Устройство для синхронизации генераторов переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H02J3/42 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматизированного управления судовыми электроэнер- гетическими системами (ЭЭС), для включения с синхронизацией автомати- 1еских выключателей (АВ) схемы генерирования ЭЭС.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства синхрониза1щи путем обеспечения выполнения им, наряду с обычной функцией включения на параллельную работу двух различных генераторов, также дополнительной функции включения автоматического выключателя при подаче на оба входа устройства одного и того же напряжения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

3149

Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов, блок 3 логики, инвертор 4, схему 5 совпадения, генератор 6 высокочастотных импульсов, двоичньй счетчик 7, схему ИЛИ 8, схему 9 установки О, элементы 10 и 11 задержки, триггер 12 текущего переполнения, триггер 13 начального переполнения, дешифратор 14, схему 15 совпадения, блок 16 запрета по разности напряжений блок 17 запрета по разности частот, формирователь 18 выходного импульса, узел 19 установки, статический триггер 20, схему ИЛИ 21 с инверсией, схему ИЖ 22 с инверсией, конденсатор 23,

При этом к входам формирователей 1 и 2 импульсов подключаются напряжения синхронизируемых генераторов U,, и„, а их выходы подключены к соответствующим входам блока 3 логики, выход которого подключен к входу инвертора 4, к второму входу статического триггера 20 определения характе ра входных сигналов, к конденсатору 23 и к второму входу, схемы 5 совпадения, первьот вход статического триггера 20 подключен к выходу узла 19 установки, первьй вход схемы 5 совпа дения подключен к выходу генератора , 6 высокочастотных импульсов. Выход схемы 5 совпадения подключен к счетному входу двоичного счетчика 7, а выход инвертора 4 подключен к перво- му входу схемы ИЛИ 8, второй вход которой вместе с вторым входом схе- мы ИЛИ с инверсией 22 подключен к выходу схемы 9 установки О. Выход схемы ИЛИ 8 через первьй элемент 10 задержки подключен к установочному входу счетчика 7 и одновременно к входу второго элемента 11 задержки, вькод которого подключен к второму входу триггера 12 текущего переполнения, первьй вход которого соединен с первым входом триггера 13 начального переполнения и подключен к выходу переполнения счетчика 7. Второй вход триггера 13 подключен к выходу схемы 9 установки в О, Выходы раз- рядов счетчика 7 подключены к дешифратору 14, выход которого подключен к третьему входу схемы 15 совпадения четвертый вход которой подключен к выходу инвертора 4, пятьй вход к пря мому выходу триггера 13, шестой вход к инверсному выходу триггера 12, первый вход к блоку 16 запрета по раз

д 5

0 5 0 ,с Q 5

5

ности напряжений, а второй вход - к выходу блока 17 запрета по разности частот. Выход схемы 15 совпадения подключен к второму входу схемы ИЛИ

21с инверсией, первьй вход которой подключен к прямому выходу триггеру 20, первьй вход которого подключен к выходу узла 19 установки. Выход схемы ИЛИ 21 с инверсией подключен

к первому входу схемы ИЛИ 22 с инверсией, выход которой подключен к входу формирователя 18 выходного импульса.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим сначала случай, когда на входы устройства поступают напряжения и, и и двух различных генераторов.

При включении питания узел 9 установки нуля вырабатьгоает единичньй импульс, устанавливающий счетчик 7 и триггеры 12 и 13 в положение О, . а также поступающий в виде логической 1 на второй вход схемы ИЛИ

22с инверсией, блокируя .выход устройства от ложного выходного сигнала, обеспечивая на выходе схемы ШШ 22 с инверсией, соединенной с входом формирователя выходного импульса, логический О на время установления процессов в схеме. Синусоидальные напряжения генераторов поступают соответственно на входы формирователей

1 и 2 и на входы блоков 16 и 17 запрета пр разности напряжений и разности частот. На выходах формирователей имеют место последовательности импульсов, которые условно можно обозначить буквами а и Ь, периоды повторения которых равны периодам входных напряжений, а длительности - их полупериодам.

