Устройство для уравнивания частот синхронных генераторов Советский патент 1980 года по МПК H02J3/40 

1

Изобретение относится к технике регулирования частоты синхронных генераторов и может быть использовано при синхронизации генераторов переменного тока, в частности судовых синхронных генераторов.

Известны устройства для уравнивания частот синхронных генераторов в процессе их синхронизации, в которых определение знака разности частот и формирование импульса на уравнивание частот производится при определенной разности фаз один раз за период разностной частоты 1 и 2.

Наиболее близко по технической сущности к предлагаемому устройство, содержащее формирователи импульсов с входами для подключения на напряжения генераторов, выходы которых включены на входы блока знака разности частот, генератор низкочастотных импульсов, выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, схемы сравнения по минимальному и максимальному уровням разности частот и усилители уменьщения и увеличения частоты на выходе, цифровой рещающий блок. Устройство реализует алгоритмы регулирования генераторов с помощью цифровых решающих блоков по заданной программе 3.

Однако его схема сложна и поэтому недостаточно надежна для автономных судовых электроэнергетических установок. 2 Цель изобретения - упрощение схемы и повышение ее надежности.

Эта цель достигается тем, что устройство для уравнивания частот синхронных генераторов, содержащее формирователи импульсов с входами для подключения на

10 напряжения синхронных генераторов, выходы которых включены на входы блока знака разности частот, генератор низкочастотных импульсов, выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, схемы сравнения по минимальному и максимальному уровням разности частот и усилители уменьшения и увеличения частоты на выходе, снабжено второй и третьей схемами совпадения, логической схемой ИЛИ и цепью выявления непрерывного значения

