо соответствующим образом изменять частоту и напряжение на выходе СПЧ, Для поддержания частоты вращения генератора с требуемой точностью к системе подключают цифровые регуляторы частоты,.Известны цифровые частотные регуляторы частоты вращения, построенные на основе отсчета числа импульсов в единицу времени и сравнения полученного в результате отсчета числа импульсов в единицу времени с заданным (1). Разность в. цифровом виде является величиной пропорциональной ошибке системы автомати,ческого регулирования, Чиспо, характеризующее разность частот„ записьтвается в устройство памяти, где хранится до следующего сравнения. Записанное в устройстве памяти числа преобразуется s аналоговый сигнал, воздействующий через усилительное звено на объект регулированияпривод. В этом случае требуется время измерения, в течение которого регулятор не реагирует на изменение скорости (мертвое время). Это сни«. жает динамические свойства регуля TOOPB„

739703

Автономный источник питания состоит из генератора 3. с приводом переменной скорости, статического преобразователя 2 частоты, на выходе

20 которого установлен электромашинный

Известно также устройство для

I стабилизации частоты автономного источника питания, построенное на основе непрерывного счета разности числа импульсов от стабильного источника частоты и числа импульсов от датчика частоты вращения (2)Ä

Это устройство содержит синхронизирующий блок на входе, реверсивный счетчик, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу управляемого делителя частоты, к второму входу которогб подключен задающий блок, Органом сравнения в таком регуляторе является реверсивный счетчик, на один вход которого подаются им пульсы от датчика частоты вращения, на другой — импульсы спорной частоты. Опорная частота вырабатывается генератором эталонной частоты и по"ступает на вход управляемого делителя частоты, С помощью задающего устройства коэффициент деления управляемогo делителя частоты устанавливается таким, чтобы частота на его выходе была пропорциональна заданнбй частоте вращения .привода. Разность заданной и действительной частот,, зафиксированная реверсивным счетчиком, поступает в цифровом виде на вход преобразователя код-аналог, а з атем через усилительное звено на объект регулирования, Разность частот в реверсивном счетчике манжет быть выражена только целым числом импульсов, Поэтому при разности частот в 1 Гц разность„. записанная в реверсивном счетчике, будет изменяться на 1 единицу в 1 с, Дпя увеличения быстродействия требуется применение высокочастотных датчиков частоты вращения-, что при водит к снижению надежности и увеличению стоимости оборудования.

Бель изобретения — улучшение динамических характеристик устройства, Этб достигается тем, что устройство для стабилизации частоты автономного источника питания„ состоящего из высокочастотного генератора с приводом переменной скорости, преобразователя частоты на выходе генератора и электромашинного фильтра, содержащее синхрониэирующий блок на входе, реверсивный счетчик, генера" тор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу управляемого делителя частоты, к второму входу которого подключен задающий блок,сйабжено задатчиком эталонной длительности, задатчиком допустимого отклонения частоты, блоком за держки и блоком сравнения. При этом выходы синхронизирующего блока подключены на вход задатчика эталонной

"длительности и на вход эадатчика допустимого отклонения частоты, На другие входы этих блоков подключен

66

4 выход генератора эталонной частоты.

Выходы задатчика эталонной длительности и эадатчика допустимого отклонения частоты подключены на входы блока сравнения, Выход блока сравнения подключен к реверсивному счетчику и входу блока задержки ° Выход блока задержки включен на вход блока сравнения, а выход реверсивного счетчика - на вход управляемого делителя частоты, выход которого служит для подключения к управляющему частотой входу преобразователя частоты, На чертеже приведена схема авто« номного источника питания с устройством для стабилизации частоты, .фильтр, состоящий из асинхронного двигателя 3 и генератора 4 стабильной частоты, устройство для стабилизации час« тоты содержит блок 5 синхронизации . для преобразования синусоидального напряжения генератора 4 в импульсное напряжение малой длительности по переходу через ноль положительной и отрицательной полуволн синусоидального напряжения. С выхода блока 5 импульсы, соответствующие переходу через ноль положительной полуволны напряжения, поступают на . вход задатчика 6 эталонной длитель- ности, Задатчик эталонной длительности определяет частоту стабилизации, С выхода генератора 1 импульсы, соответствующие переходу через ноль отрицательной полуволны напряжения, поступают на вход эадатчика 7 допустимого отклонения частоты, Длительность импульса с выхода задатчика

7 определяется заданной точностью поддержания частоты генератора 4.

Сигналы с выхода задатчиков 6 и 7 поступают на блок 8 сравнения. устройстно для стабилизации частоты содержит также блок 9 задержки, реверсивный счетчик. 10, управляемый делитель 11 частоты, задающий блок.