На выходе блока 3 логики имеет мес.то исходная последовательность импульсов, описьшаемая логическим уравнением С аЬ Vab, длительность каждого из которых соответствует углу сдвига фаз между входными напряжениями. При этом максимальная длительность импульса указанной посяедова- телйности имеет место, когда входные напряжения находятся в противо- фазе. Затем с уменьшением угла сдвига фаз длительность импульсов уменьшается. Рассматриваемая последовательность импульсов поступает на второй вход (R-вход) триггера 20, При включении питания на первый вход

5

(S-вход) триггер; 20 с Bi ixo;in узла 19 установки поступает единичный импульс, длительность которого меньше длительности импульса, вырабатываемго при включении питания узлом установки О. По окончании импульса на S-входе триггера 20 ввиду наличия пледовательности импульсов С на его R-входе триггер 20 устанавливается в положение О и на его прямом выходе соединенном с первым входом схемы ИЛИ 21 с инверсией имеет место логический О

, которьи не влия«т на работу остальной схемы устройства, С возникновением очередного импульса на вькоде блока 3 логики через схему 5 совпадения на вход счетчика 7 начинают поступать высокочастотные импульсы генератора 6, т.е. начинается измерение длительности импульса (угла сдвига фаз). Одновременно на выходе инвертора 4 возникает логический О, обеспечивающий отсутствие выходного сигнала на время измерения. С окончанием импульса на счетчике 7 оказывается записанным число, соответствующее его длительности. С помощью дешифратора 14 определяетс соответствие этого числа заданной установке. Если угол сдвига фаз находится в допустимых для включения пределах, то на выходе дешифратора

14образуется логическая 1, в противном случае - логический О. Триггеры 12 и 13 служат для защиты от ложных выходных сигналов. Емкость счетчика 7 несколько превышает максимально допустимое число, соответствующее норме.

Длительность измеряемых импульсов разности фаз и заполняющая частота высокочастотных импульсов таковы, что, исключая небольшой интервал в окресности точки совпадения фаз, счетчик 7 переполняется. Поскольку включение синхронизатора производится в произвольньй момент, то может произойти ложное срабатывание, если включение устройства произойдет непосредственно за нулевым значением разности фаз. Чтобы избежать этого, используется триггер 13 начального переполнения. При включении он устанавливается в положение О и логический О с его прямого выхода будет давать запрет на срабатывание схемы

15совпадения до тех пор, пока не

с,

10

15

20

9.)() 5

будет цикла с переполнением счетчика 7.

В любом цикле, где нмебт Mecfo переполнение счетчика 7, возможна ситуац 1я, когда на выходе деитфрато- ра 14 будет логическая 1, соответствующая углу сдвига фаз, находящемуся в норме. Чтобы избежать ложного выходного сигнала, в этом случае введен триггер 12 текущего переполнения, которьп при переполнении счетчика 7 устанавливается в положение 1 и с его инверсного выхода дос- тупает запрет на срабатывание схемы 15 совпадения в виде логического О. По окоггчании каждого цикла триггер 12 текущего переполнения устанавливается в положение О и, если в очередном цикле нет переполнения счетчика 7, триггер 12 остается в положении О и запрет на срабатывание устройства снимается.

С окончанием измеряемого импуль- 25 са разности фаз на выходе блока 3 логики возникает логический О, запрещающий доступ высокочастотных импульсов на вход счетчика 7. В то же время на выходе инвертора 4 возникает логическая 1, разрешаюдая выработку вькодного сигнала. При наличии логических 1 на всех шести входах схемы 15 совпадения, т.е. при соблюдении всех необходимых условий, на выходе схемы 1 5 совпадения образуется сигнал также в виде логической 1, которьш, пройдя через схемы ИЛИ 21 и 22 с инверсией поступает на вход формирователя 18 выходного импульса, вырабатывающего выходной импульс. В то же время логическая 1, возникакщая на выходе инвертора 4, через схему ШИ 8 и элемент 1,0 задержки устанавливает счетчик 7 в положение О, приводя устройство в исходное состояние и подготавливая его к следующему 1щклу работы, который начинается с приходом очередного импульса последовательности С. Наличие элемента 10 задержки обеспечивает установку счетчика 7 в положение О после начала выработки вькодного сигнала. Элемент 11 задержки обеспечивает в конце цикла установку в по- ложеш е О триггера 12 текущего переполнения после установки в О счетчика 7, что исключает возможность ложного срабатывания устройства в цикле с переполнением счетчика 7,

30

35

40

45

50

55

поскольку сначала появляется запрет (логический О) на выходе дешифратора 14 и лишь затем разрешение (логическая 1) на инверсном выходе триггера 12 текущего переполнения. Таким образом,- устройство вырабаты- |вает команду на включение в первом е периоде напряжения биений при ус- |повии, что включение устройства про- Изоишо в любой момент до наступления цопустимого угла опережения совпадения фаз синхронизируемых напряжений, |или в следующем периоде напряжения |биений, если включение устройства произошло в весьма узкой зоне допус;ТИМЫХ углов.