20 величины разности частот, состоящей из интегрирующего усилителя, вход которого подключен к импульсному выходу блока знака разности частот, дифференцирующего усилителя; вход которого подключен к выходу интегрирующего усилителя, инвертора, подключенного к выходу дифференцирующего усилителя,, суммирующего усилителя, входы которого подключены к выходам инвертора и дифференцирующего усилителя, и фильтрующего элемента на выходе суммирующего усилителя, причем выход фильтра подключен ко входам схем сравнения по минимальному и максимальному уровню разности частот, выход схемы сравнения по минимальному уровню разности частот подключен ко второму входу первой схемы совпадения; парафазные выходы блока разности частот соединены с первыми входами второй и третьей схем совпадения, ко вторым входам которых подключен выход сравнения по максимальному уровню разности частот; выход второй схемы совпадения подключен к первому входу схемы ИЛИ, ко второму входу которой подключен выход первой схемы совпадения, выход схемы ИЛИ соединен со входом усилителя увеличения частоты, а к входу усилителя уменьшения частоты подключен выход третьей схемы совпадения. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство состоит из блоков 1 и 2 формирования, ко входам которых подключены напряжения синхронизируемых генераторов, а выходы этих блоков соединены с соответствующими входами блока 3 знака разности частот, импульсный выход которого подключен к входу интегрирующего усилителя 4, подключенного выходом к входу дифференцирующего усилителя 5, а выход дифференцирующего усилителя подключен одновременно к входу инвертора 6 и к первому входу суммирующего усилителя 7. Выход суммирующего усилителя 7 через фильтрующий элемент 8 соединен с входами схем 9 и 10 сравнения по максимальному и минимальному уровням разности частот. Выход схемы 9 сравнения подключен к первым входам схем 11 и 12 совпадения, ко вторым входам которых подключены парафазные выходы блока 3 знака разности частот. Выход схемы 11 совпадения подключен к первому входу схемы 13 ИЛИ, ко второму входу которой подключен выход схемы 14 совпадения, на входы которой подключены генератор 15 низкочастотных импульсов и схема 10 сравнения по минимальному уровню разности частот. Выход схемы 13 ИЛИ подключен ко входу усилителя 16 канала увеличения частоты, а выход схемы 12 совпадения подключен ко входу усилителя. 17 канала уменьщения частоты. Устройство работает следующим образом Напряжения синхронизируемых генераторов Ui и Uj преобразуются с помощью формирователей 1 и 2 в серии прямоугольных импульсов, следующих с частотой вход ных напряжений. Эти импульсы поступают на вход блока 3 знака разности частот, котдэрый преобразует их в последовательность импульсов переменной длительности, пропорциональной разности фаз входных напряжений. Блок 3 знака разности частот имеет также два потенциальных парафазных канала, чередование наличия и отсутствия напряжения на которых соответствует изменению знака разности частот синхронизируемых генераторов. Сигналы знака разности частот поступают на входы схем 11 и 12 совпадения, которые являются входными элементами каналов увеличения и уменьщения частоты регулируемого генератора. Для формирования знака регулирования частоты служит схема, содержащая интегрирующий усилитель 4, дифференцирующий усилитель 5, инвертор 6, суммирующий усилитель 7, фильтрующий элемент 8, две схемы 9 и 10 сравнения, схему 14 совпадения и генератор 15 импульсов, которая работает следующим образом. На вход интегратора 4 от блока знака разности частот поступает последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна мгновенному значению разности фаз входных напряжений. Интегрирующий усилитель 4 преобразует эту последовательность в напряжение пилообразной формы и, изменение амплитуды которого соответствует текущему значению разности фаз, а период соответствует периоду разности частот. Это напряжение поступает на вход дифференцирующего усилителя 5, который вырабатывает сигнал Us, пропорциональный по амплитуде значению разности частот. Напряжение поступает непосредственно на первый вход суммирующего усилителя 7 и через инвертор б на второй вход этого же усилителя. Суммарный сигнал Ug через фильтр 8 поступает одновременно на входы схемы 9 и 10 сравнения, которые настроены таким образом, что срабатывание схемы 9 происходит при максимальном допустимом для синхронизации значении разности частот, а срабатывание схемы 10 происходит при минимальном допустимом значении этой разности. Если значение разности частот выще максимальной допустимой, то схема 9 сработает и выдает разрещающий сигнал на схемы И и 12 совпадения, при этом на выходе одной из них появится непрерывный сигнал на увеличение или уменьщение частоты регулируемого генератора, что зависит от состояния выходных каналов блока 3 знака разности частот. Этому временной случаю соответствует участок диаграммы Uie- Если значение разности частот ниже минимальной допустимой, то срабатывает схема 10 сравнения и выдает разрещающий сигнал на схему 13 совпадения, на второй вход которой поступают импульсы низкой частоты от генератора 14, которые передаются через элемент 15 и выходной усилитель 16 в канал увеличения частоты регулируемого генератора. В результате указанного воздействия про исходит увеличение разности частот синхронизируемых генераторов до значения, допустимого для включения их на параллельную работу, причем частота подключаемого генератора оказывается выше частоты работающего, что обеспечивает быстрое втягивание в синхронизм и автоматическое распределение нагрузок. Установка схемы 9 сравнения по максимальному уровню разности частот выбирается из условия устойчивости процесса синхронизации, а уставка схемы 10 сравнения по минимальному уровню разности частот - из условия повышения быстродействия уравнивания частот. Таким образом, устройство позволяет существенно повысить скорость уравнивания частот путем выбора оптимального закона регулирования, при этом схема устройства значительно проще известного, и надежность ее выше. Формула изобретения Устройство для уравнивания частот синхронных генераторов, содержащее формирователи импульсов с входами для подключения на напряжения синхронных генераторов, выходы которых включены на входы блока знака разности частот, генератор низкочастотных импульсов, выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, схемы сравнения по минимальному и максимальному уровням разности частот и усилители уменьшения и увеличения частоты на выходе, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения

.о

„/ fft/eaSumt, ±

16

-

15

11 его надежности, устройство снабжено второй и третьей схемами совпадения, логической схемой ИЛИ и цепью выявления непрерывного значения величины разности частот, состоящей из интегрирующего усилителя, вход которого подключен к импульсному выходу блока знака разности частот, дифференцирующего усилителя, вход которого подключен к выходу интегрирующего усилителя, инвертора, подключенного к выходу дифференцирующего усилителя, суммирующего усилителя, входы которого подключены к выходам инвертора и дифференцирующего усилителя, и фильтрующего элемента на выходе суммирующего усилителя, причем выход фильтра подключен ко входам схем сравнения по минимальному и максимальному уровню разности частот, выход схемы сравнения по минимальному уровню разности частот подключен ко второму входу первой схемы совпадения; парафазкые выходы блока разности частот соединены с первыми входами второй и третьей схем совпадения, ко вторым входам которых подключен выход схемы сравнения по максимальному уровню разности частот; выход второй схемы совпадения подключен к первому входу схемы ИЛИ, ко.второму входу которой подключен выход первой схемы совпадения, выход схемы ИЛИ соединен со входом усилителя увеличения частоты, а к входу усилителя уменьшения частоты подключен выход третьей схемы совпадения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 146838, кл. Н 02 J 3/42, 1961. 2.Авторское свидетельство СССР № 394890, кл. Н 02 J 3/42, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР № 519821, кл. Н 02 J 3/40, 1974.

(pus. 1 Jm

51

Um Urn

Ure

U.

П

n

П