Автоматический синхронизатор с постоянным углом опережения Советский патент 1984 года по МПК H02J3/42 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике включения синхронных генераторов на параллельную работу, и может быть использовано при синхрОЕ1Изации генераторов переменного тока, входящих в состав передвижных электроагрегатов и электростанций.

По основному авт.св. № 961045 известен автоматический синхрониз тор с постоянным углом опережения содержащий два формирователя прямоугольных импульсов, включенные на входы логического элемента неравнозначности, два одновибратора, четыр .логических элемента ЗАПРЕТ (НЕТ), два Rf;-триггера, схему совпадения, а также выходой D-триггер, при этом выход элемента неравнозначности подклйчен к входам первого одновибратора и первых двух логических элементов ЗАПРЕТ (НЕТ), к вторым входам которого подключен выход первого одновибратора, выход первого логического элемента ЗАПРЕТ (НЕТ)подключен к П-входу первого pfi-триггера, к FI-входу которого подключен выход второго логического элемента ЗАПРЕТ (НЕТ), который подключен и к :-входу выходного D-триггера, к С входу которого подключен выход первого кГ)-триггера, к входу второг одновибратора и к первым входам третьего и четвертого логических элементов ЗАПРЕТ (НЕТ) подключен выход первого RR-тригера, выход второго одновибратора подключен к вторым входам третьего и четвертого логических элементов ЗАПРЕТ (НЕТ), выходы которых подключены соответственно к Б- и В-входам второго RS-триггера , выход которого подключе к входу схемы совпадения, второй вход которой является входом разрешения на синхронизацию, выход схемы совпадения подключен, к D-входу выходного D-триггера Т. .

К недостаткам известного синхронизатора относится то, что при его использовании длительность времени синхронизации достигает одного периода биений, т.е. при малых скольжениях достигает значительных величин а также низкая точность при малых .скольжениях, обусловленная тем, что ошибка по углу включения может достигать величины, близкой к величине угла опережения. В частности, при очень близйих величинах частот синхронизируемых напряжений (зависании) длительность времени синхронизации может оказаться сколь угодно большо а ошибка по углу включения может иметь величину, равн,та расчетному углу опереясения.

Цель изобретения - сокращение времени синхронизации и повышение точности включения.

Поставленная цель достигается тем, что синхронизатор дополнительно содержит третий одновибратор, третий Нб-триггер, два дополнительных логических элемента ЗАПРЕТ (НЕТ), причем выход первого RP-триггера подключен к неравнозначным входам дополнительных логических элементов ЗАПРЕТ (НЕТ) и через, третий одновибратор к вторым их входам, выходы дополнительных логических элементов ЗАПРЕТ (НЕТ) соединены соответственно с R- и S-входами третьего НБ-трих гера, схема совпадения подключена третьим входом к инверсному выходу третьего RS-триггера, при этом прямой выход третьего КЗ-триггера является выходом устройства для подгонки частоты.

На. фиг. 1 представлена структурная схема втоматического синхронизатора с постоянным углом опережения; на ф.иг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Синхронизатор содержит два формирователя 1 и 2 прямоугольных импуль сов, логический элемент 3 неравнозначности, первый одновибратор 4, два логических элемента ЗАПРЕТ (НЕТ 5 и б, первый RS-триггер 7, D-триггер 8, второй одновибратор 9, два логи еских элемента ЗАПРЕТ (НЕТ) 10 и 11, второй чп-триггер 12, схему 13 совпадения, третий од-новибратор 14,два дополнительных логических элемента ЗАПРЕТ (НЕТ) 15 и 16 и третий RS-триггер 17.

Синхронизатор работает следующим образом.

Формирователи 1 и 2 обеспечивают преобразование синусоидальных напря жений Up и -и,, одноименных фаз синхронизируемых напряжений в прямоугольные импульсы. Логический элемент 3 неравнозначности выделяет импульсы разности фаз ( df) длитель ностью t между передниг./1и и между задними фронтами прямоугольных импульсов. Ширина этих импу.льсов соответствует разности фаз синхронизируемых напряжений. По переднему фронту импульса разности фаз однови ратор 4 формирует импульс шириной tgg, соответствующей заданному углу опережения. Импульс одновибратора сравнивается с импульсом разности фаз д1/). Сравнение происходит на элементах ЗАПРЕТ (НЕТ) 5 и 6,

выполняющих операции |лЧ/Ы

и с.,

on . (йЧЧо/.1 соответственно, где UI-Q, заданный угол опережения, соответпричем при |й41 Ы,

ствуюгций t.

