Автоматический синхронизатор Советский патент 1988 года по МПК H02J3/42 

(Л

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - сокращение длительности включения на параллельную работу синхронинизируе- мых источников. Формирователи 1,2 прямоугольных импульсов по напряжениям синхронизируемых источников формируют прямоугольные импульсы, которые сравниваются ло-р гическим элементом ИЗ. Элементами 4 и 5 производится сравнение им

L... I

L

П

гьм:/

П lov.i

Jr

ю

.-J L.

.I

пульса, соответствующего разности фаз с элемента И 3 с заданными интервалами. Результаты сравнения записываются D-триггерами 8 и 9, формируя таким образом, сигналы с двумя значениями углов опережения. Аналогично сравнивается длительность сигнала с триггера 9 на элементах задержки 5 и 7 с записью результата D-триггерами 10 и 11, указьгоагощими области значений текущей разности частот. В зависимости от состояния D-триггеров 10

1

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике автоматизации режимов работы электроагрегатов переменного тока, и может быть использовано при их автоматическом включении на параллельную работу друг с другом и с промышленной сетью.

Цель изобретения - сокращение длительности включения на параллельную работу , синхронизируемых источников путем контроля длительности периода .биений и формирования сигнала на подгонку частоты в случае, если эта длительиость превьшает заданную величину.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемогр устройства с примером вьтолнения одновибратора и элемента временной задержки, на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип формирования сигнала на дополнительном выходе устройства, предназначенном для формирова- ния сигнала подгонки частоты при зависании.

Устройство содержит два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов, осуществляющих преобразование синусоидальных напряжений синхронизируемых источников и и и в соответствующие последовательности прямоугольных импульсов, первый логический элемент И 3, четьфе элемента 4-7 временной задержки, четыре синхронных D-триггера 8- 11, второй 12 и третий 13 логические элементы И, выходной логический элемент ИЛИ 14, а также одновибратор 15

выход элементами И 12 и 13

и ИЛИ 14 пропускаются сигналы с выхода триггера 8 или 9. Одновибратором 15 за период биений по сигналам D-триг-: геров 8 или 9 формируется короткий импульс, по которому элементом задержки 16 осуществляется сдвиг одного фронта. В результате, если длительность периода биений больше времени задержки, элементом 16 на втором выходе формируется сигнал подгонки частоты. 3 ил.

и пятый элемент 16 временной задержки. На один из формирователей 1 или 2 входной сигнал подается с обратной фазировкой.

Структурная схема, приведенная на фиг, 1, соответствует одному из вариантов исполнения элементов временной задержки, одновибратора и случаю использования D-триггеров с записью по переднему - фронту синхронизирующего импульса на С-входах.

При других вариантах исполнения элментов временной задержки, одновибратор и С-входов D-триггеров соответствующим образом используются либо прямые, либо инверсные выходы соответствующих D-триггеров, а при необходимости применяются элементы временной задержки по переходу из уровня О в 1 и одновибратор с инвертирующим выходом, например, одновибратор 15 и элемент 16 задержки на фиг. 1.

Элементы 4-7 и 16 задержки и осуществляют задержку только одного фронта импульса (переход из 1 в О для элементов 4-7 и из О в 1 для элемента 1 6).

Для,согласования логических уровней и одновременно в,качестве порогового устройства на выходе каждого элемента задержки применен буферный логический элемент.

При появлении даже кратковременного единичного уровня на входе элемента временной задержки конденсатор быстро заряжается (разряжается) че- пез лиод, на выходе элементов 4-7 за31444916

держки с неинвертирующими выходами ус- Таким образом, на выходе триггера

танавливается уровень 1 (О).

8 отформировьшается импульс, идентиПри переходе входного сигнала эле- фицирующий область |&cf/ tf-ni COOT I.lUll

ветственно переход состояния триггера из уровня 1 в О соответствует заментов временной задержки из г в О конденсатор медленно разряжается через резистор с постоянной вре- данному углу опережения . мени, заданной величинами резистора Формирующийся на вькоде первого и емкостью конденсатора, осуществляя элемента задержки в случае, если таким образом временную задержку зад- д itt с, , импульс поступает на эле- А. /„„„„„„„ „. 1 „ ппч временной задержкиГ - В результате аналогично с триггером 8 на выходе триггера 9 отформировы- вается импульс (пауза) .

