Устройство для подгонки частоты одного источника напряжения к частоте другого источника напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02J3/40 

Изобретение относится к автомати зации режимов работы электроагрегатов переменного тока и может быть использовано для автоматического pe гулирован ня частоты электроагрегата с целью поддержания заданного значения частоты, для подгонки частоты электроагрегата к частоте сети и для контроля вхождения разности частот в заданную зону. По основному авт.св. № 991551 известно устройство для подгонки частоты одного источника напряжения к частоте другого источника напряжения, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов, два генера гора тактовых импульсов, счетчик об ратного счета, счетчик прямого счета, в качестве которого использован счетчик с паралхгельной синхронной записью .и синхронизацией записи,,ре глстр параллельной записи,.два одновибратора, интегратор,ДЗ-тригГор, два логических элемента И, два выходных счетчика, два выходных.рас ширителя импульсов,, причем первый генератор тактовых импульсов подклю чен своим выходом через счетный вхо счетчика импульсов к S-входу RS-три гера, которого через первый одновибратор подключен к одному из выходов первого формирователя прямоугольнььк импульсов, первый вход первого логического элемента И соединен с инверсным выходом первого . формирователя прямоугольных импульсов, второй, вход первого логического элемента И соединен с инверсным выхо7 ом КЗ-триггера, третий - с выходом второго генератора тактовых №1Г1ульсов и с первым входом второго злемепта И, второй вход второго логического элемента И соединен с пря мым выходом RS-триггера, третий его вход - с выходом первого формирователя прямоугольных импульсов, выходы каждого элемента И через выходные счетчики подсоединены к соответ ств то1Щ1М выходным расширителям импульсов, выход второго формировател прямоугольных импульсов подключен к входу начальной установки счетчика обра1 ного счета и через второй одновибратор - к входу синхронизации записи регистра и через интегратор к входу начальной установки регистра, выходы которого соединены с вхо параллельной синхронной записи счетчика импульсов, вход синхрониза ции записи счетчика импульсов пoдсоединен к выходу второго одновибратора, выходы параллельной записи регистра - к выходам счетчика обратного счетаJ счетный вход счетчика обратного счета соединен с выходом первого генератора тактовых импульсов. Известное устройство гфи оптимальном быстродействии, точности и качестве переходных процессов обеспечивает возможность подгонки частоты как к номинальному значению частоты, так и к частоте источника, с которым осуществляется синхронизация и дальнейшее включение на, параллельную работу fl. Однако известное устройство не обладает дЪстаточно широкими функциональными возможностями, в частности не позволяет определять момент вхождения в допустимую зону разности частот, в которой разрешается осуществлять включение на параллельную работу. В результате для осуществления автоматического включения на параллельную работу возникает необходимость в установке отдельных функциональных узлов, осуществляющих контроль вхождения текущей разности частот в допустимую зону .. Cufqon ). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности контроля вхождения текущей разности частот в заданную зону. Поставленная цель достигается тем, что устройство для подгонки частоты одного источника напряжения к частоте другого источника напряжения снабжено логическим злемен- . том ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого и второго логических элементов И, третьим одновибратором, инвертирующий вход которого подключен к R-входу, RS-триггера, третьим и четвертым логическим элементами И, синхронным D-триггером и пятым счетчиком импульсов, счетный вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И, вход начальной установки - к выходу третьего одновибратора, а выходы разрядов подключены к соответствующим входам четвертого логического, элемента И, выход которого подключен к D-входу синхронного D-триг31

гера и к выполненному инвертируюпщм одному из входов третьего логического элемента И, другой вход которого подсоединен к выходу логического элемента ИЛИ, причем С-вход D-триггера соединен с инвертирующим входом третьего одновибратора, а выход D-триггера является BbixoflOfi, указывающим вхождение текущей разности частот в заданную

лэону.

На фиг. 1 приведена общая функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип определения текущей разности частот и сравнение ее с заданным значени-

ем f до.

; Устройство содержит формирователи 1 и 2 прямоугольных импульсов по перекоду синусоиды U и UQ синхронизируемых напряжений через ноль, генератор 3 импульсов, соединенный со счетными входами (--Т) , счетчика 4 обратного счета и (+Т) счетчика :5. При этом выходы Qg...Qf, счетчи:Ка обратного счета соединены с вхо.дами DQ,,.D регистра, вькоды разрядов которого подключены к входам ;параллельной записи счетчика 5. Счет :чик А снабжен также входом начальiной установки (НУ|, по которому осуществляется установка счетчика в заданное состояние, счетчик 5 входом синхронизации записи С, регистр 6 - входом йачальной установки (НУ) и синхронизации записи С. Входы одновибратора 7 и интегратора - 8 объединены и подсоединены к выходу формирователя 2. Выходной сйГ нал при отсутствии Uc, т.е. импульсов на выходе формирователя. 2, .удерживает регистр 6 в исходном состоянии (нулевом), соответствующем автономному режиму работы устройства, а при наличии Ug формирует противопо ложный сигнал, определяющий режим включения на параллельную работу и разрешающий введение в регистр состояний по его D-входам.

