Импульсный синхронизатор Советский патент 1992 года по МПК H02J3/42 

Изобретение относится к области электротехники, предназначено для автоматического включения синхронных генераторов на параллельную работу и является дополнительным к авторскому свидетельству № 1140204.

Известны Способ автоматического включения резервного питания потребителей с двигательной нагрузкой (А.с. № 1297169, кл. Н 02 J 9/06) и Способ получения постоянного времени опережения для автоматического повторного включения с улавливанием синхронизма (А.С. №186009, кл. 21 С 68/60), в которых с целью обеспечения больших предельных углов опережения при высокой точности подачи команды на включение генераторного выключателя подается в момент совпадения сдвинутых по фазе синхронизируемых напряжений, причем вектор напряжения меньшей частоты сдвигается в сторону отставания, а вектор напряжения большей частоты - в сторону опережения, так, что результирующий угол

сдвига определяется частотой и ускорением скольжения и временем включения выключателя.

При этом используются одноименные фазные напряжения синхронизируемых источников, а операция указанного сдвига синхронизируемых напряжений реализуется с помощью достаточно сложных и поэтому дорогих управляемых электрически фазовращающих устройств аналогового (а.с. № 186009) или дискретно-импульсного (а.с. № 1297169) типов. В свою очередь, получение необходимого для управления фа- зовращающими устройствами сигнала требует применения также достаточно сложных и дорогих измерителей - преобразователей частоты и ускорения скольжения в управляющее напряжение.

В результате поставленная цель достигается за счет значительного усложнения синхронизаторов при соответствующем их удорожании. Именно по этой причине указанные технические решения находят при(Л

С

-ч

VJ

$ь СО СО

Ю

менение только в синхронизаторах с постоянным временем опережения, применяющихся в системах электроснабжения с ответственными электроприемниками. Положительный эффект - повышенная точность синхронизации - достигается в них за счет усложнения и удорожания устройств.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является Импульсный синхронизатор по авторскому свидетельству СССР № 1140204, кл. Н 02 J 3/42. 1983.

Импульсный синхронизатор содержит шесть идентичных входных блоков, каждый из которых содержит два формирователя импульсов, срабатывающих при переходе через ноль положительный полуволны напряжения, и два формирователя импульсов, срабатывающих при переходе через ноль отрицательной полуволны синхронизируемых напряжений, две логические схемы И, промежуточную схему ИЛИ, блок контроля частоты, состоящий из вспомогательного формирователя и D-триггера, схему И,

Недостатком известного синхронизатора является ограниченная область применения. Он может использоваться только с быстродействующими выключателями, время срабатывания которых равно нулю, например,тиристорнымиили транзисторными. Применение синхронизатора с медленно действующими выключате- лями невозможно, поскольку угол опережения у синхронизатора равен нулю.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей синхронизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный синхронизатор дополнительно введен трехфазный фазосдвигающий блок, четыре входа которого подключены к выводам трех фаз и нейтрали синхронизируемого генератора, четыре выхода - к фазным и линейным генераторным входам входных блоков так, что образуют одноименные пары с фазными и линейными сетевыми входами этих блоков.

На фиг. 1 изображена схема импульсного синхронизатора; на фиг.2 - векторная диаграмма синхронизируемых напряжений; на фиг.З и 4 - временные диаграммы работы синхронизатора.

Синхронизатор (фиг.1) состоит из трех- фаЗного фазосдвигающего блока 1, шести идентичных входных блоков 2-7. каждый из которых содержит формирователи импульсов 8-9, срабатывание при переходе через ноль отрицательной полуволны напряжения сети и генератора, и формирователи импульсов 10-11. срабатывающие при переходе через ноль положительной полуволны синхронизируемых напряжений, логические схемы И 12-13. входы которых соединены с выходами соответствующих

формирователей, а выходы схем И всех входных блоков подключены на входы промежуточной схемы ИЛИ 14, выход формирователя импульсов 9 первого входного блока, срабатывающего по началу отрицательной

полуволны напряжения генератора, подключен к вспомогательному формирователю 15. выход которого соединен с информационным входом D-триггера 17, а стробирующий вход D-триггера - с выходом

формирователя импульсов 11 первого входного блока, срабатывающего по началу положительной полуволны напряжения генератора, выход D-триггера 17 подключен на один из выходов схемы И 18, другой вход

которой подключен к выходу промежуточной схемы ИЛИ 14. Сигнал 19 на включение выключателя формируется на выходе схемы И 18.

Синхронизатор работает следующим

образом.

Фазосдвигающий блок 1 сдвигает в сторону отставания на заданный угол д0п все три фазных напряжения синхронизируемого генератора Ед, Ев. ЕС. При этом автоматически на тот же угол 50п сдвигаются и линейные напряжения генератора - Едв, Еве- ЕСА. Векторная диаграмма синхронизируемых напряжений для фазы А показала на фиг.2 для случая, когда частота генератора fr меньше частоты сети fc. Напряжение на выходе фазосдвигающего устройства Ед сдвинуто в сторону отстающих углов по отношению к напряжению генератора Ед на угол 5оп . При fr fc векторы Ед , Ед будут

двигаться навстречу вектору UA так, что сначала произойдет совпадение по фазе векто- ров Ед и ид. В момент совпадения формируется команда на включение выключателя. Из диаграммы следует, что угол между синхронизируемыми напряжениями в момент формирования команды будет равным заданному углу опережения 30л .