12, генератор 13 эталонной частоты.

В зависимости от результата сравнения с выхода блока 8 поступает импульс на шину с гажения или на шину вычитания, реверсивного счетчика 10, Сигнал с реверсивного счетчика 10 измейяет соответствующим образом коэффициент деления управляемого делителя 11 частоты. Так как изменение частоты генератора 4 определя» ется изменением скольжения асинхронного двигателя 3 и не превышает

103, то задающим блоком 12 обеспечивается коэффициент деления, соответствующий работе генератора на холостом ходу, при этом реверсивный

739703 счетчик 10 находится в состоянии нулевого счета, Генератор 13 эталонной частоты подключен. к управляемому делителю 11 частоты, задатчику 6 эталонной длительности и задатчику 7 допустимого отклонения частоты, При прохождении импульса с выхода блока сравнения по шине сложения или шине вычитания запускается блок 9 задержки, который запрещает прохождение импульсов с блока 8 сравнения до щ тех пор, пока не будет отработан системой прошедший импульс.

Работает устройство стабилизации следующим образом.

При снижении частоты вращения генератора 4 спад импульса задатчика эталонной длительности приходит после прохождения импульса с задатчика 7, и с выхода блока сравнения

- на шину сложения поступает импульс„

Этот импульс поступает на реверсивный счетчик 10 и блок 9 задержки, Реверсивный счетчик увеличивает своЕ содержание на единицу. Коэффициент деления управляемого делителя час.тоты уменьшается, и выходная частота его, поступающая на СПЧ, увеличи- . вается. Частота вращения генератора

4 увеличивается. При поступлении им пульса на блок 9 задержки вводится временной запрет на прохождение им- ЗО пульсов с блока 8 сравнения. Йосле .отработки системой прошедшего на реверсивный счетчик 10 имнульса запрет снимается, При преэышении частоты вращения генератора 4 заданный З спад импульса задатчика 6 эталонной длительности приходит раньше импульса с задатчика 7, и с выхода блока

8 сравнения поступает импульс, Этот. импульс поступает на шину вычитания ц» реверсивного счетчика 10 и блока

9 задержки. Реверсивный счетчик уменьшает свое содержание на единицу. Коэффициент деления управляемого делителя частоты увеличивается, и

его. выходная частота, поступающая на

СВК, уменьшается. Частота вращения генератора 4 уменьщается. Блок 9 задержки работает аналогично отработке уменьшения частоты, Если спад импульса задатчика 6 эталонной длительности приходит в момент, совпадающий с наличием импульса на выходе задатчика 7, то на выходе блока

8 сравнения импульсы отсутствуют.

Выходная частота управляемого делиуе- 5 ля ll частоты при этом не меняется, и частота вращения генератора 4 на1 ходится в требуемом диапазоне., Предложенное устройство отличается большей надежностью и высоким быстродействием, Если известное (2) устройство отрабатывает отклонение в 1 Гц за 1 с, то предложенное"то же отклонение отрабатывает за

10 мс.

Формула изобретения устройство для стабилизации час.тоты автономного источника питания, состоящего из высокочастотного, генератора с приводом переменной скорости, преобразователя частоты на выходе генератора и электромашинного фильтра, содержащее синхронизирующий блок на входе,.реверсивный счетчик, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу управляемого делителя частоты, к второму входу которого подключен задающий блок, а т л ич а ю tq е е с я тем, что, с целью. улучшения динамйческих характеристик устройства, оно снабжено эадатчи- ком эталонной длительности, задатчиком допустимого отклонения частоты,. блоком задержки и блоком сравнения, причем выходы синхронизирующе го блока подключены на вход задатчи» ка эталонной длительности и на вход задатчика допустимого отклонения частоты, на другие входы которых подключен выход генератора эталонной частоты, выходы задатчика эталонной длительности и задатчика допустимого отклонения частоты подключены на входы блока сравнения, выход которого подключен к реверсивному счетчику и входу блока задержки, выход блока задержки включен .на вход блока бравнения, выход реверсивного счетчика » на вход управляемого де- лителя частоты, выход которбго служит для подключения к управляющему частОтой входу преобразователя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Богорад Г,З., Киблицкий В„В, Пифровые регуляторы и измерители скорости, М,,"Энергия," 1966, с. 86, 2. Богорад Г.3., Киблицкий В.В, Пифровые регуляторы и измерители скорости. K.,"Ýíåðãèÿ," 1966, с. 96.

739703

Закаэ 2955/49 1ираж 783

IIHHHIIH ГосударСтвенного комитета СССР по делам иэойретеннй и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаУшскаЯ наб,, Д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент., г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель К, Фотина

Редактор Т. Загребельная Техред И,Петко Корректор Е, Папп