Устройство для формирования синхронизирующего сигнала

 

»945952

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 09. 12. 80 (2! ) 3213204/18-21 с присоединением заявки Рй(23) П риоритет (51)М. Кд.

Н 03 K 1 /17

5кударстинный квинтет

СССР но лелем нзебретеннй н отнрытнй

Опубликовано 23. 07. 82. Бюллетень М 27

Дата опубликования описания 25.07.82 (53) УДК 681. .326.35 (088.8) Н .Н. Прокопенко, E.È. Старченко, М.В. Напрасник, Ю.А. Валюкевич и А.В. Беляев . (ЮЛОЗКАЯ

РЛ Т)".11 7 0Всесоюзный научно-исследовательский, проектно4 ХНИЧБ".,КМ конструкторский и технологический институт . щ л110ТЕ); электровозостроения (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИНХРОНИЗИРУЮЩЕГО

СИГНАЛА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системе управления электровозами переменного тока.

Известно синхронизирующее устрой- ство, предназначенное для синхрони.зации работы оборудования с,питающей сетью, включающее синхронный двигатель, работающий в режиме однофазного синхронного компенсатора и гасящий искажение участка кривой напряжения питающей сети за счет собственной инерционности (1).

Недостатком этого устройства является наличие вращающихся и трущихся частей, низкие энергетические показатели, ненадежность, вибрация, шум, высокая стоимость.

Наиболее, близким по технической сущности является устройство синхронизации тиристорного преобразователя, содержащее трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с входом фильтра, выход которого соединен с выходным формирователем f2).

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не обладает до" статочно высокой помехоустойчивостню.

В случае потери контакта пантографв с контактным проводом на несколько полупериодов питающей сети на выходе выходного формирователя наблюдаетсл переходный процесс. Нормальная .работа устройства синхронизации при этом нарушается, что приводит к сбоям в системе управления электровозом. При восстановлении контакта. узел формирования выходного сигнала также выходит на рабочий режим весьма длительное время. Это связано с процессами перезаряда конденсаторов фильтра высоких частот.

20 Цель изобретения - повышение по- . мехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования синхронизирующего сигнала, содержа9459 щее трансформатор, фильтр и выходной

Формирователь, вход которого соединен с выходом фильтра,. введены датчик контакта, коммутатор и генератор тактовых импульсов, выход которого соеди- s нен с одним из,входов фильтра, другой вход которого подключен через коммутатор к вторичной обмотке трансформа", тора, первичная обмотка которого через датчик контакта соединена с управ-,t0 ляющим входом коммутатора.

На .Фиг. 1 приведена структурная схема устройства для формирования синхронизирующего сигнала; на фиг.2— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит трансформатор . 1, датчик контакта 2, коммутатор 3, фильтр 4, включающий резистор 5, кон денсаторы 6- 13, коммутатор 14, выход- щ ной Формирователь 15, генератор 16 тактовых импульсов, пантограф 17 и контактный провод 18.

Устройство работает следующим образом. H

При наличии контакта пантографа 17 с проводом 18 во вторичной обмотке трансформатора 1 индуцируется ЭДС.

На вход фильтра 4 через коммута"oð 3 подается напряжение, форма которого повторяет форму напряжения пи0 ающей сети. Фильтр 4 обеспечивает фильтрацию высокочастотных гармоник, обусловленных переходными процессами в контактном проводе. Следует отметить, что использование в качестве фильтра

4 коммутируемых фильтров позволяет на частотах f = 50 Гц обеспечить коэффициент прямоугольности амплитудночастотной характеристики, близкий к единице. Под действием генератора

16 тактовых импульсов конденсаторы

6-13 фильтра 4 подключаются к общей шине на строго определенное время поочередно слева направо. Если частота коммутации равна частоте входного на пряжения 50 Гц, то каждый из конденсаторов 6- 13 фильтра 4 запоминает мгновенное значение первой гармоники U1, <> питающей сети (фиг. 2а)

50 в момент коммутации. В результате на выходе фильтра 4 наблюдается аппроксимированное ступенчатой функцией синусоидальное напряжение первой гармоники. Количество ступенек и их высота зависит от количества конденсатора 6- 13 в фильтре 4. При необходимости шумы квантования могут быть уменьшены до в;-..сьма малых уровней.

52 4

Для этого следует увеличить число конденсаторов в фильтре 4.

