Импульсный синхронизатор Советский патент 1990 года по МПК H02J3/42 

Язобретение относится к электроэнергетике, может быть использовано в энергосистемах для включения синхронных генераторов на параллельную работу и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1224900. Цель изобретения - повышение точности при больших частотах скольжения.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит входные блоки 1 и 1 преобразования напряжения сети (генератора), выявитель 2 знака скольжения, переключатель 3 каналов, блок 4 включения, блок 5 сбрасывающих импульсов, элемент 6 времени, зажимы 7 и 8 для подключения напряжения сети и генератора, формирователи 9 и 9f основных импульсов, формирователи 10 и 10 управляющих

импульсов, формирователи 11 и 11 вспомогательных импульсов, первую 12, вторую 13, третью 14 и четвертую 15 схемы И выявителя знака скольжения, схему ИЛИ 16 выявителя знака скольжения, генератор 17 импульсов выявителя знака скольжения, первый 18, второй 19 и третий 20 триггеры выявителя знака скольжения, первую 21, вторую 22, третью 23 и четвертую 24 схемы И переключателя каналов, первую 25 и вторую 26 схемы ИЛИ переключателя каналов, первую 27 и вторую 28 схемы И блока включения, схему НЕ 29 блока включения, счетчик 30 с дешифратором, первую 31 и вторую 32 схемы ИЛИ блока включения, триггер 33 включения, дифференцирующий блок 34, выходную схему И 35 блока включения, схему ИЛИ 36 и генератор 37 импульсов блока сбрасываюN

щих импульсов, выходные цепи 38 и 39 синхронизатора, блок 40 контроля совпадения фаз, первую 41 и вторую 42 схемы И блока контроля совпадения фаз, первый 43 и второй 44 триггеры блока контроля совпадения фаз, схему 45 сброса.

Напряжение генератора и сети подается во входные блоки 1 и 1 на формирователи 10 и 10 управляющих импульсов, своими входами подключен- ные к выходам формирователей 9 и 9 основных импульсов, а своими выхода- ми - к входам формирователей 11 и It вспомогательных импульсов.

В выявителе 2 знака скольжения входы первой 12 и второй 13 схем И непосредственно подключены к выходам формирователей 11 и 11 вспомогательных импульсов и перекрестно подключены к выходам формирователей 10 и 10 управляющих импульсов, а выходы первой и второй схем И подключены через схему ИЛИ 16 к генератору 17 импульсов, выход которого подключен к нулевым входам первого 18 и второго 19 триггеров, а единичные входы этих триггеров - соответственно через третью 14 и четвертую 15 схемы И к выходам первой 12 и второй 13 схем И, вторые входы третьей 14 и четвертой 15 схем И перекрестно подключены к нулевым выходам первого 18 и второго 19 триггеров, единичный выход первого триггера 18 подключен к единичному входу третьего триггера 20, а единичный выход второго триггера 19 - к нулевому входу третьего триггера 20.

В переключателе 3 каналов к одному из входов первой 21 и четвертой 24 схем И подключен единичный выход третьего триггера 20 выявителя 2 знака скольжения, к одному из входов второй 22 и третьей 23 схем И подключен нулевой выход третьего триггера 20 выявителя знака скольжения. Другие входы первой 21 и второй 22 схем И переключателя каналов подключены соответственно к выходам формирователей 9 и 9 основных импульсов входных блоков преобразования напряжения сети и генератора, а другие входы третьей 23 и четвертой 24 схем И - соответственно к выхо- дам формирователей 10 и 0 управляющих импульсов входных блоков 1 и 1. Выходы первой 21 и второй 22

схем И переключателя 3 каналов подключены ко входам первой схемы ИЛИ 25, а выходы третьей 23 и четвертой 24 схем И - к входам второй схемы ИЛИ 26. Выходы первой 25 и второй 26 схем ИЛИ переключателя каналов подключены к входам первой схемы И 41 блока 40 контроля совпадения фаз.

