Корректор напряжения

 

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

Союз . Советских

Социалистических

Республик >974546

В. А. Бабушкин и M. Я. Каплан (72) Авторы изобретения

r »

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт электроагрегатов и передвижных электростанций (71) Заявитель (54) КОРРЕКТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к регулиро- ванию возбуждения синхронных генераторов.

Известны регуляторы возбуждения синхронных генераторов, содержащие трансформатор фазового компаундирова- 5 ния и корректор напряжения, включающий в себя пороговый элемент, выход .которого присоединен непосредственно к исполнительному органу (1 1.

Недостатком таких корректоров является то, что зона их работы приходится на вершины синусоиды напряжения, где она вследствие зубцовых гармоник наиболее искажена, что снижает точность поддержания напряжения. Приме15 нение же релейного принципа управления исполнительным элементом, т. е. отсутствие зоны пропорционального регулирования, значительно снижает ус то тойчивость системы регулирования.

Для повышения точности и получения эоны пропорционального регулирования может быть использовано устройство, 2 построенное по принципу формирования импульсов, длительность которых пропорциональна мгновенному, амплитудному значению напряжения (2 ).

Недостатком этого устройства является зависимость от значения частоты.

Наиболее близким к предлагаемому является широтно-импульсное устройство для регулирования напряжения генератора переменного тока, содержащее генератор импульсов, счетчик, схему анализа состояний счетчика, датчикпреобраэователь, состоящий из известных устройств преобразования переменного напряжения в пропорционально зависимое напряжение и постоянного напряжения в пропорционально зависимый временной интервал, два инвертора и две схемы совпадения (3 ).

Недостатком указанного устройства является невысокое быстродействие, обусловленное преобразованием априорной информации о состоянии объекта (переменное напряжение преобразуется

974546 этом вход порогового элемента соединен со входом формирователя прямоугольных импульсов, являющегося входом устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема корректора напряжения; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит формирователь прямоугольных импульсов 1 по переходу синусоиды контролируемого напряжения через ноль, пороговый элемент 2, образующий входную синусоиду на заданном уровне амплитудного значения напряжения и формирующий по этому порогу прямоугольные импульсы (см. фиг. 2а), генератор тактовых импульсов 3 с делителем частоты 4, две схемы совпадения 5 и 6, включенные на логическую схему ИЛИ, счетчик импульсов 8, имеющий вход начальной установки, управляемый схемой начальной установки 9, и счетный вход Т, реверсивный счетчик 10, имеющий входы прямого счета синхронизации записи информации по входам 0О. .. D схему начальной установки 11, синхронизирующей запись начального состояния в счетчик 10, делитель на два 12 (один счетный триггер) логическую схему И 13, схему анализа 14 состояния счетчика 10 и выходную схему совпадения 15.

Принцип работы устройства заключа35 ется в вычислении с помощью счетчика

10 отклонения величины амплитуды напряжения U> от номинального значения

Uд,„. Достигается это формированием из полуволны синусоиды по заданному порогу прямоугольного импульса. Величина порога Uä должна быть выбрана или номинальной амплитуды из соотношения

Т, +Т>= g (см. фиг. 2а), т. е.

Оп=0 еп ы п Л/4.

Очевидно, что при таком 0п и номинальном значении Uù величина 5+ 1—

-Lj=0, а при отклонении U„„ от U ïðîпорциональна величина отклонения напряжения. Кроме того, при номинальной амплитуде напряжения эта величина всегда, равна 0 независимо от значения частоты контролируемого напряжения и от стабильности генератора тактовых импульсов 3. Далее в зависимости от величины 75+ „- Т, отсчитанной в пер- вом полупериоде счетчиком 10, во втором полупериоде формируется пропорциональный этой величине угол начала реруиоуюшего импульса, предназначенно3 4 а постоянное и при этом теряется информация о мгновенном значении напряжения).

