Импульсный синхронизатор Советский патент 1980 года по МПК H02J3/42 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к области автоматической синхронизации синхронних генераторов. Известно устройство для ,автомати ческой синхронизации синхронных генераторов 1, вырабатывающее сиг нал на включение генераторного выключателя при совпадении фаз и частот синхронизируемых напряжений. Этот синхронизатор состоит иа вход ного устройства, содержащего формирователи импульсов и блок контроля совпадения фаз,и блока включения,сО держащего блок контроля разности ча тоты на основе интегрирующего звена пороговый элемент и исполнительный ор(ган. Точность работы известного синхронизатора определяется режимом интегрирования. Так как в его схеме не предусмотрена возможность возвра та интегрирующего звена в исходное положение, может быть подан сигнал на включение генераторного выключателя при недопустимо больших величинах расхождения частот синхронизируемых источников. Кроме того,при двухполуперйодном выпрямлении синхронизируемых напряжений, введенном для уменьшения времени синхронизации, возможно включение генератора в сеть в противофазе, что недопустимо. Применение в качестве блока контроля частоты интегрирующей цепочки предполагает использование для оценки разности частот времени, равного периоду биений. При этом возможно затягивание процесса синхронизации на указанное время, так как к моменту первого совпадения фаз разность частот.может быть еще не определена. Цель изобретения .- повышение точности работы и быстродействия синхронизатора. Это достигается тем, что в им-, пульсном синхронизаторе, содержащем входной блок с формирователями импульсов с входами для подключения на напряжение сети и генератора и блок включения, в качестве формирователей импульсов входного блока использованы формирователи импульсов постоянной длительности, передний фронт которых совпадает с началом положительного полупериода каждого из напряжений, и йходно{1 блок снабжен логической схемой И, входы котоРОЙ подключены к выходам формирователей импульсов, а блок включения ,

содержит логическую схему ИЛИ на выходе, блок контроля частоты сети и блок контроля частоты генератора, каждый из которых состоит из формирователя вспомогательных импульсов постоянной длительности, промежуточной логической схемы И, логического блока и логической схемы И на выходе, причем вход формирователя вспомогательны импульсов каждого из блоков контроля частоты подключе к выходу соответствующего формирователя импульсов входного блоки,выход формирователя вспомогательных импульсов подключен к одному из входов промежуточной логической схемы И своего блока контроля частоты, выход формирователя импульсов генератора входного блока подключен к второму входу промежуточной логической схемы И блока контроля частоты сети, выход формирователя импульсов сети входного блока подключен к второму входу промежуточной логической схемы И блока, контроля частоты генератора, выход каждой промежуточной логической схемы И блоков контроля частоты подключен к рабочему входу логического блока, сбрасывающий вход логического блока контроля частоты генератора соединен с выходом промежуточной логической рхемы И блока контроля частоты сети, сбрасывающий вход логического бло.ка блока контроля частоты сети соединен с выходом промежуточной .логической схемы И блока контроля частоты генератора, выход каждого логического блока подсоединен к од. ному иг входов выходной логической схемы И своего блока контроля частоты, к второму входу каждой из которых подсоединен выход логической схемы И входного блока,, а выходы каждой из выходных логическ |х схем И подключены к. входам логической схемы ИЛИ на выходе.

На фиг, 1 представлена схема импульсного синхронизатора; на фиг,2временные диаграммы, поясняющие его работу.

Импульсный синхронизатор (см. фиг. 1) содержит входной блок 1 с формирователями 2 и 3 импульсов,вклченными на напряжение генератора и сети. Выходы формирователей ,2 и 3 соединены с .входами логической схемы И 4 входного блока. Блок 5 включений состоит из блоков контроля чайТОТы генератора 6 и сети б .

Каждый из блоков контроля частоты содержит формирователь 7 (7 ) вспомогательных импульсов, выход которого соединен с входом промежуточной логической схемы И 8 (8 ) . Второй вход промежуточной логической схемы 8 (8 ) подключен к выходу формирователя 3(2) импульсов. Выход промежуточной схемы 8 (8 ) соединен

|С рабочим входом логического блока 19 (9 ) и со сбрасывающим входом логического блока 9 (9). Выход логического блока 9 (9 ) подключен к входу выходной логической схемы И 10 (Ю ), второй вход которой соединен с выходом логической схемы И 4. Выходы выходнйх логических схем И 10 и Ю соединены с входами логической схемы ИЛИ 11 в выходной цепи 12 включения генераторного выключателя.

