Устройство для стабилизации частоты автономного источника питания Советский патент 1980 года по МПК H02P9/42 

1

Изобретение относится к преобра |зоватепьной технике и представляет собой устройство для стабилизации частоты, предназначенное для авто- . номных источников питания с повы-. шейными требованиями к качеству электроэнергии,

Известна автономная система с приводом переменной скорости, со- . держащая высокочастотный генератор, который вращается от привода переменной частоты вращения. К генератору подключается статический преобразователь частоты (СПЧ). Форма выходного напряжения СПЧ не обеспе-. чивает требований к качеству элект-. рической энергии, поэтому к выходуСП подключен электромашинный фильтр: асинхронный двигатель (АД), на валу которого находится генератор стабильной частоты и напряжения с малым коэффициентом нелинейных искажений,

Изменение частоты вращения генератора стабильной частоты при неизменной частоте и величине напряжения ка выходе СПЧ определяется величиной скольжения АД при изменении нагрузки. Для стабилизации частоты

вращения необходимо соответствующим образом изменять частоту и напряжение на выходе СПЧ.

Для поддержания частоты вращения генератора с требуемой точностью к системе подключают цифровые регуляторы частоты,.Известны цифровые частотные регуляторы частоты вращения, построенные на основе отсчета числа

10 импульсов в единицу времени и сравнения полученного в результате отсчета числа импульсов в единицу времени с заданным 1. Разность в. цифровом виде является величиной пропор15циональной ошибке системыавтомати.ческого регулирования. Число, характеризующее разность частоту записывается в устройство памяти, где хранится до следующего сравнения. За20писанное в устройстве памяти число преобразуется в аналоговыйсигнал, воздействующий через усилительное звено на объект регулирования привод. В этом случае требуется вре25мя измерения, в течение которого регулятор не реагирует на изменение скорости (мертвое время) , Это сни- жает динамические свойства регулятора.,

30

Известнотакже устройство для стабилизации частоты автономного источника питания, построенное на основе непрёрывнотуэ счета разности числа импульсов от стабильного ис- точника частоты и числа импульсов о.т датчика частоты вращения 2 ,

Это устройствосодержит синхронизирующий блок на входе, реверсивный счетчик, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу управляемого делителя частоты, к второму входу которого подключен задающий блок.

Органом сравнения в таком регуляторе является реверсивный счетчик, на один взйэд которого подаются им- пуль;сы от датчика частоты вращения,

на другой - импульсы спорной частоты. Опорная частота вырабатывается генератором эталонной, частоты и по бтуггает на вход управляемого делителя частоты, С помощью задающего уст-. ройства коэффициент деления управляемого делителя частоты устанавливается таким, чтобы частота на его выходе была пропорциональна заданной частоте вращения .щэивода. Разность заданной и действительной частот,,, зафиксированная реверсивным счетчиком, поступает в цифровом виде на вход преобразователя код-аналог, а затем через усилительное звено на Объект регулирования. Разность часТОТ в реверсивном счетчике может быть выражена только целым числом импульсов. Поэтому при разности частот в 1 Гц разность,„ записанная в реверсивном счетчике, будет изменяться .на 1 единицу В.1 с, Дая увеличения быстродействия

требувтся Применение высокочастотных датчиков частоты вращения-, что при;водит к снижению надежности-и увелич.ению стоимости оборудования. .

Цель -изобретения - улучшение динамических характеристик устройства, Этсэ достигается тем, что устройство для стабилизации частоты авто HOMHord иоточнйка питания, состояй1его из высокочастотного генератора с приводом переменной ско)Ойтй,преобразователя частоты на выходе генератора и электромашинного фильтра, содержащее синхронизирующий блок на входе, реверсивный счетчик, генераТбр эталонной частоты, выход которого подключенК первому входу управ- . ляемого делителя частоты, к второму вход которого подключен задающий блок,снабжено задатчиком эталонной длительности, задатчиком допустимо. го отклонения частоты, блоком задержкии блоком сравнения. При этом выходы синхронизирующего блока подключены на вход задатчика эталонной длительности и на вход задатчика допустимого отклонения частоты. На . другиё входы этих блоков подключен

выход генератора эталонной частоты. Выходы задатчика эталонной длительности и задатчика допустимого отклонения частоты подключены на входы блока сравнения. Выход блока сравнения подключен к реверсивному счетчику и входу блока задержки. Выход блока задержки включен на вход блока сравнения, а выход реверсивного счетчика - на вход управляемого делителя частоты, выход которого служит для подключения, к управляющему частотой входу преобразователя частоты.

На чертеже приведена схема авто,,номного источника питания с устройством для стабилизации частоты.

Автономный источник питания состит из генератора J. с приводом переменной скорости, статического преобразователя 2 частоты, на выходе которого установлен электромашинный ,фильтр, состоящий из асинхронного двигателя 3 и генератора 4 стабильной частоты, . .