Элементы 6 и 7 временной задержки

него фронта (переход из 1 в О) входного сигнала,

При обратной установке диода элемент 16 задержки аналогично осущест- вляет заданную временную задержку зад-15

совместно с триггерами 10 и II по импульсу с длительностью, соответствующей времени нахождения в области /&tf / «t uCf д„ , осуществляют вьщеление

него фронта (переход из О в 1) входного сигнала (см. фиг. 2, 3)

Одновибратор 15 (фиг. 1) приведен в варианте исполнения на базе логических элементов и короткой времен- 2о двух зон длительности периода биений ной задержки на основе RC-цепочки и Tg J/fif, где uf - разность частот имеет инвертирующий выход. Одновибра- между напряжениями синхронизируемых тор по входному сигналу по переходу . источников.

из О в 1 на своем выходе форми- Длительность нахождения в зоне рует короткий импульс (фиг, 2), дли- 25 указывает на длительность периода тельность которого задается величина- биений и связана с ним соотношением ми RC-цепочки.

2

TS

.Автоматический синхронизатор реализует принцип формирования сигнала включения на параллельную работы с дискретно-постоянным углом опере- . женин и работает следующим образом. Отформированные формирователями

30 Элементы 6 и 7 временной задержки осуществляют задержку перехода из уровня О.в уровень 1 сигнала с .выхода D-триггера 9 на заданное время t и tj, соответствующее двум гра1 и 2 прямоугольные импульсы посту- ничным значениям периода биений:

пают на логический элемент ИЗ. При этом вследствие того, что один из входных сигналов подается с обратной фаз ировкой, получаемые на выходе элемента И 3 импульсы соответствуют текущему значению разности фаз.

Импульс btu, (проинвертированный инверсным выходом элемента И 3) по40

, „ т - )t ..

/5, - , - 2

Аналогично с работой триггеров 8 и 9 и элементов 4 и 5 задержки по переднему фронту импульса на С-вхо- дах D-триггеров 10 и П в них записы вается логический уровень, полученный в результате задержки импульса

ступает на элемент 4 временной задерж- - -Ч опг соответственно, на время t, ки, который осуществляет задержку я t .

перехода из 1 в О на время Г, . Соответствующие уровни устанавли- В результате, если , , на вы- ваются и на выходах D-триггеров 10 и ходе элемента задержки отформировы- П. зависимости от которых на пер- вается импульс (пауза) длительностью вьй выход устройства проходит сигнал Aty, и по переднему фронту импуль- либо с выхода триггера 8, либо с вы- са (по концу ) с элемента 3 в D- триггера 9, который далее уси- триггер 8 записывается нулевой логи- ливается и поступает на автомат ге-

нератора с соответствующим углом on&i

режения ф,„, либо Cf опг 55

ческий уровень, так как в этот момент нулевой уровень на выходе элемента 4 задержки. В противном случае,т.е. при (.At;p С, , на выходе элемента 4 задержки постоянньй уровень О и в триггер 8 записывается состояние Т

Сигнал с углового опережения ( проходи на выход устройства в случае, если Т5 (, ), т.е.

8 отформировьшается импульс, идентиветственно переход состояния триггера из уровня 1 в О соответствует заданному углу опережения . Формирующийся на вькоде первого элемента задержки в случае, если itt с, , импульс поступает на эле- временной задержкиГ - В результате аналогично с триггером 8 на выходе триггера 9 отформировы- вается импульс (пауза) .

совместно с триггерами 10 и II по импульсу с длительностью, соответствующей времени нахождения в области /&tf / «t uCf д„ , осуществляют вьщеление

двух зон длительности периода биений Tg J/fif, где uf - разность частот между напряжениями синхронизируемых источников.

