Устройство для регулирования частоты энергетического агрегата Советский патент 1983 года по МПК H02P9/04 

подключены к входу прямого счета реверсивного счетчика импульсов, выходы второго и шестого логических элементов И через другую схему ИЛИ 1035770 подключены к входу обратного счета ревео|сивного счетчика,выходы переполнения которого подключены к соответствующим выходным расширителям импульсов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АГРЕГАТА, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, счетчик импульсов прямого счета, первый генератор импульсов, имеющих эталонную частоту, подключен-, ный своим выходом к счетному входу счетчика прямого счета, RS-триггер, прямой и инверсный выходы которого подсоединены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, третьи входы которых подключены к выходу второго генератора импульсоб, и одновибратор, вход котоporrf соединен с инверсным выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход - с входом начальной установки .счетчика импульсов прямого счета и R-входом RS-триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования и улучшения качества переходных процессов при регулировании частоты, оно снабжено вторым одновибратором, третьим, четвертым, пятым и шестым логическими элементами И, вторым RSтриггером, счетчиком импульсов обратного счета, третьим генератором -импульсов, реверсивным счетчиком импульсов. Двумя логическими элементаKW ИЛИ, при этом вход второго одновибратора подключен к прямому выходу формирователя прямоугольных импульсов, а его выход - к входу синхронизации записи счетчика импульсов обратного счета и к R-входу второго RS-триггера, один вход третьего элемента И под§ ключен к выходу первого генератора (Л импульсов, ДРУГОЙ - к инверсному выходу формирователя прямоугольных имс: пульсов, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов обратного счета, выход пере-. полнения которого соединен с S-входом второго RS-триггера, входы четвертоо со сд го логического элемента И соединены с выходами разрядов счетчика импульсов прямого счета и с входами параллельной синхронной записи сметчика обратного счета, выход четвертого логического элемента И соединен с Sвходом первого RS-триггера, первые входы ПЯТОГО и шестого логических элементов И подключены соответственно к инверсному и прямому выходам формирователя прямоугольных импульсов, вторые - соответственно к прямому и инверсному выходам второго RS-триггера, третьи соединены с выходом третьего генератора импульсов, выходы первого и пятого логических элементов И через одну схему ИЛИ

Изобретение относится к автоматизации режимов работы энергетических .объектов и может быть использовано для регулирования частоты напряжения электроагрегатов и передвижных электростанций.

Известны устройства для регулирования частоты энергетического агрегата, регулирующие подачу топлива в двигатель в соответствии с отклонением генерируемой частоты от номинальной которое измеряется с помощью точных цифровых методов путем отсчета счетчиком импульсов количества эталонных импульсов, поступающих на него с генератора эталонных импульсов 8 течение периода генерируемой час тоты 1 и 2 } .

Однако управление исполнительными элементами в указанных устройствах осуществляется уровнем напряжения, для чего используется аналоговый преобразователь временных интервалов, имеющих большую скважность, в пропорциональное напряжение, что обусловливает недостаточную точность и быстродействие устройств.

Наиболее близким к изобретению является устройство для регулирования частоты энергетического агрегата, содержащее формирователь прямоугопь ных импульсов, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, первый генератор импульсов, имеющих эталонную частоту, подключенный к счетному входу счетчика прямого счета, RS-триггер, прямой и инверсный выходы которого подсоединены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, третьи входы которых подключены к выходу второго генератораимпульсов, и одновибратор, вход которого соединен с инверсным выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход - с

входом начальной установки счетчика импульсов прямого счета и R-входом RS-триггера. Устройство формирует импульсы постоянной длительности на

соответствующем знаку отклонения частоты выходе со скважностью, пропорциональной отклонению регулируемой частоты от номинальной ГЗ . Однако данное устройство осуществляет регулирование только по отклонению частоты от номинала и не учитывает скорость ее изменения, что не позволяет обеспечить высокую скорость отработки кратковременных возмущающих отклонений частоты и высокого качества переходных процессов, например при резких сбросах-набросах нагрузки.

Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования и улучшение качества переходных процессов при регулировании частоты.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования частоты энергетического агрегата, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, счетчик импульсов прямого счета, первый генератор импульсов, имеющих эталонную частоту, подключенный своим выходом к счетному входу счетчика прямого счета, RSтриггер, прямой и инверсный выходы