Формирователи 2 и 3 импульсов в начале положительного полупериода .напряжения генератора (сети) формируют импульсы постоянной и одинаковой длительности ( Фи 2а) , поступающие на логическую схему И 4. Неодинаковость частот синхронизируемых напряжений приводит к тому, что импульсы генератора и сети с течением времени смещаются относительно друг друга,При этом импульсы большей частоты своим передним фронтом надвигаются шагами на импульсы меньшей чистоты со стороны заднего . фронта,а расстояние между передними фронтами импульсов (A,, на фиг, 2а; А„ i А„ на фиг, 26) с каждым шагом, отнесенным к периоду меньшей частоты Т , уменьшается на величину , В момент совпадения переднего фронта импульсов большей частоты с задним фронтом импульсов мейьшёй частоты на выходе логической схемы И 4 появляется выходной сигнал U (см. фиг,2а) который используется для фиксации угла опережения о, , равного дли.тельности Основных импульсов о f выраженной в электрических градусах. Поскольку длительность периода Т, соответствует 360°, то

.seoo..t:.

оп

(1

Так как в реальных условиях частота сети -Pj. изменяется незначительно, то угол (, соответствующий длительности импульсов о, можно считать постоянным.

Появление выходного сигнала Uj на выходе логической схемы И является одним из условий замыкания цепи включения генераторного включателя,

Йзугим обязательным, условием включения выключателя является появление сигнала на выходе логического блока 9 или 9 , одного из блоков контроля частоты.

Вто.рое условие эквивалентно условТию допустимой разности частот

.f - f .р с

(2) Y TC S S

S еэоп I

f. - текущее значение частоты скольжения;

fggon допустимое по выбранному критерию синхронизации значение частоты

скольжения.

Оценка разности частот производится по количеству шагов N, которое потребуется сделать переднему фронту импульсов большей частоты для того, чтобы пройти путь длиною t , Поскольку величина одного шага, отнесенного к одному периоду сети Т(, , равна ,-, число шагов определяется следующим образом; ,

(3)

а условие (2) трансформируется в условие N / Мзоп Д минимально допустимое количество импульсов на выходе схе.мы И 8 (В ) , определенное из формулы (3). . Контроль частоты блоками 6 (б ) контроля частоты производится непосредственно перед моментом фиксации угла опережения, что позволяет повысить быстродействие синхронизатора, особенно при малых частотах скольжения. Это достигается использованием для оценки скорости скольжения вспомогательных импульсов генератора и сети, Вспомогательные импульсы имеют постоянную, но меньшую, чем у основных импульсов, длительностьt.

Передйий фронт вспомогательных импульсов, формируемых формирователями 7 (7 ) вспомогательных импульсов, жестко привязан к заднему фронту основных импульсов, выделенных на фиг, 2в вертикальной штриховкой. Очевидно, что прежде, чем произойдет совпадение основных импульсов, происходит совпадение основных импульсов большей частоты со вспомогательными импульсами меньшей частоты,. Фиксация совпадений основных импульсов большей частоты со вспомогательными импульсами меньшей частоты производится промежуточной логической схемой И-8 (8), а количество совпадений определяется логическим блоком 9 (9), Если количествр совпадений больше минимально допус тимогр N5on логический блок 9(9 ), который может быть реализован на базе счетчика дешифратора и триггера, вырабатывает выходной сигнсШ, поступающий на выходную логическую схему И 10 (Ю ) ,

После совпадения основных импульсов большей частоты со вспомогательными импульсами меньшей частоты происходит совпадение основных импульсов с основными и, следовательно, появление напряжения на обоих входах выходной логической схемы И 10(10), Срабатывание выходной логической ;схемы И 10(10) обеспечивает срабатывание логической cxeNttj ИЛИ 11, подающей команду на включение генераторного выключателя.