К одному из выходов формирователя 1 подключен вход одновибратора 9.. При включении к инвертирзпощему выходу формирователя одновибратор выполняется формирующим импульс по заднему фронту, к инвертирующему входу по переднему фронту импульса с формирователя 1.

415094

RS-триггер 10 подключен своими входами к- логическим элементам И 11 и 12, подключенньм также к генератору 13 импульсов, выход элемента И 11 5 подключен через один выходной счетчик 14 к соответствующему расширителю 15, а выход элемента И 12 через другой сче,тчик 16 к импульсному расширителю 17. С выходов импульсных О расширителей 15 и 17 сигналы поступают на соответствующий выход устройства и далее на исполнительное устройство, например серводвигатель, осуществляющее подгонкучастоты в 15 соответствующую зону.

Выходы логических элементов И 11 и 12 объединяются элементом ИЛИ 18, выход которого через элемент И 19

подключается к счетному входу счетчика 20 импульсов, снабженному входом начальной установки (нулевой). Выходы счетчика подключены к входам элемента И 21, выход которого соединен с D-входом синхронного D-триг25 гера 22, С-вход которого подключен к выходу одновибратора 9 и входу одновибратора 23.

В случае исполнения одновибраторов 9 и 23 по идентичным схемам вход 30 одновибратора 23должен быть инвертирующим. Это позволяет форьшровать импульс одновибратором 23 по окончании импульса с одновибратора 9, благодаря чему происходит надежная пере-. C дача информации из счетчика 20 в триг- гер.22,.т.е. сначала записывается информация в триггер 22, а затем осуществляется начальная установка счетчика 20. Выход триггера 22 40 указывает зону, в которой-находится . jтекущая разность частот flf. В случае .(jon на .выходе ufij уровень логичес- ; кой единицы, а при uf flfyoKi - уровень логического нуля.

., Устройство работает следующим образом.

В режиме уравнивания частот, т.е. при наличии на выходе формирователя 2 импульсов, интегратор 8 формиру,р ет уровень логического сигнала (еди. ницы, например) , при котором paiSoTa регистра определяется только его остальными входами.

