Устройство для синхронизации и включения генератора переменного тока в сеть Советский патент 1980 года по МПК H02J3/42 

1

Устройство предназначено для подгонки частоты синхронного генератора к частоте сети, контроля величины скольжения генератора и его включения в сеть способом точной синхронизации.

В настоящее время получают распространение бесконтактные логические системы управления различными объектами, в том числе синхронными генераторами. В таких системах локальные устройства, имеющие пороговые измерительные органы, в частности устройства подгонки частоты, контроля скольжения и формирования сигнала опережения, входящие в состав автосинхронизатора, целесообразно выполнять на таких же унифицированных логических элементах, при помощи которых строится остальная, логическая часть системы. Это позволяет повысить технологичность изготовления всей системы управления, степень унифицированности ее узлов, а следовательно, снизить ее стоимость, расходы на эксплуатацию и повысить ее надежность.

Задача состоит в том, чтобы найти такой алгоритм, который при помощи одного выявительного органа выполнял бы функции всех трех указанных устройств и который можно было бы реализовать исключительно при помощи типовых логических схем (элементов), используя их минимальное количество. При этом под типовыми логическими схемами понимаются функциональные схемы, реализующие известные логические функции совпадения, памяти, задержки и

5 другие, - независимо от конкретного конструктивного исполнения.

Известно устройство для синхронизации и включения генератора переменного тока в сеть . Это устройство предназначено

10 для подгонки частоты генератора к частоте сети, контроля скольжения генератора и формирования опережающего сигнала и содержит два идентичных блока, соответствующих каналам контролируемых напряжений сети и генератора. Каждый блок состоит из последовательно соединенных формирователя прямоугольных импульсов, формирователя остроугольных импульсов, одновибратора, другого формирователя

20 остроугольных импульсов и симметричного триггера, к одному из выходов которого подключено через емкость поляризованное реле подгонки частоты, а к другому - две интегрирующие С-цепочки, выход одной.

25 из которых подключен через контакт поляризованного реле на реле опережения, а выход второй--через устройство регулирования величины задержки одновибратора - на второй вход одновибратбра. Второй вы30 ход одновибратора соединен через третий

формирователь остроугольных импульсов с вторым входом триггера другого каиала. Таким образом, триггер систематически, в течение всего периода скольжения генератора, нереключается под действием двух последовательностей остроугольных импульсов: сетевой и геператорной, одна из которых сдвинута относительно другой на угол, определяемый величиной задержки одновибратора. Среднее за период скольженин напряжение на выходе триггера пропорционально величине скольжения. Поэтому реле, подключенное к выходу триггера через интегрирующий конденсатор и настроенное на определенное напряжение срабатывания, контролирует заданную величину скольжения генератора. Опережающий сигнал формируется благодаря указанному сдвигу импульсных последовательностей. Возможность использования другого выхода триггера для управления узлом подгонки частоты определяется тем, что устройство снабжено поляризовапным реле.

Недостаток рассмотренного устройства состоит в том, что его измерительный орган построен не только на основе типовых логических схем, но и на основе электромеханических реле, что затрудняет его использование в бесконтактной системе управлеПИЯ генератором и вынуждает изготовлять его отдельно от системы. Автосинхронизатор, построеппый на унифицированных логических элементах по принципу рассмотренного устройства, значительпо усложняется.

Известно также устройство для синхронизации и включения генератора переменного тока в сеть . Оно содержит выявительный блок, в котором к раздельным входам симметричного триггера подключены две потенциально-импульсные схемы совпадения, а к каждому из выходов триггера - элемент выдержки времени, контролирующий заданную величину скольжения генератора, и ограничитель длительности сигнала подгонки частоты генератора. Входы первой из схем совпадения подключены к формирователям прямоугольпыхимпульсов напряжепий сети и генератора непосредственно, а входы второй - через инверторы. Каждая из потенциально-импульсных схем совпадения формирует на своем выходе остроугольные импульсы только в течение одной половины периода скольжения, причем последовательность таких импульсов на выходе одной схемы совпадения сдвинута относительно последовательности импульсов па выходе другой схемы, что приводит к фиксации триггера в одном или другом состоянии (в зависимости от знака скольжения) в (течение промежутка времени, пропорционального периоду скольжения..

Это устройство является наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению.

Недостаток устройства-прототипа состоит в том, что оно не может одновременно с контролем величины скольжения контролировать знак скольжения, а также формировать при разных знаках скольжения одинаковый опережающий сигнал на включение генератора в сеть. Это приводит к тому, что в случае использования такого устройства в составе автосинхронизатора требуются отдельные устройства опережения и подгонки частоты с самостоятельными измерительными органами.

Цель изобретения - получение постоянного опережения при включении в сеть.

Эта цель достигнута в устройстве для синхронизации ,и включения генератора переменного тока в сеть, содержащем генераторный и сетевой формирователи прямоугольных импульсов и выявительный блок, включающий в себя триггер, к выходу которого подключено реле времени, к каждому из входов подсоединена выходом потенциально-импульсная схема совпадения, при этом резисторный и емкостный входы первой схемы совпадения подключены к выходам генераторного и сетевого формирователей соответственно.

Новым в устройстве является то, что оно снабжено одновибратором, резисторный вход второй потенциально-импульсной схемы совпадения соединен с генераторным формирователем, а ее емкостный вход через одновибратор - с выходом первой схемы совпадения.