которого подсоединены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, третьи входы которых подключены-к выходу второго генератора импульсов, и одновибратор, вход которого соединен с инверсным выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход - с входом начальной установки счетчика импульсов прямого счета и R-входом RS-триггера, снабжено вторым одновибратором, третьим, четвертым, пятым и шестым 31 логическими элементами И, вторым RS-триггером, счетчиком импульсов обратного счета, третьим генератором импульсов, реверсивным счетчиком импульсов, двумя логическими элементами ИЛИ, при этом вход второго одновибратора подключен к прямому выходу формирователя прямоугольных импульсо а его выход - к входу синхронизации записи счетчика импульсов обратного счета и к R-входу второго RS-триггер один вход третьего элемента И подклю чен к выходу первого генератора импульсов, другой - к инверсному выходу .форм1/«рователя прямоугольных импульсов, выход третьего элемента И подключен- к счетному,входу счетчика импульсов обратного счета, выход переполнения которого соединен с 5-вха дом второго -RS-TpMrrepa, входы четве того логического элемента И соединены с выходами разрядов счетчика импульсов прямого счета и с входами параллельной синхронной записи счётчика обратного счета, выход четвертого логического элемента И соединен с S-входом пёрвогх RS-триггера, пер вые входы пятого и шестого логически элементов И подключены соответственно к инверсному и прямому выходам формирователя прямоугольных импульсов, вторые - соответственно к прямому и инверсному выходам второго RS-триггера, третьи соединены с выходом третьего генератора импульсов, выходы первого и пятого логических элементов И через одну схему ИЛИ под ключены к входу прямого счета реверсивного счетчикаимпульсов, выход второго и шестого логических элементов И через другую схему подключены к входу обратного счета реверсивного счетчика, выходы переполнения которого подключены к соответствующим выходным расширителям импульсов. Выходы расширителей импульсов подключены к дополнительному устройству, осуществляющему уменьшение или увеличение подачи топлива. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняю щие принцип его работы. Устройство содержит формирователь 1 прямоугольных импульсов, npeq6paзующий синусоидальное напряжение Up, генерируемое энергетическим объектом 0 в симметричные прямоугольные импульсы (при этом может использоваться дополнительный счетный триггер - делитель на два), первый генератор 2 импульсов, имеющих эталонную частоту, включенный на счетный вход счетчика 3 прямого счета, вход начальной установки (НУ) которого соединен с выходом одновибратора , формирующего короткий установочный импульс по началу прямоугольного импульса с прямого выхода формирователя 1 (при использовании инверсного выхода формирователя 1 по заднему фронту), первый триггер 5, второй генератор 6 импульсов, первый и второй логические элементы И 7 и 8, выходные расширители 9 и Ш импульсов, а также второй одновибратор 11, формирующий короткий Установочный импульс по концу прямоугольного импульса с прямого выхода формирователя 1 (по переднему фронту при использовании инверсного выхода), третий, четвертый, пятый и шестой логические элементы И 12-15, второй RS-триггер 1б, счетчик 17 импульсов обратного счета, .третий генератор 18 импульсов, реверсивный счетчик 19 импульсов, два логических элемента ИЛИ 20 и 21, причем счетчик 17 обратного счета имеет С-вход синхронизации записи и входы параллельной синхронной записи, связанные с выходами разрядов (QJ,,, Q,. .., Q) счетчика 3, а реверсивной счетчик 19 импульсов имеет входы прямого +Т и обратного -Т счета и выходы переполнения +Р по переходу состояния счетчика из максимального состояния в нулевое при сложении и -р по переходу состояния счетчика из нулевого в максимальное при вычитании. Устройство работает следующим образом. По синусоиде контролируемой частоты формирователь 1 формирует симметричные прямоугольные импульсы с фронтами, совпадающими с переходами синусоиды напряжения через ноль (фиг.2) и периодом Т. По сигналу чс выхода формирователя 1 одновибратор Л формирует короткий импульс, производя нулевую начальную установку счетчика 3 и RSтриггера 5. В промежутке между двумя импульсами одновибратора счетчик 3 отсчитывает количество эталонных импульсов, приходящих на его счетный вход +Т с эталонного генератора 2, начиная с началыного состояния, записываемого в счетчике 3 по входу НУ (начальной установки) импульсом t одновибратора . При отсчете по количеству эталонных импульсов заданного времени соответствующего длительности полупериода номинальной частоты, сметчик 3 принимает определенное состояние, при котором на выходе схемы 13, своими входами подключенной к соответствующим этому состоянию выходам счетчика 3, появляется сигнал, перебрасывающий триггер 5 в единичное состояние. В результате на выходе триггера 5 формируется интервал- t YЭлементы И 7 и 8 по длительности полупериодов и t осуществляют срав нение генерируемого объектом регулирования и эталонного периодов и на интервале разности этих длительностей вблизи середины периода, пропускают суетные импульсы с генератора 18 импульсов через схемы ИЛИ 20и 21 на соответствующие счетные входы +Т или реверсивного счетчика 19. Счетчик 19 накапливает с учетом знака счетные импульсы по Учетным вхо дам -И и Т и в момент переполне ния по 4- или - формирует .