В связи с тем, что синхронизация возможна как при положительных,так и при отрицательных скоростях скольжения, блок включения содержит два полностью идентичных по составу суб.блока контроля частоты,

В синхронизаторе предусмотрена блокировка включения выключателя генератора при недопустимо больших скоростях скольжения.

Это достигается сбросом логичес0кого блока соседнего блока в момент совпадения его вспомогательных импульсов с основными импульсами своего блока контроля частоты.

Синхронизатор работает следующим

5 образом.

Напряжения генератора и сети в начале каждого периода запускают формирователи 2 и 3 импульсов, которые по заднему фронту запускают формирователи 7 (7 ) вспомогател;)Ных импуль0сов. Промежуточная логическая схема И 8 (8 ) фиксирует моменты совпаде- ния основных импульсов большей частоты со вспомогательными импульсами

5 меньшей частоты. Количество совпаде-НИИ и, следовательно, частоту скольжения определяет логический блок 9 (9 ), Логическая схема И 4 входного блока в момент совпадения основ0ных импульсов, т,е, при практически постоянном угле опережения, вырабатывает выходной сигнал, поступающий на вход выходной логической схемы И 10 (Ю ) , Если на ее другом входе имеется сигнал с выхода логического

5 блока 9 (9), то на выходе выходной,логической схемы И 10(10 ) появляется напряжение, обеспечивающее через логическую схему ИЛИ 11 срабатывание генераторного выключателя.

0

Если же число импульсов на выходе промежуточной логической схемы И 8(8) меньше допускаемого, то i на выходе логического блока 9(9 ) напряжения нет, и включение выклю5чателя не произойдет, а сам логический блок 9 (9) сбросится на нуль после появления напряжения на выходе промежуточной логической . схемы И 8 (8) другого блока конт0роля частоты, I

Предложенный синхронизатор исключает возможность подачи сигнала на включение генератора при величинах ег« скольжения синхронизируемых напряжений больше допустимого значения, а также подачи сигнала на включение генератора в. сеть в противофазе.

60

Формула изобретение

Импульсный синхронизатор, содержащий входной блок с формирователями импульсов с входами для подключения на напряжение сети и генератора и блок включения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и бысо-родействия, в качестве формирователей импульсов входного блока исполь зованы формирователи импульсов постоянной длительности, передний фронт которых совпадает с началом положительного полупериода каждого

ИЗ напряжений, и в-ходной блок снабжен логической схемой И,- входы которой подключены к выходам формирователей импульсов, а блок включе- ния содержит логическую схему ИЛИ на выходе, блок контроля частоты сети и ,блок койтрОл я частоты генератора, каждый из которых состоит иэ формирователя вспомогательных импульсов постоянной длительности, промежуточной логической схемы И,

логического блока и логической схемы И на выходе, причем вход формиЬ ов;ателя йспомогательных импульсов каждого из блоков контроля частоты подютючен к выходу соответствующего формирователя импульсов входного блока, выход формирователя вспомогательных импульсов подключен к одному, из входов промежуточной логической схемы И ciaoero блока контроля частоты, выход формирователя импульсов генератора входного блока

подключен i второму входу промежуточной логической схемы И блока контроля частоты сети, выход формирователя импульсов сети входногр блока подключен к второму входу промежуточной лргической схемы и блока контроля частоты генератора,- выход каждой промежуточной логической схемы И блоков контроля частоты подключен к рабочему входу логического блока, сбрасывающий вход логического блока контроля частоты генератора соединен с выходом промежуточнОй логической схемы И блока кантроля частоты сети, сбрасывающий вход логического блока контроля частоты сети соединен с выходом промежуточной, логической схемы И блока контроля частоты генератора, выход каждого логического блока подсоединен к одному из входов выходнойЛогической схемы И своего блока контроля частоты, к второму входу каждой из которых подсоединен выход логической схемы и входного блока, . а выходы каждой из. выходных логических схем и подключены к входам логической схемы ИЛИ на выходе.

Источники информации, . , принятые вб внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №486419, кл. Н 02 J 3/42, 1973.

Х.

,.„, l.-. а и

Un