Устройство для автоматической синхронизации с постоянным временем опережения Советский патент 1981 года по МПК H02J3/42 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам вклочения синхронных генераторов на параллельную работу и может быть использовано при синхронизации генераторов переменного тока, входя- н(их в состав передвижных электроагрегатов и электростанций, в частности генераторов частотой 400 Гц.

Известны устройства синхронизации, в которых определение момента включения осуществляется путем сравнения приращения разности фаз за дискретшле промежутки времени текущим значением разности, фаз П.

Недостатком этих устройств является низкая точность при близкой к нулю разности частот синхронизируемых напряжений, сложность и недостаточная надежность, обусловлениые необходимостью большого объема вычислений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является Устройство для автоматической синхронизации с постоянньм временем опережения, содержащее формирователи прямоугольных импульсов, включенные на входы фазового компаратора, два счётчика импульсов, включенные на входы фазового компаратора, и сравнения. Кроме того, устройство соде1якит RS-триггер, две логических схемы И, включенные на; прямой и инверсный выходы триггера, вторые входы логических схем И присоединены к одному из формирователей прямоугольных импульсов, эходы фазового RS-триггера подк1вочены к фазовому к жпараtsтору, причем выходы логических схем И подключены к счетным входам счетчиков импульсов, выходы которых включены ко входам схем сравнения 2.