импульс на соответствующем выходе 4-Р или -Р. Импульс расширяется в расширителях 9 или 10 до величины, достаточной для управлений исполнительным устройством, например электродвигателем, осуществляющим подгонку частоты в требуемую сторону. В случае, если частота генерируемого напряжения меньше номинального значения, счетные импульсы поступают с выхода элемента 7 на вход +1 счетчика 19 и на его выходе -fP фор мируются импульсы, поступающие через расширитель 9 на исполнительный элект родвигатель, увеличивая частоту гене рируемого .напряжения, В случае, если частота генерируемого напряжения больше номинального значения, счетные импульсы поступают с выхода элемента И 8 на вход -Т счетчика 19 и на его выходе -Р формируются импульсы, поступающие через расширитель 10 на исполнительный злектродвигатель, уменьшая частоту генерируемого напряжения. Таким образом, осуществляется пропорциональное управление исполнительным устройством регулирования подами топлива в зависимости от величины и знака отклонения частоты от номинальной величины. Для повышения быстродействия регулирования и качества переходных процессов при регулировании частоты, особенно при резких колебаниях частоты, например при сбросах - набросах нагрузки, необходимо наличие зависимости регулируемого воздействия от скорости изменения частоты (первой производной). Для этого по окончанию первой половины (t, tр, ..4 ) одновибрйтор 11 формирует короткий импульс, который устанавливает в нулевое состояние управляющий триггер 16 и переписывает в счетчик 17 содержимое счетчика 3 соответствующее в этот момент времени длительности первого полупериода генерируемой частоты. Поступающие после этого на вход счетчика 1 импульсы уменьшают его состояние, и в момент перехода через нулевое состояние на выходе -Р счетчика 17 формируется импульс, перебрасывающий триггер 16 в единичное состояние. В результате счетчик 17 во втором полупериоде отсчитывает интервал времени t, tf,,.,., равный длительности первого полупериода. Этот интервал отформировывается на выходах триггера 16 и сравнивается с длительностью второго полупериода элементами И И и 15, через которые на интервале разности этих величины пропускаются счетные импульсы с генератора 18 на соответствующие входы +Т или -Т накопительного счетчика 19. Таким образом, определяется разность между первой и второй половиной периода Т, т.е. величина изменения частоты на интервале в половину периода Т. В соответствии со знаком той разности в количестве, пропорциональном ее величине и частоте генератора 18 импульсов, счетные импульсы поступают 6 счетчик 19, накапливаясь а нем с .учетом ранее поступившего количества и знака (т.е. канала ч-Т или -Т) импульсов. Поэтому накопленная в счетчике 19 сумма характеризует как отклонение частоты от номинала, так и скорость изменения частоты. 6 случае нарастания частоты (уменьшения периода ) счетные импульсы поступают с выхода элемента И 15 через элемент ИЛИ 21 на вход -Т накопительного счетчика 19, уменьшая его содержимое и корректируя таким образом регулируемую частоту в сторону уменьшения. В случае спада частоты (увеличения периода) счетные импульсы (фиг. поступают с выхода элемента И Т че рез элемент ИЛИ 20 на вход +Т нак пительного счетчика 19, увеличивая его содержимое и корректируя таким образом регулирование в сторону уве личения частоты. При этом счетные импульсы с элементов И 1 или 15 могут поступать только вблизи начал периода Т, &а счет чего поступление счетных импульсов на входы счетчика 19 с элементов И 14, 15 и 7, 8 раздельно во времени, Соотношение зависимости по откло нению от номинала и по производной частоты определяется соотношением частот генераторов 6 и 18. В отдельных, случаях генераторы 6 и 18 могут заменяться одним общим генератором или генератором с делителем или генератором 2, который при необходимости может быть дополнен делителем. Крутизна общей итоговой характеристики регулирования определяется, кроме частот генераторов, емкостью 708 счетчика 18, а по каналам ff или if также длительностью импульсов, формируемых расширителями 9 и 10. Генераторы импульсов 6 и 18 не требуют высокой точности и стабильности генерируемой ими частоты, так как эти отклонения их частот лишь в незначительной степени сказываются на крутизне регуляторной характеристики; Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с присущей цифровым устройствам высокой точностью формировать управляющие импульсы постоямной длг1тельности, достаточной для воздействия на исполнительное устройство с частотой следования, превышающей частоту генерируемого напряжения и пропорциональной как отклонению частоты от номинального значения, так и скорости изменения частоты, чем обеспечивается повышение скорости отработки возмущающих отклонений частоты от номинальной и улучшение качества переходных процессов. Устройство может быть выполнено а серийно выпускаемых интегральных хемах, являющихся функциональными злами приведенной структурной схемы.

Фие.2