Выход первой схемы И 41 подключен к единичному входу первого триггера 43 блока контроля совпадения фаз, единичный выход этого триггера - к одному из входов второй схе5 мы И 42 блока контроля совпадения фаз, второй вход этой схемы И - к входу второй схемы ИЛИ. 26 переключателя каналов, а третий вход этой схемы И - к выходу схемы НЕ 29 блока

0 4 включения. Выход второй схемы И 42 подключен к единичному входу второго триггера 44 блока 40 контроля совпадения фаз, единичный выход этого триггера - к одному из входов пер5 вой 27 и второй 28 схем И блока 4 включения. Другие входы первой схемы И 27 подключены непосредственно к выходу второй схемы ИЛИ 26 переключателя каналов и через схему НЕ 29 к

0 выходу первой схемы ИЛИ 25 переключателя каналов. Другие входы второй схемы И 29 подключены к выходам первой 25 и второй 26 схем ИЛИ переключателя каналов и к единичному выхо5 ДУ триггера 33 блока 4 включения. Выходы первой 27 и второй 28 схем И блока включения подключены к входам схемы ИЛИ 36 блока 5 сбрасывающих импульсов, выход схемы ИЛИ 36 - к вхо0 ДУ генератора 37 импульсов, а выход этого генератора - к одному из входов первой 31 и второй 32 схем ИЛИ блока включения. К суммирующему входу счетчика 30 с дешифратором под- 45 ключей выход первой схемы И 27, вычитающий вход этого счетчика подключен к выходу второй схемы И 28, а сбрасывающий вход счетчика - к выходу первой схемы ИЛИ 31 блока вклю- 50 чения.

Первый выход счетчика 30 с дешифратором подключен к входам первой 31 и второй 32 схем ИЛИ, второй выход этого счетчика - к единичному входу 55 триггера 33, а третий выход - к входу выходной схемы И 35,второй вход которой подключен к единичному выходу триггера 33, нулевой вход этого триггера подключен к выходу второй схемы ИЛИ 32. Единичный выход триггера 33 подключен к входу дифференцирующего блока 34, первый выход которого подключен к входу первой схемы ИЛИ 31, а второй выход дифференцирующего блока 34 используется для подключения к цепи 38 увеличения частоты вращения приводного двигателя генератора. Выход выходной схемы И 35 через элемент 6 времени подключен к цепи 39 включения генераторного выключателя. Вход схемы 45 сброса подключен на напряжение питания синхронизатора, а выход этого блока - к выходам установки в О первого 18 и второго 19 триггеров выявителя 2 знака скольжения к одному из входов первой схемы ИЛИ 31 блока включения, к входу установки в О триггера 33 этого блока и к входам установки в О первого 43 и второго 44 триггеров блока 40 контроля совпадения фаз.

Импульсный синхронизатор работает следующим образом.

При включении синхронизатора на выходе схемы 45 сброса появляется импульсный сигнал, устанавливающий в О первый 18 и второй 19 триггеры выявителя знака скольжения, счетчик 30 с дешифратором, триггер 33 блока включения и первый 43 и второй 44 триггеры блока контроля совпадения фаз. В качестве схемы 45 сброса возможно использовать, например, дифференцирующий блок в составе конденсатора, диода и резистора.

Во входных блоках 1 и 1 преобразования напряжений в момент прохождения синусоид синхронизируемых напряжений через нулевую фазу вырабатываются основные импульсы,„длительность которых равна половине периода соответствующих входных напряжений, остроугольные управляющие и прямоугольные вспомогательные импульсы, длительность которых равна одной трети периода соответствующих входных напряжений. Если fc fr, то управляющие сети шаг за шагом своим передним фронтом смещаются в сторону заднего фронта вспомогательных импульсов генератора и в момент их совпадения срабатывает первая схема И 12 выявителя знака скольжения, которая запускает схему ИЛИ 16. При появлении сигнала U,6 прекращает работать генератор 17 импульсов, и

сигнал на нулевые входы триггеров 18 и 19 не подается.