При переходе напряжений сети и сдвинутых напряжений генератора через ноль

формирователи импульсов 8-11 входных блоков 2-7 вырабатывают короткие импульсы (фиг.З и фиг.4). При совпадении импульсов на входах хотя бы одной из схем И 12-13 входных блоков импульсы с выхода этой

схемы через промежуточную схему ИЛИ 14 поступают на один из выходов схемы И 18 в цепь включения выключателя 19. Если в этот момент на другой вход схемы И 18 поступает импульс с блока контроля частоты 16, то

на выходе схемы И 18 выдается импульс на включение выключателя. За время срабатывания выключателя реальный вектор напряжения синхронизируемого генератора совпадает с вектором напряжения сети (фиг.2).

В импульсном синхронизаторе неодинаковость частот синхронизируемых напряжений приводит к тому, что импульсы с формирователей 8, 9 первого входного бло- ка смещаются относительно друг друга шагами. Причем импульсы большей частоты надвигаются на импульсы меньшей частоты со стороны заднего фронта. Длина шага при этом определяется выражением

г -Тм-Тг- -1- 1 - fs Т ™ - Тм 1 Б - fM fЈ - fм . fБ

Тм-ТБ

xfs,

где Тм - период синхронизируемого напряжения, частота тм которого меньше;

ТБ - период синхронизируемого напряжения, частота fs которого больше;

fs - частота скольжения одного напря- жения относительно другого.

При увеличении скольжения длина шага увеличивается, поэтому при длительности импульсов формирователей меньшей длины шага возможно перескакивание импульсов. Это явление иллюстрируется на фиг.З на примере фазы А. Так, если в первом периоде импульс вырабатывается в начале отрицательной полволны Ед , выход формирователя 11 опережая соответствующий импульс UA (выход формирователя 9), то в следующем периоде за счет того, что частота напряжения синхронизируемого генератора меньше частоты напряжения сети, этот импульс отстает (фиг.З).

При этом переход от опережения к отставанию не сопровождается совпадением импульсов по времени и, следовательно, срабатыванием устройства, хотя за этот промежуток времени имело место совпаде- ние фаз синхронизируемых напряжений.

Для устранения данного недостатка импульсный синхронизатор выполнен многоканальным с числом каналов равным 12. Многоканальность синхронизатора обеспе- чивается подключением его к фазным и линейным напряжениям синхронизируемых источников и использованием фиксирован- jHbix фаз 0 и 180°. Для многоканального устройства длина шага определяется выражением

f т

Тм ТБ п

fs,

0 5

0

5

0 5 0

5

0 5

где п - число импульсов в периоде То есть, увеличение числа импульсов приводит к уменьшению длины шага

На фиг.З видно, что в данном случае совпадение импульсов на схеме И за заданное время синхронизации имело место в блоке 7, где происходит выявление совпадения фаз синхронизируемых источников по напряжению Е СА и UCA.

Появление импульса на выходе промежуточной схемы ИЛИ определяет условие (одно из двух) включения выключателя, второе условие связано с блоком контроля частоты.

Контроль частоты производится один раз в период следующим образом

Вспомогательный формирователь 15 импульсов в начале отрицательного полупериода напряжения Ед формирует импульс постоянной длительности (фиг 4), поступающий на информационный вход D-триггера 17, на стробирующий вход D-триггера поступает импульс с формирователя 11 (фиг.З). срабатывающего в начале положительного полупериода напряжения Ед . Длительность импульса с формирователя 15 выбрана такой, что при допустимой разности частот напряжения сети UA и напряжения генератора Ед он своим задним фронтом перекрывает стробирующий импульс с формирователя 11, что, в свою очередь, приводит к появлению логической единицы на выходе триггера 17 (фиг.З), который соединен с выходом схемы И 18 в цепи включения выключателя.

Таким образом, включение о предлагаемый синхронизатор трехфазного фазосдви- гающего блока позволит расширить его функциональные возможности - использовать с любыми, а не только быстродействующими выключателями, добиваясь при этом приемлемых ошибок синхронизации и, значит, - допустимых возмущений в системе электроснабжения.

В качестве трехфазного фазосдвигаю- щего блока мохет быть использован трехфазный фазорегулятор или трехфазный дифференциальный сельсин.

Формула изобретения

Импульсный синхронизатор по авт. св. № 1140204, отличающийся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен трехфазным фазос- двигающим блоком, четыре входа которого подключены к выводам трех фаз и нейтрали синхронизируемого генератора, а четыре выхода - к фазным и линейным генераторным входам входных блоков так, что образуют одноименные пары с фазными и линейными сетевыми входами эт ;х блоков

A

И- J

Использование: в электротехнике, предназначено для автоматического включения синхронных генераторов на параллельную работу и является дополнительным к а.с. № 1140204. Сущность: в импульсный синхронизатор дополнительно введено трехфазное фазосдвигающее устройство. Четыре его входа подключены к выводам трех фаз и нейтрали синхронизируемого генератора, четыре выхода- к фазным и линейным генераторным входам входных блоков, при этом образуются одноименные пары с фазными и линейными сетевыми входами этих блоков. Это позволяет использовать синхронизатор как с быстродействующими, так и с медленнодействующими выключателями 4 ил.

Is.

U

Физ. i

Ф. а