Устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности Советский патент 1984 года по МПК H02P9/04 

к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом второго одновибратора, выполненным инвертирующим, и входом третьего одновибратора и подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, причем выход инвертора подключен к входу первого одновибратора, выход третьего логического элемента ИЛИ подсоединен к второму входу пятого логического элемента И, выход первого логического элемента И - к второму входу четвертого логического элемента И, а первый вход первого логического элемента И, подключи иный к выходу управляемого одновибратора, вьтолнен инвертирующим.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЖРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, счет- чик импульсов, генератор имиульсо в эталонной частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, первый одновибратор,R5 Триггер,5 -вход которого подключен к выходу переполнения счетчика импульсов , а R-вход - к входу начальной установки счетчика импульсов к выходу первого одновибратора, управляемый одновибратор импульсов, дополнительный генератор импульсов, три логических элемента И, входы первого КЗ которых подключены соответственно к выходам управляемого одновибратора и формирователя прямоугольных импульсов, инвертор, выход которого подключен к первому входу второго логического элемента И, а вход соединен с первым входом третьего логического элемента И, при этом второй вход второго логического элемента И подсоединен к инверсному вьгходуКбтриггера, второй вход третьего логического элемента И - к прямому выходу R5 -триггера, третьи входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу дополнительного генератора импульсов, а выходы второго и третьего элементов И подключены через соответствующие дополнительные счетчики импульсов к выходным расширителям импульсов, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности по.ддержания заданной частота и распределения ак- . тивных нагрузок, устройство снабжено тремя логическими элементами ИЛИ, вторым итретьим одновибраторами, четвертым и пятым логическими элемента(Я ми И, измерителем отклонения загрузки генератора от равномерной, вьшолненным по схеме многолучевой звезды или многоугольника, компаратором напряжения, выпрямителем, причем выход |измерителя отклонения загрузки генератора от равномерной соединен с входами компаратора напряжения и со ел выпрямителя, выход которого подключен к входу управления управляемого одновибратора, выход компаратора насо пряжения подключен к первому входу со ;о - четвертого логического элемента И и первоьгу, выполненному инвертирующим, входу пятого логического элемента И, выходы четвертого и пятого логических элементов И подключены к соответствующим входам первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу инвертора, выходы второго и третьего одновибраторов подключены через второй логический элемент ИЖ к входу запуска управляемого одновибратора, выход которого подключен