Так как до момента срабатывания схемы И 12 генератор импульсов работал, то триггеры 18 и 19 находились в состоянии, при котором на их нулевых выходах имелся сигнал, под- . готавливающий к работе третью 14 и

, четвертую 15 схемы И. После совпадения импульсов формирователей 10 и 11 сигнал 11(г вызывает срабатыва- ние третьей схемы И 14, а сигнал переход триггера 18 в единичное состояние. При этом снимается сигнал с нулевого выхода триггера 18 и тем самым блокируется срабатывание четвертой схемы И 15 после совпадения импульсов формирователей 10 и tt «

0 Сигнал UM вызывает переход третьего триггера 20 в единичное состояние Если fr f c, то вначале происходит совпадение импульсов 10 и 11, появляется сигнал U ;з срабатывает четвертая схема И 15, сигнал с выхода которой вызывает переход второго триггера 19 в единичное состояние. Сигнал U у вызывает переход третьего триггера 20 в нулевое состояние. Если триггер 20 находится в единичном состоянии (fс Јг), то появление сигнала Uy вызывает срабатывание первой схемы И 21 переключателя каналов и сигнал V2f на выходе этой схемы приводит к появлению на

5 выходе первой схемы ИЛИ 25 сигнала Uzo причем с выхода первой схемы ИЛИ 25 в этом случае следуют прямоугольные импульсы, длительность которых равна половине периода напряжения генератора, а частота равна , меньшей частоте.

5

0

0

Появление сигнала 1} ,0 приводит при fc fг к срабатыванию четвертой

схемы И 24 переключателя каналов, появлению сигнала U24, который вызывает срабатывание второй схемы ИЛИ 26 и появление на ее выходе сигнала и2й в виде остроугольных импульсов, частота следования которых равна большей частоте. Если триггер 20 находится в нулевом состоянии f (fr ft), то появление сигнала Uj вызывает срабатывание второй схемы

И 22, появление сигнала U22, затем срабатывание первой схемы ИЛИ 25 н появление сигнала , Появление сигнала U/o вызывает срабатывание третьей схемы И 23, появление сигнала U23- срабатывание второй схемы ИЛИ 26 и появление сигнала U. Нри этом сигнал Uzj- представляет собой прямоугольные импульсы в половину периода меньшей частоты, а сигнал U - остроугольные импульсы, частота следования которых равна большей частоте. Таким образом, независимо от знака скольжения с выхода первой схемы ИЛИ 25 следуют прямо- угльные импульсы меньшей частоты, длительность которых равна половине периода, а с .выхода второй схемы ИЛИ 26 следуют остроугольные импульсы большей частоты.

Блок 40 контроля совпадения фаз осуществляет управление блоком 4 включения следующим образом. При совпадении в первой схеме И 41 блока 40 прямоугольных импульсов меньшей частоты с первого входа переключателя каналов появляется сигнал U«/ который переводит первый триггер 43 единичное состояние и подготавливает к срабатыванию вторую схему И 42 блока 40. Первое срабатывание этой схемы происходит в момент первого совпадения остроугольного импульса большей частоты с инвертированным прямоугольным импульсом меньшей частоты, т.е. фактически сразу же пос- ле момента совпадения фаз синхронизируемых напряжений. При этом появляется сигнал U на единичном выходе второго триггера 44 блока 40, разрешающий работу блока включения. Если после включения синхронизатора в работу вначале имеют место совпадения прямоугольных инвертированных импульсов меньшей частоты с остроугольными импульсами большей частоты, то срабатывание второго триггера 44 блока 40 не произойдет, так как первый триггер 43 этого блока еще не сработал.

После появления разрешающего сигнала Vjj с выхода второго триггера 44 блока 40 контроля совпадения фаз в блоке 4 включения осуществляется, оценка величины частоты скольжения и формирование постоянного времени опережения. Оценка величины частоты скольжения производится путем подсчта в счетчике 30 с дешифратором чис совпадений управляющих импульсов большей частоты с инвертированными прямоугольными импульсами меньшей частоты. Число N шагов импульсов

большей частоты по импульсам меньшей частоты будет равно

(1)