30

Однако это устройство недостаточно надежно, так как не обеспечивает включение синхронных генераторов на параллеш ную работу при длительности периода биений меньше времени опережения. Цель изобретения - повьшение надежности устройства путем обеспечения работоспособности устройства в случае, когда период биений синхронизируемых напряжений меньше времени опережения. Поставленная цель достигается тем что в устройство для автоматической еинхрониэациИэ содержащее два формирователя прямоугольных импульсов, по ключенных ко входам фазового компаратора, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, две логические схемы Hj первая из которых включена на прямой выход RS-триггераэ а втора на инверсный выход RS триггера,, причем второй вход первой схемы И соеди нен с одним из формирователей прямоугольных: импульсов, два счетчика импульсов, включенных выходами на вхо ды схемы сравнения на выходе устройства, при этом счетный вход первого счетчика соединен с выходом первой схемы И, дополнительно введены втор RS-TpHrreps третья логическая схема И, логическая схема ИЛИ, схема ана лиза длительности периода биений и схема анализа состояний первого счетчика, при этом выход фазового компаратора подсоединен к S-входу второго RS-триггера через третью логическую схему И, ко второму входу второй схемы И, выход которой по ключей к входу начальной установки первого счетчика, второй вход треть схемы И подсоединен к выходу схемы анализа состояний счетчика, кроме того, выход фазового компаратора со динен с одним из входов схемы ана-лиза дл тельности периода биений второй вход которой соединен с выхо дом первого счетчика, который соеди нен со входом схемы анализа состояНИИ первого счетчика, выход одного из формирователей прямоугольных импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, вход начальной установки которого соединен с инвареным выходом второго RS-триггера, соединенного также с третьим входом первой схемы И, а R-входы обоих RS-триггеров через логическую су.ену ИЛИ подключены к выходам схемы сравнения и схемы анализа дли тельнос-ги периода биений.. На фиг, представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 54временные диаграммы, поясняющие работу устройства (где а, b и с - выходы элементов схемы, изображенные на фиг. ). Устройство автоматической синхронизации содержит два формирователя и 2 прямоугольных импульсов, преобразовьгаающие синусоидальные напряжения одноименных фаз синхронизируемых объектов в прямоугольные импульсы, фазовый компаратор 3, формирующий короткий импульс в момент совпадения фаз синхронизируемых напряжений, два RS-триггера 4 и 5, логические схемы 6-8 И, два счетчика . 9 и 10 импульсов со схемой 1 1 срав-нения, включенной на выходной импульсный расширитель 12, схемы 13 анализа состояния первого счетчика 14 длительности периода биений и логи-ческую схему 15 ИЛИ. Устройство по количеству счетных импульсов, сформированных формирователем 1 или 2 по одному из синхронизируемых напряжений, -определяет время m между двумя моментами совпадения фаз, причем величина m должна быть не менее заданной минимальной величины , определяемой соотношением т.. .-..(см, фиг. 2). Заfnw on wax тем, начиная с последнего момента совпадения фаз, отсчитывается время TI, уменьшенное на величину времени опережения т.е. отсчитывается количество счетных импульсов, равное величине У (,) , где частота счетных импульсов. Момент достижения указанного количества импульсов соответствует началу сигнала с заданным t. Такой путь определения момента опережения ( позволяет производить точную автоматическую синхрониза/дию при периоде биений синхронизируемых напряжений меньшем време и включения коммутационной аппаратуры генератора. Отсчет величины m осуществляют счетчиком 9, а величины m-t счетчиком 10. Управление работой устройства осуществляется триггерами 4 и 5. Первый импульс совпадения фаз с компаратором 3 проходит через схему 7 И на вход начальной установки счетчика. 9, одновременно опрокидьшая триггер 4Смомент t, на фиг. 2), который сохраняет это состояние до появления сигнала с заданным t.,, поступающего со схем 11 сравнения через схему 15 ИЛИ. Дальнейшее прохождение импульсов на вход начальной ус тановки счетчика 9 запрещается уровнем, .поданным на схему 7 И с вькода триггера 4. Счетные импульсы с формирователя 2 (момент t, ) начинают поступать на вход счетчика 9 через схему 8 И. . После отсчета счетчиком 9 времени tnvf i 3 анализа открьшает схему 6 И, разрешая с момента t2 поступление на S-вход триггера 5 сигналов совпадения фаз с выхода компаратора 3, первый из которых опрокидывает триггер 5 (момент t-i). После этого прекращается отсчет импульсов счета счетчиком 9, в котором запоминается количество счетных импульсов Н-П, за период между двумя моментами совпадения фаз, причем . Таким образом счетчик 9 переходит в режим хранения информации. Начиная с этого момента (t) счет чик 10, который ранее удерживался триггером 5 в исходном состоянии начинает отсчет счетных импульсов с исходного состояния tof, которое в отличие от исходного состояния счетчика 9 не равно 0. Исходное состояние р -tj, соответствует числу счетных импульсов,укладьшающихся на интервале iLj. К моменту достижения счетчиком 10 состояния, соответствующего величине т, записанной в счетчике 9 в момент tx отсчитывается время и схема сравнения формирует сигнал сравнения за время одного из моментов совпадения фаз (tg). Далее сигнал расширяется импульсным расши- рителем 12 до необходимой величины. Этим же сигналом со схемы 11 срав нения через схему 15 ИЛИ производится начальная установка триггеров 5 и 4 управления (момент t) по R-BXOдам, после чего становится возможным новый цикл подсчета tfyfj (см. на фиг. 2 график с ординатой Выход), который начинается с приходом первого же сигнала совпадения фаз с .момента te. В свою очередь триггера 4 и 5 осуществляют начальную установку счетчиков 9 и 10. При недопустимой величине периода биений, который определяется по состоянию счетчика 9 в момент первого после начала цикла отсчета сигнала совпадения фаз, схема 13 анализа через логическую схему 15 ИЛИ также производит начальную установку триггеров 4 и 5 управления, и сигнал на включение автомата генератора при этом не формируется, так как цикл определения t начинается сначала. Приведенная структура устройства автоматической синхронизации с постоянным временем опережения позволяет осуществлять автоматическое включение на параллельную работу синхронных генераторов, в том числе и в случае, когда период биений синхронизируемых напряжений меньше времени включения коммутационной аппаратуры генератора, что особенно важно при синхронизации генераторов с повьппенной частотой, например 400 Гц. Формула изобретения Устройство для автоматической синхронизации с постоянным временем опережения, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов, подключенные ко входам фазового компаратора, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, две логические схемы И, первая из которых включена на прямой выход RS-триггера, а вторая - на инверсный выход RS-триггера, причем второй вход первой схемы И соединен с одним из формирователей прямоугольных импульсов, два счетчика импульсов, включенные выходами на входы схемы сравнения на выходе устройства, при этом счетный вход первого счетчика соединен с выходом первой схемы И, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения работоспособности устройства при длительности периода биений меньшего времени опережения, в устройство введены второй RS-триггер, третья логическая схема И, логическая схема ИЛИ, схема анализа длительности периода биений и схема анализа состояний первого счетчика при этом выход фазового компаратора подсоединен к S-BXOду второго RS-триггера через третью логическую схему И и ко второму входу второй схемы И, выход которой подключен к входу начальной установки первого счетчика, второй вкйд третьей схемы И подсоединен к выходу схемы анализа состояний первого счетчика, кроме того, выход фазового компаратора соединен с одним из входов скемы анализа длительности перкода биений, второй вход которой соединен с выходом первого счетчика, который соединен со входом схемы анализа состояний первого счетчика, выход одного из формирователей прямоугольных импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, вход начальной установки которого соеди855855

8

ней с инверсным выходом второго RSтриггера, соединенным также и с третьим входом первой схемы И, а S-входы обоих RS-триггеров через логическ чо схему ИЛИ подключены к выходам схемы сравнения и схемы анализа длительности периода биений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 531230, кл. Н 02 J 3/42, 1974.

2,Авторское свидетельство СССР по заявке 2711732/07,

кл. Н 02 J 3/42, 1979.

8uJ(S6