Синхронизатор с постоянным временемОпЕРЕжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02J3/42 

(54) СИНХРОНИЗАТОР С ПОСТОЯННЫМ ВРЕМЕНЕМ ОПЕРЕЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения для автоматического включения синхронных генераторов на параллельную работу.

Известен синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий формирователи импульсов, одновибраторы, триггеры и выходной релейный блок 1.

Основным недостатком такого синхронизатора является неудовлетворительная работа в области малых частот скольжения.

Наиболее близким по технической сущности являетс.я синхронизатор с постоянным временем опережения.

Этот синхронизатор содержит два формирователя импульсов, один из которых включен на напряжение сети, а другой - на напряжение генератора, триггеры, к одному входу каждого из которых подключен выход соответствующего формирователя, фильтры нижних частот, включенные на выходы каждого из триггеров, управляемые генераторы импульсов, подключенные своими входами к выходам соответствующих фильтров нижних частот, а выходами - к другому входу каждого из триггеров, инверторы

фазы, подключенные к триггерам, выходной триггер, включенный своими входами раздельно к выходам инверторов фазы и релейный блок, подключенный к выходу выходного -триггера 2.

Триггер, фильтр нижних частот и управляемый reHegaTOp импульсов в каналах сети и генератора образуют замкнутую систему автоматического слежения за частотой этих источников, отличающуюся большой инерционностью. В результате при изменениях частоты хотя бы одного из них возможно возникновение динамических ощибок в построении постоянного времени опережения, что неизбежно влечет за собой ухудшение параметров переходного процесса в системе электроснабжения, обусловленного синхронизацией.

Цель изобретения - уменьшение динамических ошибок при изменениях частоты синхронизируемых источников и упрощение схемы.

Указанная цель достигается тем, что в синхронизатор, содержащий два формирователя импульсов с входами для подключения на напряжение сети и генератора соответственно, два триггера, вход каждого из

которых подключен к выходу соответствующего формирователя, а выходы - к входам инвертора фазы, релейный блок, подключенный через выходной триггер к инверторам фазы, дополнительно введены два одновибратора, вход каждого из них подключен к выходу соответствующего формирователя импульсов, а выход - ко входу соответствуюидего инвертора фазы, причем записывающие входы каждого инвертора фазы подключены к выходу соответствующего одновибратора и одного из выходов соответствующего триггера, другой вход которого подключен к срабатывающему входу инвертора фазы.

На фиг. 1 представлен синхронизатор, структурная схема; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу.

Синхронизатор содержит формирователи импульсов 1. 1, триггеры 2, 2, одновибраторы 3, 3, инверторы 4, 4 фазы, первый и второй записывающие входы 5, 6 инверторов фазы, считывающий вход 7 инверторов фазы, выходной триггер 8, релейный блок 9.

Синхронизатор работает следующим образом.

Вход формирователя импульсов 1 () присоединен к напряжению, сети (генераторатора), а его выход - к счетному входу триггера 2 (2) и к входу одновибратора 3 (3), выход которого подключен к первому записывающему входу 5 инвертора 4 (4) фазы, другой записывающий вход 6 которого подключен к первому выходу триггера 2 (2), считывающий вход 7 подключен ко второму выходу триггера 2 (2), а выход присоединен через выходной триггер 8 к релейному блоку 9.

В формирователях импульсов 1(1) напряжение сети (генератора) преобразуется в последовательность управляющих импульсов, привязанных к нулевой фазе синусоиды (напряжения U, U на фиг. 2) и имеющих одинаковую с ней частоту.

Поступая на счетный триггер 2 (2), управляющие импульсы поочередно переводят его либо в состояние «Запись, которому на первом выходе триггера 2 (2) соответствует высокий потенциал, либо в состояние «Считывание, которому соответствует высокий потенциал на втором выходе триггера 2 (2). Выходные напряжения т.ригrejja 2(2) обозначены , гл, . соответственно.

Приход управляющих-импульсов на вход одновибратора 3 (3) обуславливает его переход во временноустойчивое состояние на время t-напряжения Uj на временной диаграмме.

Сигнал, пропорциональный частоте синхронизируемого напряжения и необходимый для сдвига этого напряжения в сторону отстающих углов содержится во временном отрезке tj

СО

, Te-t,

5 гдеТс-период напряжения сети.

Временному отрезку Ir соответствует фазовый угол

с/- ЬО ,.

U)

- тГ J

что с учетом (1). дает

с( 360(1-tfc) (5)

- частота сети.

Интервал времени tj преобразуется в интервал фазы в пропорциональное ему напряжение U/, Ua(Ut, U/), которое запоминается. Преобразование осуществляется тогда, когда совпадают высокие потенциалы на первом выходе триггера 2 (2) и на выходе одновибратора 3(3).

Процесс считывания напряжения U (U) осуществляется с увеличенной в К раз постоянной времени. Он начинается по разрещающему сигналу (высокий потенциал), со второго выхода триггера 2(2) и заканчивается после того, как напряжение (Ute) уравняется с напряжением Uj,j (Uj), достигнутым за время ts (т)- Тем самым производится умножение на коэффициент К отрезка Т| и угла oL. 0 Посольку интервалы fc.и TJLсвязаны соотнощением

W

К-г,

Т,1

то моменту окончания считывания будет 35 соответствовать фазовый угол

fl K-360(l-vfc) (5) в канале сети и фазовый угол

jS K-d K360() (5)

в канале генератора. Для того, чтобы разность этих углов

Формируемые в момент окончания считывания импульсы U(U) с выходов инверторов 4(4) фазы поступают на входы

триггера 8, обеспечивая формирование на его выходе импульсной последовательности Uj. Величина и скорость изменения среднего напряжения на выходе триггера 8 контролируется релейным бллоком 9. Если скорость изменения не превышает заданной - соответствующей допустимой разности частот, то в момент скачкообразного изменения среднего напряжения на выходе триггера 8 релейный блок 9 подает команду на включение генераторного выключателя. В качестве формирователей импульсов 1 и Р, одновибраторов 3 и 3, триггеров 2, 2 и 8 могут быть использованы типовые элементы. Инверторы 4 и 4 фазы могут быть выполнены на основе двух времязадающих записывающей и считывающей, RC-цепей, подключаемых через транзисторные ключи к источнику эталонного напряжения, и Компаратора, улавливающего момент, когда напряжение на конденсаторе второй RC-цепи уравнивается с напряжением на конденсаторе первой RC-цепи. Релейный блок 9 может быть выполнен таким же, как в известном синхронизаторе. Синхронизатор согласно предлагаемому изобретению достаточно прост, имеет высокое быстродействие в построении постоянного времени опережения и выгодно отличается от известных синхронизаторов малыми динамическими ошибками. Формула изобретения Синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий два формирователя импульсов со входами для подключения на напряжения сети и генератора соответственно, два триггера, вход каждого из которых- подключен к выходу соответствующего формирователя, а выходы - ко входам инверторов фазы, релейный блок, подключенный через выходной триггер к инверторам фазы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамических ошибок при изменениях частоты синхронизируемых источников и упрощения схемы, он снабжен одновибраторами, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего формирователя импульсов, а выход - к входу соответствующего инвертора фазы, причем записывающие входы каждого инвертора фазы подключены к выходу соответствующего одновибратора и одного из выходов соответствующего триггера, другой выход которого подключен к сбрасывающему входу инвертора фазы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бобров И. И. Импульсный автоматический синхронизатор. «Электричество г№ 3 1967. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2535473, кл. Н 02 J 3/42 1977.