Выходное напряжение фильтра 4 поступает в выходной формирователь 15, который в частном случае представляет собой нуль-орган. В моменты перехода отфильтрованной первой гармоники U (фиг. 2б) через ноль формирователь 15 формирует импульс, поступающий в систему управления тиристорным преобразователем. Так как фильтр 4 обладает высокими селективными свойствами, провалы напряжения питающей среды не приведут к изменению временного положения выходных сигналов устройства.

Предположим теперь, что в момент времени „ произошел обрыв контакта пантографа 17. Датчик 2 выдаст сиг-. нал, коммутатор 3 разорвет цепь между вторичной обмоткой трансформатора 1 и входом фильтра 4. В результате верхние обкладки конденсаторов

6- 13 фильтра 4 окажутся изолированными от общей шины (входное сопротивление формирователя 15 должно быть достаточно большим).

Так как при t (t 1 (фиг. Za) каждый конденсатор 6-13 фильтра 4 заряжен до мгновенного напряжения первой гармоники U < <> (фиг. 2а), измеренного в момент подключения его нижней обкладки к общей шине, то обрыв цепи. питания первичной обмотки трансформатора 1 не приведет к исчезновению выходного напряжения фильтра 4. Коммутация конденсаторов 6- 13 по-прежнему продолжается генератором 16. Фильтр 4 ,при t y t (фиг. 2б) превращается в автономный генератор переменного на ряжения, фаза которого совпадает с фазой напряжения питающей сети. В результате работа выходного формирователя 15 (фиг. 2в) не изменится. Он будет так же, как и до обрыва контакта, выдавать импульсы в момент перехода напряжения сети через ноль.

Время t0, в течение которого фильтр 4 обеспечивает нормальное функционирование устройства, зависит от качества изоляции конденсаторов

6- 13 фильтра. Как показывает зксперимент, при использовании в устройстве конденсаторов типа КБГ численные значения t0 лежат в пределах 0,5-2 ч.

Таким. образом, при обрыве контакта предлагаемое устройство обеспечивает формирование сигналов, синхронных с сетью, в течение времени, из леряемого сотнями и тысячами периодов си5 945 нусоиды с частотой 50 Гц. Следовательно, кратковременный режим обрыва контакта не влияет на работу системы управления электровозом, При t = tg (фиг. 2а б) контакт пантографа 17 восстанавливается. Однако переходный процесс затухает очень быстро. Это можно объяснить тем, что напряжение на каждом из конденсаторов 6- 13 фильтра 4 при t < с 0 и с t практически одно и то же.

Следовательно, разрядных токов в устройстве не возникает. Поэтому переходный процесс будет кратковременным.

В режиме обрыва контакта предлагаемое устройство длительное время формирует сигналы, синхронные с сетью только при условии, что частота генератора 16 постоянна, а фаза напряжения сети не изменяется. Если в 20 качестве генератора 16 использовать кварцевый генератор, то, как показы вает эксперимент, после обрыва контакта пантографа 17 начинается медленная рассинхронизация фаз напря- 23 жения сети и напряжения на выходе фильтра 4, причем скорость изменения разности фаз 0, q и Ug (фиг. 2а,б) зависит от стабильности генератора

16 и лежит в пределах 30

Ы 1щ ап. гРад

Поэтому, если время обрыва контакта измеряется несколькими периодами, 35 то дрейфом В t(y)g можно пренебречь.

Датчик контакта 2 может быть связан как с первичной, так.и с вторичной обмоткой трансформатора (показано пунктиром на фиг. 1).; Во втором слу40 чае роль датчика 2 может выполнять

952 6 нуль-орган, который размыкает ключ коммутатора 3 всякий раз, когда мо-. дуль напряжения вторичной обмотки трансформатора 1 близок к нулю.

Предлагаемое устройство обладает повышенной помехозащищенностью за счет включения между трансформатором и фильтром коммутатора, отключающего фильтр от сети в случае потери контакта между пантографом и контактным проводом или провала кривой питающего напряжения.

Формула изобретения

Устройство для формирования синхронизирующего сигнала, содержащее трансформатор, фильтр и выходной формирователь,. вход которого соединен с выходом фильтра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены дат" чик контакта, коммутатор и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов фильтра, другой вход которого подключен через коммутатор к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого через датчик контакта соединена с управляющим входом коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Капустин А.Д., Копанев А.С., Лозановский А.Л. Особенности устройст,-.. ва и эксплуатации электровоза ВЛ8оР.

1"1., 1979, с. 58.

2. Писарев А.Л,, Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями.

М., 1975, с. 22.

94 5952

Составитель В. Потапов

Редактор А. Козориз Техред Е.Харитончик Корректор Ю. Макаренко

Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5348/73

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4