Устроййтво для стабилизации частоты содержит блок 5 синхронизации для преобразования синусоидального напряжения генератора 4 в импульсное напряжение малой длительности по переходу через ноль положите.льной и отрицательной полуволн синусоидального напряжения. С выхода блока 5 импульсы, соответствующие переходу через ноль положительной полуволны напряжения, поступают на вход задатчика б эталонной длительности, Задатчик эталонной длительности определяет частоту стабилизации., С выхода генератора 1 импульсы соответствующие перех.оду через ноль отрицательной полуволны напряжения, поступают на вход задатчика 7 Допустимого отклонения частоты. Длительность импульса с выхода задатчика 7 определяется заданной точностью поддержания частоты генератора 4, Сигналы с выхода задатчиков б и 7 поступают на блок 8 сравнения.

Устройство для стабилизации -частоты содержит .также - блок 9 задержки реберсивный счетчик. 10, управляемый делитель 11 частоты, блок12, генератор 13эталонной частоты.

В зависимости от реэультата сравнения с выхода .блока 8 посту пает импульс на шину сЛожения или на шину вычитания реверсивного счетчика 10. Сигнал с реверсивного счетчика 10 изменяет соответствующем образом коэффициент деления управляемогоделителя 11 частоты. Так как изменение частоты генератора 4 определяется изменением.скольжения асинхронного двигателя 3 и не превышает 10%, то задающим блоком 12„ обеспечивается коэффициент деления, соответствующий работе генератора на холостом ходу, при этом реверсивный счетчик 10 находится в состоянии ну левого счета, Генератор 13 эталонно частоты подключен, к управляемому де лителю 11 частоты, задатчику б эта лонной длительности и 3:адатчику 7 допустимого отклонения частоты. При прохождении импульса с выхода блока сравнения по шине сложений или ишие вынитания запускается блок 9 задерж ки, который запрещает прохождение импульсов с блока 8 сравнения до тех пор, пока не будет отработан системой прошедший импульс. ; Работает устройство стабилизации следующим Образом. . При снижении частоты вращения генератора 4 спад импульса задатчй ка эталонной длительности приходит после прохождения импульса с задатчика 7, и с выхода блока сравнения на .шину сложения поступает импульс. Этот импульс поступает на реверсивный, счетчик 10 и блок 9 задержки, Реверсивный счетчик увеличивает своё содержание на единицу. Коэффициент деления управляемого делителя час.тоты уменьшается, и выходная частота его, поступающая на СПЧ, увеличивается. Частота вращения генератЬра 4 .увеличивается. При поступлении кц пульса на блок 9 задержки вводится временной запрет на прохождение импульсов с блока 8 сравнения. После отработки системой прошедшего на реверсивный счетчик 10 импульса зап рет снимается. При превышении частоты вращения генератора 4 заданный спад импульса задатчика 6 эталонной длительности приходит р.аньтяе импульса с задатчика 7, и с выхода блока 8сравнения поступает импульс. Этот импульс поступает на шину вычитания реверсивного счетчика 10 и блока 9задержки. Реверсивный счетчик уменьшает свое.содержание на единицу. Коэффициент деления управляемого делителя частоты увеличивается, и . его. выходная частота, поступающая на СВЧ уменьшается. Частота вращения генератора 4 уменьшается. Блок 9 задержки работает аналогично отрабо ке уменьшения частоты. Еслиспад им пульса задатчика б эталонной длительности приходит в момент, совпадающий с наличием .импульса навыходе задатчика 1, то на выходе блока 8 сравнения импульсы отсутствуют, Выходная частота управляемого делит ля 11 частоты при этом не меняется. |и частота вращения генератора 4 ваходится в требуемом диапазоне. Предложенное устройство отличается большей надежностью и высоким быстродействием. Если известное 2 устройст.во отрабатавает отклонение в 1 Гц за 1 с, то предложенное то же отклонение отрабатывает за 10 мс. Формула изобретения . Устройство для стабилизации частоты автономного источника питания, состоящего из вйсокочастотного, генератора с приводом переменной скорости, преобразователя частоты на выходе генератора и электромашинного фильтра, содержащее синхронизирьпащий блок на входе, реверсивный счетчик, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу управляемого делителя частоты, к BTopObiy входукоторого подключен задаюй(Ий блок, D т л и чающееся тем, что, с целью улучшения ,д1шамг ческих карактерйстик устройства, оно снабзкёно за датчиком эталонной длительности, задат-. чиком допустимого отвслоиения частоты блоком задержки н блоком сравнения, причем выходы синхронизирующего блока подключенн на вход задатчика эталонной длительности и на вход задатчика допустимозто отклонения частоты, на другие входы которых подключён выход генератора эталонной частоты, выходы задатчика эталонной длительности и задатчика допустимого отклонения частоты подключены на входы блока сравнения, выход которогЪ подколочен к реверсивному счетчику и входу блока задержки, выход блока задержки включен .на вход блока dpaBHeHHB, выход реверсивного счетчика - на вход управляемого делителя частоты, выход которого служй для йодключення к. управляющему частотой входу преобразователя частоты,„ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Богорад Г.З,, Киблицкий В,В, Цифровые регуляторы а измерители скорости, М, г Энергия/ 1966, с. 86, 2,Богорад Г.З., Киблицкий В.В, Цифровые регуляторы и измерители скорбст.и, М.,Энергия, 1966, с„ 96.

//