Импульсный синхронизатор Советский патент 1985 года по МПК H02J3/42 

Изобретение относится к автоматическому управлению синхронными дви гателями с быстродействующими (например, тиристорными) выключателями и может быть использовано в устройствах синхронизации двигателей в трехфазной электрической сети. Известны устройства для автоматической синхронизации синхронных двигателей с электрической сис-гемой, которые основаны на преобразовании синхронизирующих напряжений в напряжение биений, а затем измерений амплитуды и частоты биений l и Щ Однако известные устройства характеризуются невысокой точностью выявления момента совпадения фаз синхронизируемых напряжений, что сн жает качество переходного процесса при синхррнизации двигателей с системой-. НаиЬолее близким к предлагаемому является устройство импульсной синхронизации синхронных генераторов, содержащее входной блок с двумя формирователями импульсов постоя ной длительности, передний фронт которых совпадает с началом положительного полупериода каждого из нап ряжений, включенными на напряжение генераторов и сети, выходы которых соединены с входами логической схемы И входного блока, блок включения состоящий из блоков контроля частоты генератора и сетц, каждый из которых содержит формирователь вспо могательных импульсов, промежуточную лог ическую схему ИЛИ, логически блок, выходную логическую схему ИЛИ в выходной цепи включения генератор ного выключателя З . Недостаток известного устройства заключается в том,что выявление момента совпадения фаз и частот нап ряжений генератора и сети возможно на ограниченном интервале времени;, обусловленном длительностью импульсов формирователей входного блока. При стремлении к уменьшению погрешности работы устройства следует уме шать длительность этих импульсов,. что уменьшает возможность или затягивает но времени процесс синхронизации. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия импульсного синхронизатора. Поставленная цель достигается тем, что импульсный синхронизатор. 1 4 содержащий входной блок, состоящий из двух формирователей импульсов постоянной длительности, передний фронт которых,совпадает с началом положительного полупериода напряжения, с входами для подключения на напряжения одноименных фаз сети и синхронной машины, и логической схемы И, входы которой подключены к выходам формирователей импульсов, схему ИЛИ, блок контроля частоты, содержащий формирователь вспомогателвных импульсов постоянной длительности и входной блок, снабжен дополнительными входными блоками, общее число которых выбрано равным числу фазных и линейных напряжений, входы дополнительных входных блоков служат для подключения на соответствующие одноименные фазные и линейные напряжения сети и синхронной машины, выходы входных блоков соединены с входами схемы ИЛИ, в каждьй блок дополнительно введены два формирователя импульсов, передний фронт которых совпадает с началом отрицательного полупериода, и схема И, входы которой соединены с выходами этих формирователей, в блок контроля частоты дополнительно введен D-триггер, стробирующий вход D -триггера подключен к выходу формирователя импульсов, передний фронт которого совпадает с началом отрицательного полупериода, информационный вход D -триггера подключен к выходу формирователя вспомогательных импульсов постоянной длительности, который подключен к формирователю импульсов, передний фронт которого совпадает с началом положительного полупериода, входной блок выполнен в -виде схемы И,входы которой соединены с выходом D -триггера, и промежуточной схемы ИЛИ. На фиг. 1 изображена схема устройства применительно к синхронному двигателю на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. Многоканальный импульсный синхронизатор (фиг. 1) состоит из нескольких, например из шести идентичных входных блоков 1-6, каждый из которых содержит формирователи импульсов 7-8, срабатьгеающие при переходе через ноль положительной полуволны напряжения, и формирователи импульсов 9 и 10, срабатывающие при 3 переходе через ноль отрицательной полуволны си1 хронизуемых напряжений логические схемы И 11 и 12, входы которых соединены с выходами соответствуюп(их формирователей, а выходы схем И всех входных блоков подключаются на входы промежуточной схемы ИЛИ 13, выход формирователя первого входного блока, срабатываю щего по отрицательной полуволне нап ряжения двигателя (Е), подключен к вспомогательному формирователю 14 блока контроля частоты 15, выход этого формирователя соединен с информационным входом D -триггера 16 а стробируюп;ий вход D -триггера с выходом формирователя, срабатываю щего по началу положительной полуволны Е, выход D -триггера 16 подключается на один из входов схемы И 17, другой вход которой подключе к выходу промежуточной схемы ИЛИ. Устройство работает следующим образом. При переходе напряжений, подавае мых на входы блоков 1-6 через ноль формирователи 7-10 зтих блоков вырабатывают импульсы (фиг. 2 и фиг. При совпадении импульсов на входах хотя бы одной из схем И 11 и 12 входных блоков импульсы с выхода этой схемы через промежуточную схему ИЛИ 13 поступают на один из входов схемы И 17 в цепь включения выключателя 1Я. Если в этот момент на другой вход схемы И 17 поступает импульс с блока контроля частоты 15, то на выходе схемы И 17 выдаетс импульс на включение выключателя. Многоканальность устройства позволя ет повысить быстродействие синхронизации, так как выявление момента синхронизации напряжений двигателя и сети производится многократно за один период изменения напряжения сети (число таких выявлений опреде ляется числом входных блоков),а так же точностью синхронизации за счёт уменьшения длительности импульсов формирователей входных блоков (на фиг. . и 3 длительность импульсов равна 0,01 периода). В импульсном синхронизаторе неодинаковость частот синхронизируемых напряжений приводит к тому, чт импульсы с формирователей входного блока смещаются относительно друг друга щагами. Длина шага однока04 4 нального устройства определяется вы-ражением-ы р 5 где Tq - период одного из синхронизируемых напряжений, частота которого выще; S - скольжение одного синхронизируемого напряжения относительно другого. При увеличении скольжения длина шага увеличивается, поэтому при длительности импульсов формирователей меньшей длины шага возможно перескакивание импульсов о Это явление иллюстрируется на Лиг. 2 на примере фазы А. Так, если в первом периоде импульс вырабатывается в начале отрицательной полуволны Ед, выход формирователя 10 опережал соответствуюп;ий импульс U д (выход формирователя 8), то в следующем периоде за счет того, что частота напряжения Е меньше частоты напряженияU, этот импульс отстает (фиг. 2). При этом переход от опережения к отставанию не сопровождается совпадением импульсов по времени и, следовательно, срабатыванием устройства, хотя за этот промежуток времени имело место совпадение фаз синхронизируемьк напряжений. Описанное явление снижает быстродействие синхронизатора. Повьш1ение быстродействия устройства возможно за счет увеличения длительности импульса. Однако, как известно, погрешность импульсного способа выявления совпадения фаз, равная длине импульса, снижает точность работы устройства синхронизатора. Предлагаемое устройство выполнено многоканальным. Многоканальность устройства обеспечивается подключением его к фазным и линейным напряжениям синхронизируемых источников. Для многоканального устройства длина шага определяется выражением € -i г -(-5 где п - число импульсов в периоде. Увеличение числа импульсов приводит к уменьшению длины шага Согласно изобретению, в устройстве число импульсов в периоде принято равным 12, что обеспечивает формирование штульсов в начале положительной и отрицательной полуволн всех фазных и линейных напряжений трехфазной системы (фиг, 2),