Кроме того, точность регулирования напряжения в большой степени зависит от стабильности генератора импульсов, что в реальных условиях эксплуатации оборудования (измерение температуры, воздействие ионизирующих излучений и т. д.) не всегда обеспечивается в дол.1р жной мере.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, схему анализа состояния счетчика и три схемы совпадения, снабжено реверсивным счетчиком импульсов со входами параллельной синхронной записи, пороговым элементом, делителем частоты, делителем на дба, двумя схемами начальной установки счетчиков, формирователем прямоугольных импульсов, ло- д5- +T, обратного счета -T, и выход 6 гическими схемами И и ИЛИ и схемой анализа состояния счетчика, причем входы параллельной синхронной записи реверсивного счетчика подключены к выходам счетчика импульсов, к одному из входов которого подключена схема начальной установки счетчика, соединенная с формирователем прямоугольных импульсов-, со схемой совпадения и с выходной схемой совпадения, другой вход которой подключен к схеме анализа состояния счетчика, которая своими входами соединена с выходами реверсивного счетчика, вход которого подключен через схему начальной установки счетчика к инвертирующему выходу формирователя импульсов и к логической схеме И, другой вход которой соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий - с прямым вы„45 ходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход -соединен со входом прямого счета реверсивного счетчика импульсов, вход обратного счета которого через логическую схему ИЛИ соединен с двумя схемами совпадения, ко входу одной из которых подключен формирователь прямоугольных импульсов, второй вход которой подключен через делитель частоты к выходу генератора тактовых импульсов, подключенного так- 5 же ко входу второй схемы совпадения, другой вход которой подсоединен к прямому выходу порогового элемента, при

974546 го для поступления на исполнительное устройство и заканчивающийся по окончании второго полупериода. НеэависиjMocTb угла начала регулирующего им-! пульса от частоты контролируемого напряжения обеспечивается измерением длительности каждого полупериода этой частоты счетчиком 8 и введении этого значения каждый период в счетчик 10 в качестве его текущего исходного со- 10 стояния, а независимость от стабильности тактового генератора обеспечивается отсчетом всех временных интервалов с помощью одной и той же тактовой частоты и использованием в качест-15 ве исходного состояния счетчика 1О не фиксированной величины, а текущей, пропорциональной часто-е контролируемого напряжения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Пороговый элемент 2 по порогу Un †â€

=Ц „з1n7!4 формирует прямоугольный импульс длительностью, в .течении которого через схему совпадения 5 и схе35 му ИЛИ 7 на вход Т счетчика 10 поступает с генератора 3ng= g/йи импульсов, где tö - период следования импульсов с генератора 3. В промежутках Г„ и ., определяемых схемой И 13 как иоменты3р отсутствия импульса Г в первом полупериоде,т. е. как Т/2- у через схему !

И 13 с генератора 3 на +Т вход счет "Ю

l1 ь чика 10 поступает " импульсов. В и итоге за первый полупериод счетчик 10

35 отсчитывает п„ п -и импульсов и имеет к началу второго полупериода состо яние, зависимое от отклонения значения напряжения от номинального. В слу"

40 . чае если это отклонение равно О, счет чик 10 возвращается в исходное состояние.

Исходная установка счетчика 10 осуществляется схемой 11, формирующей по

45 началу каждого периода импульс, по которому переписывается в счетчик 10 код, хранящийся в этот момент времени в счетчике 8 и пропорциональный вели- . чине периода контролируемого напряжения. Начальная установка счетчика 10 производится раз за период импульсом со схемы начальной установки в момент, начала второго полупериода. Во втором полупериоде открывается схема совпадения 6 и импульсы с генератора 3 через 55 делитель 4 поступают на Т вход счетчика 10 и через делитель на Т вход счетчика 8. В течение второго полупеТ риода на счетчик 10 nocxynaex!n=—

2t„ L импульсов, где Т - период контролируемого напряжения; L — - коэффициент деления делителя 4, а на счетчик 8 m/2

Т

rnl2= 4> < импульсов. Во втоРом полупери4Ти оде уровнем с формирователя 1 открывается выходной вентиль 15 и на выход устройства проходит сигнал со схемы анализа 14, которая идентифицируетобласти отрицательных и положительных значений состояния счетчика 8. Таким образом, на выходе устройства появля" ется начало регулирующего импульса в момент, когда вычитающие импульсы йи» поступающие на вход Т счетчика 10, имеющего к началу второго полупериода код m/2+п +пз-п, йереводят счетчик 10 в область отрицательнйх значений.