0

5

0

5

0

5

N,

Зои и

включение генератора на. параллельную работу возможно. Запись числа в счетчике 30 с дешифратором производится при фиксации совпадений в первой схеме И 27 блока включения. При записи в счетчике 30 числа N на его выходе появляется сигнал, устанавливающий триггер 33 в единичное состояние. В момент переброса триггера 33 в единичное состояние появляется сигнал на первом выходе дифференцирующего блока 34, который вызывает срабатывание первой схемы ИЛИ 31 и сброс показаний счетчика 30 с дешифратором. Очередное совпадение сигналов Ugtf и U2y фиксируется первой схемой И 27 и счетчик начинает считать остаток совпадений импульсов большей частоты с инвертированными импульсами меньшей частоты, т.е. число NOCT, равное

ЈЛ N$° 24f (2)

После подсчета остатка совпадений импульсы большей частоты начинают перемещаться по импульсам меньшей частоты, показания счетчика 30 с дешифратором начинают вычитаться и при записи в счетчике числа -1 на его третьем выходе появляется сигнал, поступающий на выходную схему И 35. Появление сигнала приводит к запуску элемента 6 времени, который спустя заданное время задержки Јj включает цепь 39 включения генераторного выключателя. Синхронизатор вырабатывает команду на включение выключателя генератора с постоянным

Nocr - N 0

временем опережения 1

г

ап.

2af

90.

равным

(3)

Если имеет место так называемое зависание /д ff - 0, то синхронизатор выдает команду на включение цепи 38 увеличения частоты вращения приводного двигателя, Эта команда формируется при переполнении счетчика и появлении сигнала на его первом выходе, который вызывает срабатывание

первой 31 и второй 32 схем ИЛИ, сбро счетчика и переброс триггера 33 в нулевое состояние Этот переброс фиксируется дифференцирующим блоком 34, на выходе которого появляется сигнал отрицательной полярности, включающий цепь 38 увеличения частоты вращения приводного двигателя.

Формула изобретения

Импульсный синхронизатор по авт.св. № 1224900, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при больших частотах скольжения в качестве формирователей вспомогательных импульсов входных блоков преобразования напряжений сети и генератора использованы формирователи импульсов, длительность которых выбрана равной одной трети длительности периода синхронизируемых напряжений, а синхронизатор снабжен блоком контроля совпадения фаз, содержащим первую и вторую схе- 1мы И, первый и второй триггеры и схему сброса, вход которой подключен к источнику питания, а выход - к выходам установки в П0 первого

1555762

10

и второго триггеров выявителя знака скольжения, а также к одному из входов первой схемы ИЛИ блока вклю- чения, к входу установки в О триггер этого блока и к входам ус- |тановки в О первого и второго триггеров блока контроля совпадения фаз, первые входы первой и второй схем И

которого присоединены к выходу второй схемы ИЛИ переключателя каналов, второй вход первой схемы И блока контроля совпадения фаз присоединен к выходу первой схемы ИЛИ переклю5 чателя каналов, выход первой схемы И блока контроля совпадения фаз присоединен к единичному входу первого триггера этого блока, единичный выход указанного триггера присоединен

0 к .второму входу второй схемы И блока контроля совпадения фаз, третий вход этой схемы присоединен к выходу схемы НЕ блока включения, выход второй схемы И присоединен к единичному

5 входу второго триггера блока контроля совпадения фаз, а единичный выход этого триггера - к третьему и четвертому входам соответственно первой и второй схем И блока включения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматической синхронизации синхронных генераторов друг с другом или с сетью. Цель изобретения - повышение точности при больших частотах скольжения - достигается тем, что длительность вспомогательных импульсов входных блоков преобразования напряжений выбирают равной одной трети длительности периода синхронизируемых напряжений и в состав синхронизатора введен блок контроля совпадения фаз, содержащий две схемы И, два триггера и схему сброса. Блок контроля совпадения фаз разрешает определение постоянной времени опережения блоком включения только после фиксации момента совпадения фаз синхронизируемых напряжений, исключает возможные провалы напряжения и броски тока при синхронизации. 1 ил.

4Sb:J

Составитель К.Фотина Редактор В.Данко Техред М.Ходанич Корректор Н.Ревская

Заказ 558

Тираж 416

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

. ли/ovam вымюютел tttapanopo

Подписное