На фиг, 2 видно, что в данном случае совпадение импульсов на схемь И за заданное время синхронизации имело место в блоке 6,где происходит выявление совпадения фаз синхро низируемых источников по напряжению

ЕАС АсОтсутствие многоканальности в

устройстве не позволило бы выявить за время- Т совпадение фаз синхронизируемых напряжений. Таким образом появление импульсов на выходе промежуточной схемы ИЛИ 13 в ситуации, изображенной на фиг„ 2jобеспечивается шестым входным блоком, импульс на выходе этой схемы показан на . фиг. 2Ь.

Появление импульса на выходе промежуточной схемЬ ИЛИ определяет условие (одного из двух) включения выключателя, второе условие связано с блоком контроля частоты.

Контроль частоты производится один раз в период следуюхцим образом

Вспомогательный формирователь 14 импульсов в начале отрицательного полупериода напряжения Ед фор1дарует импульс постоянной длительности

(фиг, 3), поступающий на информационный вход D-триггера 16, на стрбирующий вход D-триггера поступает импульс с формирователя 10.(фиг, 3) срабатывающего в начале положительного полупериода напряжения Ед, Длительность импульса с формирователя 14 выбрана такой, что при допустимой разности частот напряжения ид и напряжения Е { (фиг, 3) он своим задним фронтом перекрывает стробирующий импульс с формирователя 10, что, с свою очередь, приводит к появлению логической единицы на выходе триггера 16 (фиг, 3), который соединен с выходом схем И 17 в цепи включения выключателя.

Таким образом, предложенный многоканальный импульсный синхронизатор обеспечивает быстродействие и высокую точность совпадения фаз напряжения сети и синхронизируемого двигателя, при этом обеспечивается высокое качество переходного процесса, а также исключается возможность подачи сигнала включения выключателя при величине скольжения синхронизируемых напряжений больше допустимого. Кроме того, устройство обладает унификацией элементов, что расширяет область применения данного синхронизатора в устройствах противоаварийной автоматики.

1140204

ПА I/AC s УВА c %

в IE,

C AC

ИМПУЛЬСНЫЙ СИНХРОНИЗАТОР, содержащий входной блок, состоя1Ц11й из двух формирователей импульсов постоянной длительности, передний фронт которых совпадает с началом положительного полупериода напряжения с входами для подключения на напря,жения одноименных фаз сети и синхронной маржны, и логической схемы И, входы которой подключены к выходам формирователей импульсов, схему ИЛИ, блок контроля частоты, содержащий формирователь вспомогательных импульсов постоянной длительности и выходной блок, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, синхрониза тор снабжен дополнительными входными блоками, общее число которых выбрано равным числу фазных и линейных напряжений, входы дополнительных входных блоков служат для подключения на соответствующие одноименные фазные и линейные напряжения сети ;И синхронной машины, выходы входных блоков соединены с входами схемы ИЛИ, в каждый входной блок дополнительно введены два формирователя импульсов, передний фронт которых совпадает с началом отрицательного полупериода, и схема И, входы которой соединены с выходами этих формирователей, в блок контроля частоты дополнительно введен р -Триггер, W стробирувдийвход D -триггера подклюс чен к выходу форм1фователя импульсов, передний фронт которого совпадает с началом отрицательного полупериода, информационный: вход Т) -триггера подключен к выходу формирователя вспомогательных импульсов постоянной длительности,, который подключен к о ю формирователю иютульсов, передний фронт которого совпадает с началом о положительного полупериода, входной 4 блок выполнен в виде схемы И, входы которой соединены с выходом D чтриггера,и схемы ИЛИ.