Устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности Советский патент 1983 года по МПК H02P9/04 H02J3/46 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования частоты и активной мощности электро агрегатов, предназначенных как для автономной, так и для параллельной работы. . Известно устройство, осуществляю щее статическое регулирование.частоты и активной мощности припарал1лельной работе электроагрегатов-, с.о держащее измерительные органы активной мощности и отклонения частоты от номинальной, усилительный орган, состоящий из магнитных усилителей, и исполнительный орган, содержащий электродвигатель. Усилительный орган суммирует получаемое на выходе измерительного органа нап ряжение, пропорциональное отклонению частоты от номинальной, и напря жение, пропорциональное активной мощности,отдаваемой электроагрегатом В .зависимости от величины и знака этой суммы осуществляется управление исполнительным электродвигателем, регулирующим подачу топлива в двигатель. Точность и бы родействие подобных устройств невысоки, .так как изменение отклонения частоты в них осуществляется аналоговыми методами, имеющими низкое быстродействие и точность. Суммирование .производства с недостаточной точностью и низким быстродействием поскольку осуществляется аналоговым принципами. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматического регу лирования частоты и активной мощности содержащее формирователь прямоугольны импульсов, генератор импульсов эталонной частоты, RS -триггер, счетчик импульсов, два логических элемента одновибратор, генератор импульсов и два дополнительных счетчика импульс с соответствующиг/ш импульсными расши рителями pi . Это устройство обеспечивает высо кую точность и быстродействие регул рования частоты в автономном режиме работы, не позволяя однако осуществ лять распределение нагрузок при пар ллельной работе, в частности, не по воляет осуществлять статическое ретудирование частоты и активной мощности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности, содержащее формирователь прямоугольных ш шульсов,R5 -три ггер, счетчик импульсов, выход коеторрго подключен к S -входу RS -тригге ра, генератор импульсов эталонной частоты, подключенный к счетному входу счетчика импульсов, одновибра тор, включенный наR -вход RS-триггера и на вход начальной установки счетчика импульсов, генератор импульсов, два логических элемента Н, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, второй выход,первого элемента И .соединен с инверсным выходом R5 -триггера, второй вход второго элемента И - с прямым выходом Кб-триггера, третий - с выходом одНовибратора, а выходы элементов И через соответствуквдие дополнительные счетчики подсоединены к выходным расширителям импульсов, снабжено измерительным преобразователем мощности, управляемым одновибратором, схемой совпадения и инвертором, причем выход измерительного преобразователя мощности подсоединен к одному из входов управляемого одновибратора, другой вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов, и с одним из входов схемы совпадения, другой вход которой соединен с выходом управляемого одновибратора, а выход схемы совпадения подключен ко входу одновибратора и через инвертор - к третьему входу первого логического элемента И. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы. Устройство содержит измерительный преобразователь 1 активной мощности, который по значению тока 3 и напряжения (I одним из известных способов формирует на своем выходе уровень напряжения, пропорциональный величине.активной мощности, формирователь 2 прямоугольных импульсов, формирующий пр.ямоугольные импульсы по синусоиде .напряжения Неуправляемый одновибратор 3, формирующий по Запускающему сигналу импульс, длительность которого пропорциональна величине напряжения на управляющем входе (выход . измерительного преобрг.,зователя 1) , схему 4 совпадения, инвертор 5, счетчик б импульсов,-к счетному входу Т которого подключен генератор 7 импульсов эталонной частоты, а ко входу начальной установки (НУ) счетчика б подключен выход одновибратора 8, KS -триггер 9, дополнительный генератор 10 импульсов, соединенный своим выходом с входами логических элементов И . 11 и 12, выходы которых через соответствующие дополнительные счетчики 13 и 14 подключены к выходным импульсным расширителям 15 и 16. На фиг.1 приведен также вариант выполнения управляемого одновибратора, -выполненного на операционном уси;1ителе 17, запускающем конденсаторе 18, конденсаторе 19, на резисторах 20-22, которые совместно с конденсатором 19 и величиной опорного напряжения И определяют начальную длитель ность выходного импульса (при Ug,0) и величину статизма {зависимость дли тельности выходного импульса от вели чины U g ) , Устройство для регулирования част ты и активной мощности работает следующим образом. По переднему фронту импульса с формирователя-2 запускающая емкость 18 формирует запускающий импульс (фиг.2), который создает на инвертирующем входе операционного усилителя положительный уровень, создавая на его выходе отрицательный уровень ограничиваемый диодом до значения, близкого к нулю. При этом через пред варительно заряженную емкость 19 на неинвертирующем входе усилителя созидается отрицательный уровень и начи нается разряд емкости 19 через резистор 22. При разряде емкости 19 до значения (Uon вх неинвертир ющем входе на выходе усилителя 17 вновь возникает положительный уровень. Таким образом, отформировывает ся импульс 5 , длительность которого пропорциональна U ц при U p :const(Uon используется источник с отрицательны напряжением), т.е. пропорциональная величине активной мощности. При этом с увеличением значения UBX (оп +Llpx уменьшается и L увеличивается т.е. , где Р - активная мощность, К - коэффициент пропорциональности. Сформированный таким образом импульс 2 вместе с входным импульсом Т/2 пос тупает н.а схему 4 совпадения, на выходе которой формируется импульс дли тельностью Т/2 - Z (из входного импульса Т/2 вырезается ). По переднему фронту импульса с вы хода схемы 4 совпадения одновибратор 8формирует короткий импульс, производя начальную установку счетчика б и RS -триггера 9 ., В промежутке между двумя импульсами одновибратора 8 счетчик б считывает количества эталонных импульсов, проходящих на его счетный вход Т с эталонного генератора 7, начиная с начального состояния, записываемого в счетчике б по входу НУ импульсов с одновибратора В При отсчете заданного времен и сигналомс выхода счетчика 6 R5-триггер 9устанавливается в состояние логической единицы Сравнение,длительности входного импульса у/2-КР с эталонным значением осуществляется элементами И И и 12. В случае, если длительность измеряемого импульса меньше эталонного значения Т/2эт, то элемент. И 11 пропускает счетные импульсы от конца полупериода Т/2 до установки триггера 9 в состояние логической единицы, и счетчик 13 накапливает импуль.сы. Если длительность входного импульса Т/2-КР больше эталонного значения Т/2эт определяемого исходным и конечньпи состояниями счетчика б, то элемент И 12 пропускает счетные импульсы до установки .R5 -триггера в состояние логической единицы до конца полупериода Т/2 и счетчик 14 их накапливает. В момент достижения заданного количества импульсов, которое вместе с частотой дополнительного генератора определяют крутизну зависимости регулирующего воздействия на исполнительное устройство, например электродвигатель, от величины разности частот, соответствующий счетчик 13 и 14 формирует импульс, который расширяется в расширителе импульсов 15 и 16 до оптимальной для управления исполнительным электродвигателем величины. Этот импульс поступает на исполнительное устройство, осуществляющее подгонку частоты в соответствую|Щую сторону. Таким образом, устройство осуществляет подгонку частоты генерируемого напряжения до значения его полуперио1и ггл : гчг1п. jtw 1 - I Т/2 Т/2э-г +t, откуда + да КР, , + 2КР, где 1 - генерируемая частота, т.е. частота ± регулируется таким образом, что ее период Т связан прямо пропорциональной зависимостью с величиной активной модности Р и при увеличении Р частота f уменьшается, а закон регулирования и график нагрузочной характеристики в этом случае описывается уравнением Т-Тэт. - , и, следовательно, является статическим законом регулирования. При обычных величинах наклона в нагрузочной характеристике в несколько процентов эта характеристика с высокой точностью повторяет характеристику i -i + 5Р где :-L J -1 А-Т ЭТ-ТЗ S - величина статизма (приЗб5% характеристики отличаются не более, чем на 0,01% от величины f), следо- . вательно,предлагаемое устройство взаимозаменяемо и -с .устройствами, работающими по закону f-{ +SP, и осуществляет статическое регулирование частоты и активной мощности, т.е. позволяет осуществлять регулирование частоты и активной мощности при параллельной работе электроагрегатов. Коэффициент статизма в предлагаемся. устройстве определяется крутизной зависимости между длительностью импульса и величиной Ир,соответствующей значению Р, формируемой измерительным преобраэователем мсхцности. При этом осуществляется импульсное управление исполнительным устройством импульсами заданной длительности со скважностью, пропорциональной отклонению частоты