С целью расщирения функциональных возможностей, устройство содержит второй аналогичный выявительный блок и одновибратор, причем резисторные входы обеих схем совпадения второго выявительного блока подключены к выходу сетевого формирователя прямоугольных импульсов, емкостный вход первой схемы - к выходу генераторного формирователя прямоугольных импульсов, а вторые выходы триггеров двух выявительных блоков соединены через дополпительно введенную схему совпадения с дополнительно введенным реле времени, выход которого включен на вход вновь введенного элемента задержки нулевого сигнала.

Сущность изобретения поясняется блок-/ схемой автосинхронизатора, представленной на фиг. 1, и временными диаграммами напряжений на выходах соответствующих блоков фиг. 2. На фиг. 2 цифры без скобок относятся к случаю положительного скольжения генератора относительно сети, а в скобках - к отрицательному скольжению.

Логический автосиихронизатор содержит сетевой 1 и генераторный 2 формирователи прямоугольных импульсов, потенциальноимпульсные схемы 3, 4 совпадения, которые подключепы к выходам формирователей 1, 2 своими импульсными (емкостными) входами (С) соответственно, а управляющими (резисторными) входами (R)-в обратном порядке, одновибрагоры 5, 6, подсоединенные соответственно к выходам схем 3, 4, вторую пару потенциально-импульсных схем 7, 8 совпадения, подключенных своими импульсными входами к выходам одновибраторов 5, 6 соответственно, а управляющими входами соединенных с управляющими входами схем 3, 4 соответственно, триггеры 9, 10, у которых первые из раздельных входов подключены соответственно к выходам схем 3, 4, а вторые - к выходам схем 7, 8, реле И, 12 времени, подсоединенные соответственно к тем первым выходам триггеров 9 и 10, которые устанавливаются в единицу сигналами схем 7,8. Элементы 3, 7, 9, II образуют первый выявительный блок, а элементы 4, 8, 10, 12 - второй выявительпый блок. Кроме того, автосинхронизатор содержит потенциальную схему 13 совпадения, входы которой соединены с выходами триггеров, устанавливающимися в единицу сигналами схем 3 и 4, пороговый элемент 14 времени (реле времени), подключенный к выходу схемы 13, элемент 15 задержки нулевого сигнала, подсоединенный к выходу элемента 14.

Принцип действия устройства основан на свойстве потенциально-импульсной схемы совпадения формировать на своем выходе остроугольные импульсы от заднего фронта прямоугольных импульсов, поступающих па импульсный вход схемы, при условии, что па ее управляющем входе имеется в это время разрещающий сигнал. Поясняющие диаграммы фиг. 2 даны применительно к емкостно-резистивно-диодной схеме совпадения, которая формирует дифференцироваппые импульсы положительной полярности только в те моменты времени, когда импульсы генератора отстают от импульсов сети на угол . При скольжении контролируемых импульспых последовательностей одна относительно другой это свойство потенциально-импульсной схемы совпадения позволяет получить па ее выходе серию импульсов, длительность которой пропорциопальна периоду скольжения. Далее рассмотрим работу автосинхронизатора при равномерном скольжении и только при положительном знаке скольжения. Ввиду симметричности схемы автосинхронизатора все рассуждения идентичны для случая отрицательного скольжения, который па диаграммах фиг. 2 обозначен скобками.

Как видно из фиг. 2, длительность ti пульсации схемы 3 равна

f - - К .Т Т Т

1 - j 7 о

где Тс - период изменения напряжения

сети;

TS - период скольжения; Ki - коэффициент пропорцпональпости.

Выходные сигналы схемы 3 управляют состоянием одновибратора 5, который формирует прямоугольные заданной длительности TQ. Эти импульсы можно рассматривать как выходные формирователя 1, задний фронт которых отстает от заднего фронта выходных импульсов формирователя 1 па угол . Поэтому длительность пульсации схемы 7, которая включена аналогично схеме 3, пропорциональна периоду скольжения аналогично длительности t. Соответственно этому длительность tz отсутствия пульсации на выходе схемы 7 равна t2 K2Ts.

Формула изобретения

1.Устройство для синхронизации и включения генератора перемеипого тока в сеть,

содержащее генераторный и сетевой формирователи прямоугольных импульсов и выявительный блок, включающий в себя триггер, к выходу которого подключено реле времени, к каждому из входов подсоедииена выходом потенциально-импульсная схема совпадения, при этом резисториый и емкостный входы первой схемы совпадения подключены к выходам генераторного и сетевого формирователей соответственно,

отличающееся тем, что, с целью получения постоянного опережеппя при включепии в сеть, устройство снабжено одновибратором, резпсторный вход второй потенциально-импульсной схемы совпадения

соединен с геиераторным формирователем, ее емкостный вход соединен через одновибратор с выходом первой схемы совпадения.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расщирепия функциональных возможностей, оно снабжено вторым аналогичным выявительным блоком и одновибратором, причем резисторпые входы обеих схем совпадепия второго выявительного блока подключены к выходу сетевого формирователя прямоугольных импульсов, емкостный вход первой схемы подключен к выходу генераторного формирователя прямоугольных импульсов, а вторые выходы триггеров двух выявительных

блоков соединены через дополнительно введенную схему совпадепия с дополнительно введенным реле времени, выход которого включен на вход вновь введенного элемента задержки нулевого сигнала.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Боборов И. И. Импульсный автосипхронизатор. «Электричество, N° 3, 1967.

2.Авторское свидетельство по заявке № 1971434/07, кл. Н 02 J 3/42, 1973.

Uc

фиг.1