Изобретение относится к автоматическому управлению режимами работы электрических систем и может быть использовано для астатического автоматического регулирования частоты при автономной работе и астатического регулирования частоты и активной мощности при параллельной работе. Известно устройство для автоматического регулирования частоты по астатическому закону, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, два логических элемента И, генератор импульсов эталонной частоты RS-триггер, одновибратор, генератор импульсов, два счетчика и два расщирителя импульсов lj . Это устройство не выполняет функций распределения активных йагрузок Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического регулирования частоты и активно мощности, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, счетчик им пульсов, генератор импульсов эталон,ной частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импуль сов, одновибратор, RS-триггер,5 йсод которого подключен к выходу переполнения счетчика импульсов, а R-вход к входу начальной установки -счет.чика импульсов и выходу одновибратора, управляемый одновибратор импульсов, дополнительный генератор импульсов, три логических элемента И, выходы первого из которых подключены соответственно к выходу управляемого одновибратора и к выходу формирователя прямоугольных импульсо .выход которого подключей к первому входу второго логического элемента И а вход соединен с первым входом третьего логического элемента И, при этом второй вход второго логического элемента И подсоединен к инверсному выходу RS-триггера, второй вход третьего логического элемента И к прямому выходу RS -триггера, третьи входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу дополнительного генератора импульсов, а выходы второго и третьего элементов И подключены через соответствующие дополнительные счетчики импульсов к выходным расширителям импульсов 2J . Известное устройство осуществляет регулирование частоты и распределение активных нагрузок по статическим нагрузочным характеристикам, в связи с чем имеет невысокую точность распределения нагрузок. Цель изобретения - повьшение точности поддержания заданной частоты и распределения нагрузок путем обеспечения астатического закона регулиро- . вания частоты и активной нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования частоты и активной мощности, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов, генератор импульсов эталонной частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, первьй одновибратор, (5 триггер,5 -вход которого подключен к вьпсоду переполнения счетчика импульсов , а R-вход - к входу начальной установки счетчика импульсов и выходу первого одновибратора, управляемый одновибратор импульсов, дополнительный генератор импульсов, три логических элемента И, входы первого из которых подключены соответственно к выходам управляемого одновибратора и формирователя прямоугольных импуль сов, инвертор, выход которого подключен к первому, входу второго логи.ческого элемента И, а вход соединен первым входом третьего логического элемента И, при этом второй вход второго логического элемента И подсоединен к инверсному входу RS-триггера, второй вход третьего логического элемента И - к прямому выходу 5-триггера, третьи входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу дополнительного генератора импульсов, а выходы второго и третьего элементов И подключе ны через соответствующие дополнитель ные счетчики импульсов к выходным расширителям импульсов, снабжено мя логическими элементами ИЖ, вторы и третьим одновибраторами, четвертым и пятым логическими элементами И, из мерителем отклонения загрузки генератора от равномерной, выполненным по схеме многолучевой звезды или многоугольника, компаратором напряжения, выпрямителем, причем выход измерителя отклонения загрузки генератора от равномерной соединен с входами компаратора напряже.ния и выпрямителя, выход которого подключен к входу управления управляемого од новибратора, вькод компаратора напря жения подключен к первому входу четвертого логического элемента И и перво му, вьшолненному инвертирующим, входу пятого логического элемента И, выходы четвертого и пятого логических элементов И подключены к соответствующим входам первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу инвертора, йыходы второго и третьего одновибраторов подключены через второй логический элемент ИЛИ к входу запуска управляемого одновибратора, выход которого подключен к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом второго одновибратора, выполненным инвертирующим, и входом третьего одновибратора и подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, при этом выход инвертора подключен к входу первого одновибратора выход третьего логического элемента 1 94 ИЛИ подсоединен к второму входу пятого логического элемента И, выход первого логического элемента И - к второму входу четвертого логического элемента И, а первьм вход первого логического элемента. И, подключенный к выходу управляемого одновибратора, вьшолнен инвертирующим. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Устройство содержит измеритель 1 отклонения загрузки генератора, выполненный по схеме многолучевой звезды или многоугольника, с числом ветвей, равным количеству агрегатов, каждая ветвь которой содержит включенные последовательно измерительньй преобразователь активной мощности Е и пропорциональное номинальной мощности генератора сопротивление Я которое является входным элементом усилителя 2, входящего в состав измерителя 1, компаратор напряжения 3, управляемый одновибратор А, который может быть выполнен например,на двух операционных усилителях с осуществляющим запуск ключевым транзистором в обратной связи первого операционного усилителя, вьтрямитель 5, выполненный, например, в виде диодного выпрямительного моста, три одновибратора 6-8, второй из которых имеет инвертирующий вход, три логических элемента ИЛИ 9-11, выход второго из которых в приведенном на фиг. 1 варианте выполнения управляемого одновибратора 4 должен быть инвертирующим, пять логических элементов И 1216, генератор импульсов эталонной частоты 17, счетчик импульсов 18, КЗ-триггер 19, дополнительный генератор импульсов 20, формирователь прямоугольных импульсов 21, формирующий прямоугольные симметричные импульсы по синусоиде напряжения , инвертор 22, два дополнительных счетчика 23 и.24 с соответствующими выходными расширителями импульсов 25 и 26. Устройство работает следующим образом. Измеритель 1 определяет величину отклонения нагрузки генератора от средней величины в соответствии со значением номинальной мощности генератора. Измеритель 1 может быть выполнен соединением по схеме многояуS1чевой звезды измерительньтх преобразо вателей мощности Е.,.Е каждого генератора с пропорциональными номинальной мощности генераторов соответствующими сопротивлениями R .. .1 В результате напряжения на сопротивлении Ry соответствует отклонению за грузки п -го генератора от равномерного значения /(Р/. При этом этот знак напряжения соответствует знакулР, Усиленное усилителем 2 напряжение, соответствующее ДР, поступает на компаратор напряжения 3 и через выпрямитель 5 на управляющий вход одновибратора 4. В результате на выходе компаратора 3 формируется логический сигнал, указывающий знак.йР ,а на вход управления управляемого од новибратора 4 подается напряжение, величина которого пропорциональна абсолютному значению дР (фиг. 2, ). Одновибратор 4 по запускающему импульсу формирует импульс (фиг. 2{) длительность которого пропорциональна величине управляющего напряжения Т.е. йР. Для этого кратковременньй запускающий импульс открьгоает ключевой транзистор, быстро разряжая таким образом времязадающий конденсатор. Заряжая затем постоянным током времязадающий конденсатор, операционный усилитель осуществляет интегрирование, формируя импульсы с линей ным передним фронтом, которые затем сравниваясь с управляющим напряжением на втором операционном усилителе отформировываются в прямоугольные импульсы с длительностью, пропорциональной управляющему напряжению. Запускающие импульсы поступают на Одновибратор 4 с элементами ИЛИ 10, формируясь одновибратором 8 и 7 по каждому (переднему и заднему) фронту импульсов с формирователя 21 (фиг. 2 ). Для формирования запускающих импульсов по обоим фронтам один из одновибраторов 7 имеет инвер тирующий вход. Таким образом, передние фронты импульсов, пропорциональных дР, совпадают с передними и задними фронтами импульсов с фррмирователя 21. Тогда, поступая на инвертирующий вход элемента И 12, эти импульсы вырезаются из начала импульсов с формирователя 21, укорачивая их, а поступая на вход элемента ИЛИ 11, добавляются к концу импульсов с фор39мирователя 21, удлиняя их. Управляемые компаратором 3 элементы И 15 и 16 при положительном знаке (генератор недогружен) пропускают на выход элемента ИЛИ 9 (фиг. 3) импульсы, удлиненные от величины, равной полупериоду генерируемой частоты (или периоду при использовании формирователяделителя) на величину, пропорциональную недогрузке генератора (SuP), а при отрицательном знаке (генератор перегружен) пропускают на выход элемента ИЛИ 9 импульсы, укороченные на величину, пропорциональную перегрузке генератораЗлР (фиг. 2). Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 9 формируется импульс длительностьюt; т/2 +5йР, где 5 - коэффициент пропорциональности. Временные диаграммы формирования импульсов на выходе элемента ИЛИ 9 приведены на фиг. 2 и 3, причем на фиг. 2 приведены временные диаграммы на случай положительного знакаДР, а на фиг. 3 - отрицательногоДР. Временные диаграммы дальнейшего прохождения импульсов после элемента ИЛИ 9 идентичны временным диаграммам аналога l . По переднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 9 Одновибратор 6 формирует короткий импульс, производя начальную установку счетчика 18 и R5-триггера 19. В промежутке между двумя импульсами с одновибратора 6 счетчик 18 отсчитывает количество эталонных импульсов, приходящих на его счетньй вход т с эталонного, генератора 17, начиная с начального состояния, записываемого в счетчике 18 по входу начальной установки НУ импульсом с одновибратора 6. При отсчете заданного времени , равного Т:5т 2, сигналом с выхода счетчика 18 R5-триггер 19 устанавливается в состояние логической единицы. Элементами И 13 и 14 о суще с твля е тся сравнение импульсовt с Jgi- В случаео элемент И 13 пропускает . / импульсы на интервале от конца импульса € до установки КЗ-. триггера 19 в состояние логической единицы, и счетчик 23 накапливает импульсы. При ьд-г элемент И 14 пропускает счетные импульсы на интервале С- С9т от установки триггера 19 в соетояние логической единицы до окончания J , и счетчик 24 накапливает импульсы.