от заданной оптической характеристики, что обеспечивает устойчивое регулирование частоты и активной мощности с высбкой точностью и быстродействием.

-УСТРОПСТВО ДЛЯ ABTOMATII4EC.КОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содерхсащее формирователь прямоугольных импульсов,R5 триггер, счетчик импульсов, выход которого подключен к 5-входу RS -триггера, генератор импульсов эталонной частоты, подключенный к счетному входу счетчика импульсов, одновибратор, включенный наR -вход RS-триггера и на вход начальной установки счетчика импульсов, генератор импульсов, два логических элемента И, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, второй вход первого элалента Н соединен с инверсным выходом R6-триггера, вто- , рой вход второго элемента И - с прямым выходом RS -триггера, а третий - с выходом одновибратора, при этом выходы элементов И через соответствующие дополнительные счетчики подключены к выходным раоиирителям импульсов,, о т л и ч а ю щ е е с Я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство, снабжено измерительным преобразователем мощности, управляемым одновибре тором,схемой совпадения.и инвертором причем выход измерительного преобра- % зователя мощности подсоединен к одному из входов управляемого одновибратор а, другой вход которого сбединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов и с одним из входов схемы совпадения, другой вход которого соединен с выходом управляемого ододновибратора,и выход схемы совпаще& ния подключен к входу одновиОратбра О и через инвертор - к третьему входу первого логического элемента И.

сг

ft/A./

J5

гз

СГ W

Л/Д.2

/Z

.l

Фаъ.г