Рассмотрим теперь случай, когда :на оба входа устройства поступает Ьдно и то же напряжение. I При включении питания, как и пре- |дьщущем случае, узел 9 установки О вырабатывает еди1гичный импульс, пос- в виде логической 1 на :второй вход схемы ИЛИ 22 с инверсией 1блокируя выход устройства от ложного выходного сигнала, обеспечивая на :выходе схемы ИЛИ 22 с инверсией, сое ;диненном с входом формирователя выхо iHoro импульса, логический О на вре ;мя установления процессов в схеме, .Поскольку на оба входа устройства подается напряжение одного генератора, то на выходах формирователей 1 и 2 будет иметь место одна и та же последовательность импульсов, т.е. а Ь. Отсюда на выходе блока 3 логики, соединенного с вторым входом (R-входом) триггера 20, имеет место логический О, т.е. С 0. В то же время при включении питания узел 19 установки вырабатывает единичный импульс (его длительность меньше длительности импульса, вырабатываемого узлом 9 установки О), поступающий в виде логической 1 на первый вход (S-вход) триггера 20, устанавливающий его в положение 1. При этом на прямом входе триггера 20 образуется логическая 1, которая после импульса на выходе узла 9 установки О через схемы ИЛИ 21 и 22 с инверсией поступает на вход формирователя 18 вг51ходного импульса, вырабатывающего выходной импульс. Конденсатор 23 защищает схему от паразитных коротких импульсов, которые могут иметь место на выходе блока 3 логики, когда на оба входа устройства подано

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

напряжение одного генератора за счет неодинаковых задержек распространения сигнала соответственно п цепочках, образуемых узлами 1,3 и 2,3.

Формула изобретения

Устройство для синхронизации генераторов переменного тока, содержащее формирователи импульсов и блоки запрета по разности частот и разности напряжений с входами для подключения на напряжения генераторов переменного тока, причем выходы формирователей подключены к блоку логики, а выходы блоков запрета по разности частот и разности напряжений подключены к первому и второму входам шестивходовой совпадения, счетчик импульсов со счетш м входом, подключенным к выходу двухвходовой схемы совпадения, первьй вход которой подключен к генератору высокочастотных импульсов, а второй вход - к выходу блока логики, дешифратор с входами, подключенными к соответствующим разрядам счетчика импульсов и с выходом, подключенным к третьему входу шестивходовой схемы совпадения, схему ИЛИ, первый вход которой подключен к четвертому входу шестивходовой схемы совпадения и к выходу инвертора, вход которого соединен с выходом блока логики, а второй вход схемы ИЛИ подключен к узлу установки нуля, выход же схемы ИЛИ через первый элемент задержки подключен к установочному входу счетчика импульсов и к входу второго элемента задержкиj выход которого подключен к второму входу первого статического триггера, первый вход которого соединен с первым входом второго статического триггера и подключен к выходу переполнения счетчика импульсов, второй вход второго статического триггера подключен к выходу узла установки нуля, инверсный выход первого статического триггера и прямой выход второго статического триггера подключены соответственно к пятому и шестому входам шестивходовой схемы совпадения, а также формирователь выходного импульса, отличающееся тем, что, с целью распшрения Функциональных возможностей, в него дополнительно введены узел установки, статический триггер, конденсатор, первая схема ИЛИ с инверсией, вторая схема ИЛИ с

инверсией, причем выход узла установки подключен к первому входу дополнительного статического триггера, второй вход которого подключен к выходу блока логики и конденсатору, а выход - к первому входу первой схе- мь1 ИЛИ с инверсие, второй вход ко5905

10

торой подключен к выходу шестивходо- вой схемы совпадения, а цыход к. первому входу второй схемы ИЛИ с инверсией, второй вход которой подключен к выходу узла установки нуля, а выход - к входу формирователя выходного импульса.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Наряду с традиционной задачей включения автоматического выключателя с синхронизацией решается задача включения автоматического выключателя, с обеих сторон которого имеется напряжение либо одного генератора, либо группы параллельно работающих генераторов. Это позволяет полностью автоматизировать процесс управления ""кольцевыми"" схемами генерирования судовых электроэнергетических систем, повысить оперативность управления без применения сложных схем управления. Устройство ""различает"" разные напряжения или одно и то же напряжение, поступающее на оба входа, и, соответственно, вырабатывает или не вырабатыывает исходную последовательность импульсов, воздействующую на RS - триггер. Если на оба входа устройства подключается одно и то же напряжение, то исходная последовательность импульсов отсутствует и RS - триггер, установленный при включении устройства в положение 1, воздействует в этом случае на формирователь выходного импульса, вырабатывающий выходной сигнал на включение автоматического выключателя. Если же на оба устройства подключаются два разных напряжения, то имеет место исходная последовательность импульсов, которая удерживает RS - триггер в положение О в результате чего он не воздействует на формирователь выходного импульса. При этом дальнейшая работа устройства протекает традиционным образом: реализуются условия синхронизации и в момент их выполнения вырабатывается импульс на включение автоматического выключателя. 1 ил.