OR IT -. .. 1 1 .- %,

импульсы поступарот с выхода элемент, 6 на ,Я-вход, а при импульо. поступают с элемента 5 на п--вход RS-триггера и триггер устанавливается в единичное состояние. Момент перехода триггера 7 из состояния логического нуля в логическую едини цу соответствует достижению заданно угла опережения. Обратный переход триггера 7 из единичного состояния в нулевое происходит при переходе л4 через oLf.„ , но уже после момента с.овпадения фаз. Таким образом, на прямом выходе триггера 7 формируется импульс, передний фронт которого совпадает с моментом времени, когда лУ становит ся меньше otj, . По переднему фронту импульса с прямого выхода триггера одновибратор 9 формирует импульс шириной, соответствующей заданной максимально допустимой разности частот синхронизируемых напряжений Интервал времени tj, в течение которого/d4/ oipj, (фиг, 2), характеризующий длительность периода биени я следовательно, и разность частот flf, сравниваетс я с заданным значением этого интервала . Сравнени производится на элементах. ЗАПРЕТ (НЕТ) 10 и 11 каждый период биений причем при t 062 импульсы Шири ной tpg2 - t поступают с выхода элемента 11 на н-вход, а импульсы шириной , поступают с элемента.10 на з-вкод RS-триггер 12 и триггер устанавливается в еди ничное состояние. Величина t связа на с и Т соотношением 2 7Г 27ГЛ f - период биений} где Т 5 л{ - разность частот. Таким образом, переход RS-триггера 12 из состояния логического нуля в. логическую единицу соответствует ситуации, когда величина разности частот синхронизируемых напряжений становится меньше предельно допустимой, а из состояния логической единицы в логический нуль - ситуации, когда величина разности частот синхронизируемых напряжений больше максимально допус тимой. В результате состояние триггера 12 характеризует область нахож дения текущего значения разности частот. Контроль величины скольжения с целью выявления малых скольжений и формирования сигнала на под гонку частоты в этих случаях осуществляется элементами 14-17. По переднему фронту импульса с прямого выхода триггера 7 одновибратор 14 формирует импульс юирнной, соответствующей вешанной минимально допустимой разности частот синхронизируемых напряжений Интервал времени t, пропорциональный разности частот 4f , сравнивается с i-ogj. Сравнение производится на элементах ЗАПРЕТ (НЕТ)15 и 16 .каждый период биений, причем при + Ьд ., импульсы шириной (пч поступают с выхода элек- ента i6 на R-вход, а при -t . tfja а импульсы шириной t - 06 5 поступают с элемента 15 на S-вход HP-триггера 17 и триггер устанавливается в единичное состояние. Нахождение RP-триггера 17 в состоянии логической единицы соответствует ситуации, когда величина разности частот синхронизируемых напряжений меньше минимально допусткКтОй, Сигнал с прямого выхода RS-триггера по.цается на исгтолнительное устройство, осьтцествляющее подгонку частоты. Подгонка частоты может осуществляться как вверх, так и вниз (предпочтительно вверх, так как в этом случае при включении агрегат не попадает в обратную мощность) до тех пор, пока триггер 17 не перейдет в состояние логического нуля. Переход триггера 17 из состояния лохической единицы в состояние логического нуля соответствует ситуации, когда величина разности частот синхронизируемых напряжений больше минимально допустимой. При нахождении текущего значения разности частот в области от-минимального до максимального допустимого значения или подгонке область длительность времени синхронизации и точность включения оптимальны. При этом триггер 17 в состоянии логической единицы, а триггер 12 в состоянии логического нуля (прямые выходы). Тогда через схему 13 совпадения единичные сиг налы с прямого выхо.да триггера 12 и инверсного выхода триггера 17 подаются на D-вхЬд выходного D-триггера 8 при наличии на третьем входе схемы совпадения внешнего разрешения на синхронизацию (вход 3). В результате по переднему фронту импульса с триггера 7 выходной D-триггер может перейти в единичное состояние только при единичном уровне на его D-входе, т.е. в случае разрешающего состояния RS-триггера 12 и RS-триггера 17. Такая ситуация может быть только в заданном диапазоне раз«ости частот при наличии внешнего разрешения. Обратный переход триггера 8 в исходное (нулевое ) состояние происходит на его R-входе одновременно с триггером 7. Предлагаемая структура синхронизатора обеспечивает возможность его самостоятельного использования при всех значениях разности частот синхронизируемых напряжений. При разности частот больше максимально допустимой величины в устройстве автоматически формируется запрет на синхронизацию и включения генератора не происходит. При разности частот меньше минимально допустимой также происходит запрет на синхронизациго до тех пор, пока разность wacTOT не войдет в за,цанную область, тогда вьадается сигнал на подгонку частоты. Это уменьшает длительность

времени синхронизации и повышает точность при включении агрегатов на параллельную работу.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНХРОНИЗАТОР С ПОСТОЯННЫМ УГЛОМ ОПЕРЕЖЕНИЯ по авт.св. 961045, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени синхронизации и повышения точности включения, он снабжен ВхоО Входг ВходЗ третьим одновибратором, третьим RPтриггером, двумя дополнительными логическими элементами ЗАПРЕТ (НЕТ), причем выход первого RP-триггера подключен к неравнозначным входам дополнительных логических элементов ЗАПРЕТ (НЕТ) и через третий одновибратор к вторым их входам, выходы дополнительных логических элементов ЗАПРЕТ (НЕТ) соединены соответственно с R- и г -входами третг-его В8-триггера, схема совпадения подключена третьим входом к инверсному выходу третьего ps-тригера, при этом прямой выход третьего PS-триггера является выходом устройства для подгонки частоты.S (Л 05 ел CD СЛ

Вш ад2.