Корректор частоты электроагрегата Советский патент 1987 года по МПК H02P9/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим регуляторам частоты переменного напряжения, генерируемого электроагрегатом, и может быть использовано для автоматического регулирования частоты автономных источников электропитания.

Целью изобретения является повьше- ние надежности и устойчивости регули- роваиия частоты, а также повьшение быстродействия отработки больших отклонений частоты.

На фиг. J и 2 приведена структурная схема устройства; на фиг. 3-5 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Корректор частоты электроагрегата содержит одновибратор 1 (фиг. 1), вход.которого подключен к выходу фор- мирователя 2 прямоугольных импульсов, синхронизированного с напряжением электроагрегата, а выход - к R-входу RS-триггера 3 и R-входу нулевой установки счетчика 4 импульсов эталонной частоты, счетньй Т-вход которого соединен с выходом генератора 5 импульсов эталонной частоты, первый 6 и второй 7 трехвходовые логические элементы И, первые входы которых объеди- нены и подсоединены к выходу формирователя счетных импульсов, вьтолненно- го в виде генератора 8 счетных импульсов или делителя 9 частоты, входом соединенного с выходом формирова- теля прямоугольных импульсов, а вторые входы подключены соответственно к инверсному выходу RS-триггера 3 и выходу формирователя 2 прямоугольных импульсов, первый 10 и второй 11 до- полнительные счетчики импульсов, подсоединенные счетными Т-входами соответственно к выходам первого 6 и второго 7 логических элементов И, а выходами связаные каждый с входом своего расширителя 12 и 13 импульсов , вькоды которых предназначены для связи с управляющими входами при- . вода электроагрегата. Выход первого элемента 14 совпадения подключен к третьему входу второго логического элемента И и через первый инвертор 15 к V-входу разрешения счета счетчика импульсов эталонной частоты. Выход второго элемента 16 совпадения под- соединен к S-входу RS-триггера 3, а входы элемента совпадения подключены к выходам счетчикл 4 импульсов эталонной частоты. Выход формирователя

2 прямоугольных импульсов через второй инвертор 17 соединен с третьим входом первого логического элемента И 6, выходы первого и второго логических элементов И подключены соответственно к R-входам нулевой установки второго и первого дополнительных счетчиков 10 и II импульсов. Выход каждого из мультиплексоров 18 и 19 подключен к входу своего расширителя 12 и 13 импульсов, первый вход к выходу, а второй - к счетному входу соответствующего (первого 10 или второго I}) дополнительного счетчика импульсов, управляющие входы мультиплексоров объединены и соединены с выходом D-триггера 20, С-вход которого подсоединен к выходу одновибра тора I, а D-вход - к инверсному выходу третьего элемента 21 совпадения с входом, подключенным к выходам третьего дополнительного счетчика 22 импульсов, соединенного R-входом нулевой установки через элемент 23 задержки с выходом одновибратора I, счетным Т-входом через логический элемент ИЛИ 24 с выходами первого и второго логических элементов И, а V-входом разрешения счета - с D-BXO- дом D-триггера.

Каждый мультиплексор (фиг. 2) выполнен в виде первого.25 и второго 26 входных логических элементов И, первые входы которых подключены соответственно к первому и второму входам мультиплексора, выходы - через выходной логический элемент ИЛИ 27 к выходу мультиплексора, а второй прямой вход первого входного логического элемента И 25 и второй инверсный вход второго входного логического элемента И соединены с управляющим входом мультиплексора.

Корректор работает следующим образом.

Электроагрегат вырабатьгоает напряжение и с частотой f (периодом Т l/f), которое преобразовывается формирователем 2 прямоугольных импульсов по переходу синусоиды через нулевое значение в прямоугольные импульсы длительностью Т/2. При выполнении формирователя 2 прямоугольных импульсов в виде триггера-формирователя сначала формируются импульсы с длительностью Т/2 и периодом Т и затем делятся на два триггером, в результате через триггер-формирователь

отформировьшает импульсы длительностью Т и периодом 2Т.