По переднему фронту импульса Q е формирователя 2 одновибратор 7 формирует короткий импульс, который перезаписывает в регистр 6 код, находящийся в этот момент времени в счетчике 4 обратного счета, одновременно после перезаписи устанавливая его в исходное состояние по его входу НУ и удерживая его в этом состоянии одну половину периода. Во второй половине периода сигнал по входу НУ счетчика 4 изменяется на противоположный, разрешая ему счет. За исходное состояние счетчика 4 рринимается состояние, соответствующее номинальному значению частоты. Импульс с одновибратора 7 перезаписывает коды из счетчика 4 в регистр 6, в результате чего в реги стре 6 постоянно хранится код, соответствующий текущему значению отклонения частоты f источника с напрялсением Uc от эталонного значения fg. Этот код далее используется Б качестве текущего исходного состояния сЧй-.тчика 5. При этом его состояние, фиксирующееся на выходе Р, соответствует частоте генератора 3 н выбирается таким, чтобы при нулевом отклонении fc от fg счетчик 5 от исходного состояния до фиксиру емого на его Р-выходе отсчитал количество тактовых импульсов, соответствующее номинальному значению частоты генератора В исходное состояние счетчик 5 устанавливается импульсом с одновибратора 9 по началу каждого периода fг- Одновременно этот же импульс производит установку в нулевое состояние RSтриггера 10. В промелсутке между двумя импульсами с одновибратора 9 счетчик 5 от считывает количество эталонных импульсов, приходящих на его счетный вход +Т с эталонного генератора 3/, начиная с номинального состояния, перезаписываемого в счетчик 5 с регистра 6 сигналом по входу С с одно вибратора 9. При достижении счетчиком 5 задан ного состояния на его Р-выходе формируется сигнал, устанавливающий RS-триггер 10 в состояние логической 1.. Элементы И 11 и 12 сравнивают ин тервал Т, отсчитанный счетчиком 5 с полупериодом генерируемого напряжения. В случае если , где 1 -1/f-j, элемент И 11 пропускает счет ные импульсы до установки триггера 10 в состояние 1 и счетчик 14 накапливает импульсы. Если , 96 то элемент И 12 пропускает счетные импульсы и счетчик 16 накапливает их. В момент достижения заданного количества импульсов счетчики 14 и 16 формируют импульсы, которые расширяются в расширителях 15 и 17 импулы сов и поступают на исполнительное устройство, осуществляющее подгонку частоты в требуемую сторону. В результате устройство осуществляет подгонку частоты в зависимости от величины f(-f;5-( 9)fc-f г т.е. в зависимости от разности частот синхронизируемых напряжений, и формирует исполнительные управляющие импульсы постоянной длительности и с частотой, пропорциональной разности частот . Это достигается измерением отклонения fс и г от одной и той же эталонной величины fg благодаря измерению и введению этой разности в качестве величины, корректирующей исходное состояние так, что подгонка частоты осуществляется не до величины fg, а до величины +( Для постоянного ко.нтроля за вхождением текущей разности частот uf в заданную зону f qo« используется счетчик 20, который раз за период отсчитьшает количество счетных импульсов , соответствующих разности uf.(ff4-f 2.) . Эти импульсы формируются каждый период вблизи его середины на одном из выходов элементов И 11 или 2 в соответствии со знаком разности л и поступают через элемент ИЛИ 18 и элемент И 19 на счетный вход счетчика 20 (фиг. 2). По началу каждого периода по импульсу с одновибратора 9 D-триггер 22 записывает информацию, поступающую на его D-вход, а по окончании импульса с одновибратора 9 одновибратор 23 формирует короткий импульс, осуществляющий начальную установку счетчика 20 (нулевую). По достижении счетчиком 20 заданного числа. соответствующего величине fgon, на выходе элемента И 21 становится уровень логической единицы, который поступает на инвертирующий вход элемента И 19, запрещая тем самым дальнейшее поступление счетных импульсов на счетчик 20. В единичное состояние выход элемента И 21 будет переходить только в случае, ес;;и Af /ifqor. С момента перехода единичное состояние будет сохраняться до конца периода и по началу каждого нового периода перезаписываться в D-триггер и храimjbCK в нем до начала нового периода, по которому будет вводиться новое состояние, соответствующее текуще соотношению uf . В случае uf ufgon в течение-пери да на счетчик 20 будет поступать меньшее количество импульсов .и он не будет, достигать состояния, соответствующегоВ результате в течение всего пе рирда на выходе элемента И 21 буде сохраняться неизменным состояние логического нуля. Соответственно в триггер 22 будет записываться ло гический ноль, Таким образом, при соотношении Af AfqoH на выходе (прямом) D-триггера 22 сохраняется сигнал логичес кой единицы, а при Дftaf on выход триггера 22 переходит в нулевое состояние, В режиме автономной работы, т.е в случае отсутствия напряжения Uj, 09 импульсы на выходе формирователя 2 отсутствуют и интегратор 8 формирует логический уровень, удерживаю щий регистр 6 в исходном состоянии (нулевом), что соответствует подгон-ке частоты к эталонному значению. Состояние выхода триггера 22 будет в этом случае индетифицировать области отклонения генерируемой частоты от эталонного значения, т.е. области dfgoi I fi-f- Таким образом, предлагаемое устройство обладает расшире,н.ными функциональными возможностями, обеспечивая кроме регулирования частоты в автономном режиме работы и в режиме параллельной работы также контроль вхождения разности частот в заданную зону, что позволяет исключить необходимость применения спе1щального блока для контроля вхождения разности частот в допустимую зону .при синхронизации генераторов переменного тока. Пpeдлaгae roe устройство позволяет реализацию на готовых функциональных элементах интегральных микрохем.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ ЧАСТОТЫ одаЬго ИСТОЧНИКА НАПРЯЖЕНИЯ к ЧАСТОТЕ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА НАПРЯЖНИЯ по авт.св. № 991551, о т л и;чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено логическим элементом ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно .к выходам первого и второго логических элементов И, третьим одновибра:тором, ннвертирующи вход которого подключен к R-входу RS-триггера, третьим и четвертым логическими элементами И, синхронным D-триггером и пятым счетчиком импульсов, счетный вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И, вход начальной установки - к выходу третьего одновибратора, а выходы ,разрядов подключены к соответствующим входам четвертого логического элемента И, выход которого подключен к D-входу синхронного D-триггера и к выполненному инвертирующим одному из входов третьего логического элемента И, другой вход которого (Л подсоединен к выходу логического элемента ИЛИ, причем С-вход D-триггера соединён с инвертирующим входом третьего одновибратора, а выход D-триггера является выходом, указывающим вхо :даение тзкущей разности частот в заданную зону. О1

а Af 6fdon

и.

а

тг1г

б 5

S 6f 4 fdon

- i

i 0U1.2