При такой работе при номинальной .величине напряжения n +n>-n =--0 и начало регулирующего импульса появляется в момент отсчета счетчиком во втором полупериоде m/2 импульсов с периодом t<-L, т. е. совпадает с серединой второго полупериода независимо от значения периода Т и периода тактовых импульсов й„(см. фиг. 2ц). Увеличение О,„ приводит к увеличению и> и уменьшению и„+п (см. фиг. 26), в результате чего для отсчета от m/2-n +n>-n> до О потребуется меньшее количество тактовых импульсов, т. е., начало регулирующего импульса смещается влево, а сам импульс расширяется в пределе до значения Т/2.

Уменьшение U сопровождается уменьшением и 2 и увеличение п +и З, в результате чего регулирующий импульс укорачивается в пределе до нулевого значения.

Таким образом, достигается пропорциональное регулирование (импульс на выходе пропорционален отклонению Uù от номинального значения) в заданной зоне с быстродействием в один период, точностью, не зависящей от частоты тактового генератора и частоты регулируемого напряжения, заданными дискретностью регулирующего импульса и дискретностью измерения, а также крутизной и величиной зоны пропорционального регулирования. Зона и крутизна пропорционального регулирования, дискретности измерения и дискретность регулирующего импульса определяются только взаимоэависимыми характеристиками генератора тактовых импульсов

7 97454 (частота), счетчиков импульсов (емкости), делителя частоты (коэффициент деления).

Предлагаемое устройство обеспечива ет при высоком быстродействии необхо- З димую устойчивость и точность регулирования напряжения.

Формула изобретения

Корректор напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, схему анализа состояния счетчика и три схемы совпадения, о т- 1 л и ч а ю щ и " с я тем, что, с Целью повышения точности и быстродействия регулирования напряжения, устройство снабжено реверсивным счетчиком импульсов со входами параллельно" синхроннойФО записи, .пороговым элементом, делителем . частоты, делителем на два, двумя схемами начальной установки счетчиков, формирователем прямоугольных импульсов, логическими схемами И и ИЛИ и схемо" 25 анализа состояния счетчика, причем . входы параллельной синхронной записи реверсивного счетчика подключены к выходам счетчика импульсов, к одному из входов которого подключена схема на- Se вуальной установки счетчика, соединенная с формирователем прямоугольных имПульсов, со схемой совпадения и с выходной схемой совпадения, другой вход которой подключен к схеме анализа состояния счетчика, которая своими входами соединена с выходами реверсивного счетчика, вход которого подключен через схему начальной установки счетчика к инвертирующему выходу формироМ вателя импульсов и к логической схеме

И, другой вход которой соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий - с прямым выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход соединен со входом прямого счета реверсивного счетчика импульсов, вход обратного счета которого через логическую схему ИЛИ соединен с двумя схемами совпадения, ко входу одной из которых подключен формирователь прямоугольных импульсов, второй вход которой через делитель частоты подключен к выходу генератора тактовых импуль" сов, подключенного также ко входу второй схемы совпадения, друго" вход которой подключен к прямому выходу порогового элемента, при этом вход порогового элемента соединен со входом

Формирователя прямоугольных импульсов, являющегося входом устройства

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

It 684703, кл. Н 02 P 9/30, 1978.

2. Лукин Н. Н. и др. Система электроснабжения самолетов и вертолетов.

И., "Транспорт", 1966, с..166.

3. Авторское свидетельство СССР

It 369666, кл. Н 02 Р 9/30, 1971.