Автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения

 

Ofl MCAHNK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >995200 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.06.81 (21) 3304369/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл,з

Н 02 J 3/42

Гесумретеевнмй кемитет

СССР (53) УДК 621.316..729(088.8) Опубликовано 07.02.83. Бюллетень № 5 пе делам кзебретеник к еткрмтий

Дата опубликования описания 17.02.83 ф г

6 (72) Авторы изобретен.кя

В. А. Бабушкин и М. Я. Каплан

1„=

f r.

Всесоюзный научно-исследовательский и прое) тно- - конструкторский институт электроагрегатф и передвижных электростанций «ВНИИэлектроафетаж (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНХРОНИЗАТОР С ПОСТОЯННЫМ

ВРЕМЕНЕМ ОПЕРЕЖЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам автоматической синхронизации генераторов переменного тока различной частоты, в частНости генераторов с номинальной частотой 400 Гц.

Известны устройства автоматической синхронизации, работоспособные при синхронизации генераторов повышенной частоты, в которых определение момента включенИя осуществляется путем сравнения приращения разности фаз за последовательные дискретные промежутки времени с текущим значением разности фаз (1) и (2).

Недостатками данных устройств являются низкая точность при близкой к нулю разности частот синхронизируемых напряжений, сложность и недостаточная надежность, обусловленная необходимостью большого объема вычислительных операций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматической синхронизации с постоянным временем опережения, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов, соединенные с фазовым компаратором, два RS-триггеры, логические схемы И, два счетчика со схемой сравнения, 2 схемы анализа состояния счетчика и длительности периода, логическую схему ИЛИ и импульсный расширитель. При этом формирователи прямоугольных импульсов с входами для подключения на напряжения сети и генератора выходами подключены к фазовому компаратору, счетный вход первого счетчика соединен с одним из формирователей прямоугольных импульсов, входы схемы сравнения подключены с выходами 0 второго счетчика импульсов.

Устройство работоспособно как при синхронизации генераторов с частотой

50 Гц, так и повышенной частоты, когда период биений меньше времени опереже15 ния (3).

Однако указанное устройство не обладает высоким быстродействием, так как цикл его работы имеет два этапа. Первый этап длительностью не менее времени опе20 режения t „, в котором определяется длительность между двумя моментами совпадения фаз, превышающая to„, куда может входить один или несколько периодов биений, второй этап, в котором определяется момент времени с 1о„до совпадения фаз.

995200

Длительность второго этапа в оптимальном варианте может составлять один период биений.

Таким образом, устройство формирует сигнал на включение с заданным временем опережения один раз за несколько периодов биений, количество которых может быть от двух до величины, определяемой разностью частот синхронизируемых напряжений.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства до одного периода биений, независимо от разности частот.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический синхронизатор, содержащий два формирователя прямоугольных импульсов, подключенные к фазовому компаратору, два счетчика импульсов, счетный вход первого из которых соединен с одним из формирователей прямоугольных импульсов, схему сравнения, соединенную частью своих входов с выходами второго счетчика импульсов, и логическую схему И, введены накапливающий сумматор, входы которого подключены к выходам первого счетчика импульсов, вход нулевой установки соединен с входом начальной установки второго счетчика импульсов и с выходом фазового компаратора, а вход синхронизации суммирования с выходом логической схемы И, схема анализа кодовых комбинаций, входы которой соединены с выходами накапливающего сумматора и с входами схемы сравнения, одновибратор, подключенный к R-входу нулевой установки первого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен со счетным входом второго счетчика импульсов, и генератор импульсов, подключенный к одному из входов логической схемы И, другой вход которой подключен к входу одновибратора и к выходу схемы анализа кодовых комбинаций, при этом выходом синхронизатора является выход схемы сравнения.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3— временные диаграммы, поясняющие принцип его работы (на фиг. 3 обозначения временных диаграмм соответствуют обозначениям узлов на фиг. 1).

Автоматический синхронизатор содержит два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, преобразовывающие синусоидальные напряжения одноименных фаз (U„ Uz ) синхронизируемых объектов в прямоугольные импульсы, фазовый компаратор 3, формирующий короткий импульс в моменты совпадения фаз синхронизируемых напряжений, счетчики 4 и 5 импульсов со счетными входами Т и входом начальной установки (НУ), накапливающий сумматор 6 с R-входом нулевой установки и С-входом синхронизации суммирования, схему 7 сравнения, схему 8 анализа кодо10

55 вых комбинаций, логическую схему И 9, одновибратор 10 и генератор 11, формирующий высокочастотные прямоугольные импульсы.

Устройство работает следующим образом.

По количеству счетных импульсов, в качестве которых могут использоваться прямоугольные импульсы с одного из фор-. мирователей 1 или 2, отсчитанные счетчиком 5 в течение периода биений, определяется длительность периода биений (и, в одном периоде биений, и в другом и т. и.).

После этого в момент окончания одного и начала другого периода биений отсчитанная счетчиком величина длительности периода биений последовательно увеличивается в k раз, где k = 1,2,3... — любое целое число: Это продолжается до тех пор, пока не выполнится соотношение n k)ton для одного периода биений, п,4>1 „в другом и т. д. Полученные таким образом величины и k и и, k соответствуют минимальному интервалу времени между двумя моментами совпадения фаз, длительность которого не менее заданного времени опережения t«a текущий момент времени. Одновременно с начала каждого периода биений отсчитывается время, соответствующее величине п k (п, k для другого периода биений и т.д.), уменьшенное на величину, соответствующую времени опережения. Noмент достижения указанного количества импульсов соответствует моменту времени с заданным временем опережения t „, который может быть как в этом же периоде биений, так и через несколько периодов биений, в зависимости от,длительности периода биений.