По переднему фронту импульсов с выхода формирователя прямоугольных импульсов одновибратор 1 формирует короткий импульс, устанавливающий счетчик 4 импульсов эталонной частоты и RS-триггер 3 в нулевое состояние В промежутке между двумя импульсами одновибратора 1 счетчик 4 импульсов эталонной частоты отсчитывает количество эталонных импульсов, приходящих на его счетный Т-вход с генератора 5 импульсов эталонной час тбты. При отсчете количества импуль- сов, соответствующего заданн ой величине Т,т на всех входах второго элемента 16 совпадения появляются сигналы логической единицы, на выходе второго элемента совпадения также формируется уровень логической единицы, устанавливающий RS-триггер 3 в единичное состояние. Таким образом, отформировывается импульс Т,, . При отсчете количества импульсов, соот- ветствующего на всех входах первого элемента 14 совпадения появляются сигналы логической единицы, а на его выходе устанавливается уровень логической единицы. Логический ноль, поступающий через первый инвертор 15 на вход разрещения счета счетчика импульсов эталонной частоты запрещает отсчет импульсов, и поэтому указанный счетчик остается в сое- тоянии, соответствующем Т . Таким образом, на выходе первого элемента совпадения отформировывается импульс

Т,2 .

Если элементы 14 и 16 совпадения выполняются в виде элементов И, то для получения заданных интервалов Т 9т, и Т,2 К их входам подключаются только те выходы разрядов счетчика импульсов эталонной частоты, которые принимают состояние логической единицы при достижении заданного числа, обусловленного значениями Т, и

Т-ЭТ7

Интервал Тд Т -Тдт1 представ- ляет собой заданную зону нечувствительности. При этом номинальное значение частоты связано с и Ту очевидными соотношениями (для случая использования триггера-формировате- ля)

T3,l/f, ;

m ф АТ j .

, J-эт 2 f.. 2

т т + - + Ьт.

1 2 fv, 2Для определения интервала ьТ отклонения периода Т генерируемого напряжения от заданного значения с учетом зоны нечувствительности Тэт необходимо сравнить длительность Т с интервалами Т, и фиг.З диаграммы потенциалов в точках а, б в, г, д, е, показанных на фиг. 1). Эта операция осуществляется логическими элементами И 6 и 7.

В случае, если , первый логический элемент И 6 выделяет интервал ь, Т-Т5Т| ,а если ,т2 , то второй логический элемент И 7 вьщеляет интервал Т,т-2 Т.

Интервалы Т, и и стробируются импульсами с формирователя импульсов На выходах логических элементов И 7 и 6 получаются, таким образом, пачки импульсов с числом счетных импульсов соответствующих Ег, или S j Эти пачки импульсов поступают на соответствующий выходной расширитель 13 или 12 импульсов либо без изменений, либо через дополнительные счетчики 11 и

, 10 импульсов в зависимости от того, какие каналы мультиплексоров открыты В случае, если на расщирители им- Йульсов при наличии отклонения , или t поступают импульсы непосредственно с выхода логических элементов И 6 и 7, на выходе соответствующих расширителей импульсов формируется сигнал, осуществляющий максимальное регулирующее воздействие. Так как импульсы на вход расщирителей импульсов в этом случае поступают раз за период Т (или за два периода), то на выходе соответствующего расширителя импульсов формируется постоянный уровень логической единицы (фиг. 4, диаграммы потенциалов в точках д, ж, и, е, 3, к, показанных на фиг. 1).

В случае, если на расширитель импульсов поступают импульсы с выхода соответствующего дополнительного счетчика 10 или 11,расширитель импульсов формирует импульсы выбранной длительности с частотой следования, пропорциональной количеству импульсов в пачке на интервале , илиС В результате формируется выходной сигнал, пропорциональный величине отклонения.

Управление мультиплексорами осуществляется от D-триггера 20, выход

512888906

которого указывает, превышает текущее постоянной заданной длительности с

периодом следования, пропорциональзначение отклонения Л Т заданную ве-. личину М,дд или нет (т.е. отклонение велико или мало ).