Длительность нахождения в зоне указывает на длительность периода биений и связана с ним соотношением

2

on г

TS

Ч

Элементы 6 и 7 временной задержки осуществляют задержку перехода из уровня О.в уровень 1 сигнала с выхода D-триггера 9 на заданное время t и tj, соответствующее двум граничным значениям периода биений:

ничным значениям периода биений:

40

, „ т - )t ..

/5, - , - 2

Аналогично с работой триггеров 8 и 9 и элементов 4 и 5 задержки по переднему фронту импульса на С-вхо- дах D-триггеров 10 и П в них записы вается логический уровень, полученный в результате задержки импульса

Сигнал с углового опережения ( проходи на выход устройства в случае, если Т5 (, ), т.е.

if Afj и ,+ t При этом разность частот достаточно мала и для наиболее точного включения можно установить меньший угол опереже- ния Cf,.

При большей разности Д, когда включение на параллельную работу с заданным углом опережения ср, в действительности происходит за зоной /Ч оп,/ т.е. с недопустимой ошибкой,

импульс t

t, t

Cfonz

попадает в диапазон

Поэтому триггеры

10 и 1 1 устанавливаются в состояние со- Ьтветственно О и 1 и на первый выхо устройства проходит сигнал с углом опережения , обеспечивая фактическое включение на параллельную рабо ту синхронизируемых источников с. Ьшибкой, не превьпиающей значения первого угла опережения („,.

При очень малых разностях частот синхронизируемых источников; т.е. при зависаниях, от момента разрешения включения на параллельнуто рабо- ту (см, фиг. 2) до вьздачи синхронизатором -сигнала включения с заданным углом опережения может пройти время, достигающее одного периода биений TS. Например, при разностн частот uf 0,01 Гц это время может составить более 1,5 мин, в то Бремя как время синхронизации не долно превьшать 0,5 мин.

Для того, чтобы исключить появлени ситуации зависания, контролируется длительность периода биений Tg. Если эта длительность превьппает заданную

величину

1

u.f

-, например 8мим

10 с, на втором выходе автосинхронизатора формируется сигнал, который воздействует на исполнительные элементы управления установкой частоты с целью увеличения частоты до тех пор5 пока период биений не уменьшитс наступит момент появления заданного угла опережения и сформируется сигнал включения на параллельную работу Наиболее целесообразно производить подгонку частоты вверх, так, как в этом случае после включения на параллельную работу синхронизируемьш источник сразу принимает на себя часть нагрузки.Такая работа устройства осуществляется с помощью одновибратора 15 и

г

0

5 0

5 0 с

0

В результате, если больше, периода биений Tg (фиг. 2), на выходе элемента 16 задержки нулевой логический уровень, указьшающий, что разность находится в допустимой зоне (ULf I Ь f мин / подгонка частоты не производится.

Если же Tg, то по истечении времени задержки на выхода- 2 устройства формируется уровень I по которому начинается подгонка частоты до тех пор, пока разность фаз не достигнет заданного значения и не произойдет включения синхронизируемых источников на параллельную рабо ту.

Таким образом, длительность включения на параллельнуто работу в данном случае имеет три слагаемых: время задержки длительность подгонки частоты и длительность срабатывания коммутационной аппаратуры. Первая составляющая является наиболее весомой и поэтому длительность включения на параллельную работу ненамного превьштаетГд,, затягивание процесса, включения из-за возникновения ситуаций зависания частоты полностью ликвидируется.

Формула изобрете ния.

Автоматический синхронизатор по авт. св. № 1201955, отличающийся тем, что, с целью сокра- длительности включения на параллельную работу синхронизируемых источников, синхронизатор дополнительно содержит одновибратор и элемент временной задержки, вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход является вторым выходом синхронизатора, причем, вход одновибратора подключен к выходу первого или второго В триггера.

Vn 6

Вых.2 Редактор E. Копча

.3

Составитель К. Фотина

Техред А.Кравчук Корректор М. Васильева

fiuHl