Отсчет длительности каждого из периодов биений и, и, и т. п. осуществляется счетчиком 5. В момент окончания одного периода биений (фиг. 3) и начала другого накапливающий сумматор 6 сбрасывается в нулевое состояние по R,-входу импульсом с фазового компаратора 3. Логическая схема анализа кодовых комбинаций, выход которой принимает нулевой логический уровень при кодовых комбинациях накалливающего сумматора, соответствующих величинам, меньшим t „, и единичный при кодовых комбинациях сумматора, соответствующих величинам ) t выдает при этом сигнал, соответствующий (t«.

В результате этот сигнал поступает на схему И 9 и разрешает прохождение на

С-вход синхронизации сумматора импульсов с генератора Il. По первому импульсу с генератора 11 в сумматор 6 (ранее сброшенный в нулевое состояние) прибавляется число, хранящееся в этот момент в счетчике 5 (и или и, и т.п.). По второму импульсу к уже имеющемуся числу в сум; маторе 6 добавляется еще раз число со

995200

Формула изобретения

Таким образом, в сумматоре 6 постоянно хранится код, соответствующий минимальному интервалу времени между двумя моментами совпадения фаз, длительность которого не меньше заданного времени опережения 1,„в текущий момент.

Счетчик 4 по началу каждого периода биений импульсом с фазового компаратора 3 устанавливается. в исходное состояние, соответствующее заданному времени опережения (т. е. равное числу счетных импульсов, укладывающихся на интервале t, ). Поступающие на Т-вход счетчика 4 счетные импульсы увеличивают его состояние и в момент, соответствующий заданному времени опережения до совпадения фаз, состояние счетчика 4 становит- З5 ся равным состоянию сумматора 6, что фиксируется схемой 7 сравнения, в момент совпадения состояний счетчика 4 и сумматора 6 от последнего момента совпадения фаз будет отсчитано время и k — t „ (для другого периода биений и;k — t „т. п.); 40

С этого момента через время t „ наступит один из моментов совпадения фаз, так как (n k — величина, равная:, минимальному интервалу времени между двумя момента- . ми совпадения фаз, длительность которого не менее заданного времени опережения ten .

Сигнал с заданным временем опережения формируется таким образом, что каждый. период биений и при необходимости синхронизации генераторов переменного

ЗО

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР № 394890, кл. Н 02 J 3/42, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 531230, кл. Н 02 J 3/42, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР № 855855, кл. Н 02 ) 3/42, 1979.

5 счетчика 5 и т.д. до тех пор, пока не выполняется условие пай,(или и, k4 и т.п.), При появлении в сумматоре 6 кодовых комбинаций, соответствующих величинам tan, иа выходе схемы 8 анализа появляется сигнал, запрещающий прохождение импульсов с генератора ll на С-вход сумматора.

Одновременно по этому же изменению сигнала иа выходе схемы 8 анализа одновибратором .10 формируется импульс иа сброс счетчика 5,- который начинает новый цикл отсчета длительности периода биений.

Процесс суммирования сумматором 6 длится незначительное. время (для этого применяется генератор !1 с импульсами достаточно высокой частоты) по сравнению со счетными импульсами с частотой, равной частоте одного из синхронизируемых генераторов, т. е. время суммирования не влияет на точность работы устройства, а сброс счетчика 5 практически совпадет по времени с началом периодов биений. тока может быть расширен известными способами до необходимой величины и выдан на включейие соответствующей аппаратуры.

Предлагаемый синхронизатор позволяет обеспечить формирование сигнала с заданным временем опережения каждого периода биений независимо от длительностей периода биений, в том числе-и в случае, когда период биений синхронизируемых. генераторов меньше времени включения коммутационной аппаратуры генераторов, что особенно важно при синхронизации генераторов с повышенной частотой, например 400 Гц.

Автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий два формирователя прямоугольных импульсов с входами для подключения на напряжения сети и генератора, подключенные выходами к фазовому компаратору, два счетчика импульсов, счетный вход первого из которых соединен с одним. из формирователей прямоугольных импульсов, схему сравнения, соединенную частью своих входов с выходами второго счетчика импульсов, и логическую схему И, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он -снабжен накапливающим.сумматором, входы которого подключены к выходам первого счетчика импульсов, вход нулевой установки соединен с входом начальной установки второго счетчика импульсов и с выходом фазового компаратора, а вход синхронизации суммирования — с выходом логической схемы И, схемой ана- . лиза кодовых комбинаций, входы которой соединены с выходами накапливающего сумматора и с входами схемы сравнения, одновибратором, подключенным к R-входу нулевой установки первого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен со счетным входом второго счетчика импульсов, и генератором импульсов, подключейным к одному из входов логической схемы И, другой вход которой подключен к входу одновибратора и к выходу схемы анализа кодовых комбинаций, при этом выходом синхронизатора является выход схемы сравнения.

995200

Сост а в ител ь К. Фоти н а

Редактор Ю Ковач Техуеп И. Верес Корректор М. Коста

Заказ 608/39 Тираж б15 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4