Для определения этих областей отклонения йТ пачки импульсов с логических элементов И 6 и 7 через логический элемент ИЛИ 24 поступают на счетный вход третьего дополнительного счетчика 22 импульсов, предварительно установленного в ноль по его R-входу импульсом с одновибратора 5. В случае, еслиiТ йТ д (фиг. 5, диаграммы потенциалов в точках б,н,о,п.

to

ным величине этого отклонения, и исполнительный электродвигатель вращается с пропорциональной величине отклонения скоростью в соответствующую сторону до тех пор, пока отклонение не войдет в заданную зону нечувствительности. При больших отклонениях частоты (,с|д ) на соответствующем по знаку этого отклонения выходе устройства формируется максимальный управляющий сигнал (постоянный уровень), по которому исл,м, обозначенных на фиг. 1), третий 5 полнительный электродвигатель вразца- дополнительный счетчик 22 импульсов достигает состояния, соответствующего U Т,ад , и на выходе третьего элемента 21 совпадения формируется в этот момент уровень логического нуля, 20 запрещающий дальнейщий счет импульсов до очередного обнуления указанного счетчика. Перед очередным обнулением третьего дополнительного счетчика 22 импульсов состояние выхода третьего элемента -21 совпадения записывается в D-триггер 20 импульсом с одновиб- ратора 1. Для надежной записи информации в D-триггер импульс на сброс третьего дополнительного счетчика импульсов поступает,, с кратковременной

ется с максимальной скоростью в соответствующую сторону, осуществляя в конечном итоге изменение частоты с максимальной скоростью.

Для обеспечения снижения или полного исключения чувствительности к попеременно меняющим знак небольшим отклонениям (колебаниям) частоты вокруг выбранной зоны нечувствитель- ности дополнительные счетчики 10 и 11 выполнены с взаимным сбросом.

В случае возникновения колебательного процесса, выходящего за задан- 30 кую зону нечувствительности дополнительные счетчики импульсов поперемензадержкой, для чего используется эле- но сбрасываются, не успев выдать на мент 23 задержки.своем выходе счетный импульс, и устВ случае, если на выходе ройство не осуществляет никаких ре- D-триггера 20 формируется уровень 35 гулирующих воздействий, по существу логической единицы, по которому муль- отключая тем самым обратную связь типлексоры 18 и 19 пропускают на расширители импульсов сигналы с дополнительных счетчиков 10 и П импульсов, а в случае ,,о,д на выходе D-триггера 20 - уровень логического нуля и мультиплексоры 18 и 19 пропускают на соответствующий расширитель 12 или 13 импульсов импульсы непо- средственно с вьпсодов логических эле- « т самым повысить надежность сиетемы. При этом обеспечивается предельная скорость отработки больших отклонений частоты, что повышает бк-. стродействие регулирования.

до успокоения колебательного процесса. Это так же, как и обеспечение заданной зоны нечувствительности, 40 позволяет исключить возможность возникновения неустойчивых режимов, а также значительно снизить количество перемещений механических элементов системы регулирования подачи топлива

ментов И 6 и 7.

Таким образом, при отклонениях частоты генерируемого напряжения, не превьшающих выбранную зону нечувствительности (соответствующ то заданной точности), на выходах устройства управляющие, сигналы отсутствуют и исполнительные элементы остаются в неизменном положении. При малых отклонениях частоты, но выходящих за заданную зону нечувствительности ( ), на соответствующем выходе устройства формируются импульсы

50

Формула изобретения

1. Корректор частоты электроагрегата, содержащий одновибратор, вход которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, синхронизированного с напряжением электроагрегата, а выход - и Н-входу RS- триггера и входу нулевой установки

ным величине этого отклонения, и исполнительный электродвигатель вращается с пропорциональной величине отклонения скоростью в соответствующую сторону до тех пор, пока отклонение не войдет в заданную зону нечувствительности. При больших отклонениях частоты (,с|д ) на соответствующем по знаку этого отклонения выходе устройства формируется максимальный управляющий сигнал (постоянный уровень), по которому исполнительный электродвигатель вразца-

полнительный электродвигатель вразца-

ется с максимальной скоростью в соответствующую сторону, осуществляя в конечном итоге изменение частоты с максимальной скоростью.

Для обеспечения снижения или полного исключения чувствительности к попеременно меняющим знак небольшим отклонениям (колебаниям) частоты вокруг выбранной зоны нечувствитель- ности дополнительные счетчики 10 и 11 выполнены с взаимным сбросом.