В момент достижения заданного количества Импульсов, которое вместе с частотой дополнительного генератора 20 определяет крутизну регулирующего воздействия на дополнительное устройство, например электродвигатель, соответствующий счетчик 23 или 24 формирует импульс, который расширяется в расширителях импульсов 25 и 26 до оптимальной для исполнительного электродвигателя величины. Этот импульс поступает на исполнительное устройство, осуществляя подгонку частоты в соответствующую сторону. Импульсы поступают с соответствующегознаку разности Л 1 - t Tвыхода устройства (вых.1 или вых. 2) с частотой, пропорциональной абсолютной величине,до тех пор, пока отклонение и О не отработается до нуля. В результате устройство осуществляет регулирование частоты по

закону С -оэт

Т/2 - -5йР О,

или КлТ -«-Lb О,

где К и L, - коэффициенты пропорциональности, характеризующие крутизну зависимости по йТ и ЬР.

Вьшолнение этого неравенства (при одинаковых уставках частоты) на всех параллельно работающих генераторах возможно только при отработке в ноль. В результате осуществляется астатическое регулирование частоты и равномерная загрузка генераторов. При этом осуществляется импульсное управление исполнительным устройством импульсами заданной постоянной длительности со скважностью, пропорциональной отклонению частоты от заданной и отклонению загрузки от равномерной, что обеспечивает устойчивое регулирование частоты и активной мощности с высокой точностью и быстродействием.

зыя.г

sp

S