В случае возникновения колебательного процесса, выходящего за задан- кую зону нечувствительности дополнительные счетчики импульсов попеременройство не осуществляет никаких ре- гулирующих воздействий, по существу отключая тем самым обратную связь т самым повысить надежность сиедо успокоения колебательного процесса. Это так же, как и обеспечение заданной зоны нечувствительности, позволяет исключить возможность возникновения неустойчивых режимов, а также значительно снизить количество перемещений механических элементов системы регулирования подачи топлива

50

Формула изобретения

1. Корректор частоты электроагрегата, содержащий одновибратор, вход которого подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, синхронизированного с напряжением электроагрегата, а выход - и Н-входу RS- триггера и входу нулевой установки

счетчика импульсов эталонной частоты счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов эталонной частоты, первый и второй трехвходовы логические элементы И, первые входы которых объединены и подсоединены к выходу формирователя счетных импульсов , а вторые входы подключены соответствейио к инверсному выходу RS-триггера и к выходу формировате- ля прямоугольных импульсов, первый и второй дополнительные счетчики импульсов подсоединены счетными входами соответственно к выходам первого и второго логических элементов И, а выходами связаны каждьй с входом своего расширителя импульсов, выход которого предназначен для свяэи с управляющими входами привода электроагрегата, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости и надежности в работе, в него дополнительно введены два инвертора, два элемента совпадения, причем выход первого элемента совпадения под- ключей к третьему входу второго логического элемента И и через первый инвертор к входу разрешения счета счетчика импульсов эталонной частоты выход второго элемента совпадения подсоединен к S-входу RS-триггера, а входы элементов совпадения подключены к выходам счетчика импульсов эталонной частоты, выход формирова- теля прямоугольных импульсов через второй инверт ор соединен с третьим

входом первого логического элемента И, выходы первого и второго логических элементов И подключены соответственно к входам нулевой установки второго и первого дополнительных счетчиков импульсов.

2. Корректор частоты по п, 1, отличающийся тем, что, с целью повьшгения быстродействия отработки больших отклонений частоты, в него дополнительно введены два мультиплексора, логический элемент ИЛИ, элемент задержки, D-триггер, третий дополнительный счетчик импульсов и третий элемент совпадения, причем выход каждого из мультиплексоров подключен к входу своего расширителя импульсов, первый вход - к выходу, а второй - к счетному входу соответственно первого или второго дополнительного счетчика импульсов, управляющие входы мультиплексоров объединены и соединены с выходом D-триггера, С-вход которого подсоединен к выходу одновибратора, а D вход - к инверсному выходу третьего элемента совпадения с входом, подключенным к выходам третьего дополнительного счетчика импульсов, соединенного входом нулевой установки через элемент задержки с выходом одно- вибратора, счетным входом через логический элемент ИЛИ - с выходами первого и второго логических элементов И, а входом разрешения счета - с D-входом D-триггера.

т

JILJtJLJUlLJLJ

фие.З

19

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим регуляторам частоты переменного напряжения, генерируемого злектроаг- регатом автономного источника электропитания. Целью изобретения является повышение надежности и устойчивости регулирования частоты, а также повышение быстродействия регулирования при больших отклонениях частоты. Благодаря введению двух инверторов и двух элементов совпадения при отклонениях частоты, не превышающих вы- бранной зоны нечувствительности (соответствующей заданной точности), на выходах устройства управляющие сигналы отсутствуют и исполнительные элементы остаются в неизменном положении. При малых отклонениях частоты, но выходящих за заданную зону нечувствительности, на соответствующем выходе устройства формируются импульсы постоянной заданной длительности с периодом следования, пропорциональным величине этого отклонения, и исполнительный электродвигатель вращается с пропорциональной величине отклонения скоростью в соответствующую сторону до тех пор, пока отклонение не войдет в заданную зону чувствительности. При больших отклонениях частоты на соответствующем по знаку этого отклонения выходе устройства формируется максимальный управляющий сигнал, по которому исполнительный электродвигатель вращается с максимальной скоростью в соответствующую сторону, осуществляя изменение частоты с максимальной скоростью. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л ю 00 00 00 со

фиг. г

М

sa

П

«Cl

Составитель А. Акимов Составитель О. Юрковецкая Техред И.Верес

Заказ 7821/57Тираж 683Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

А

ч

Корректор Г. Решетник