Измерительный орган частоты для регулятора возбуждения электрической машины Советский патент 1981 года по МПК H02P9/14 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ОрГАН ЧАСТОТЫ ДЛЯ РЕГУЛЯТОРА ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования возбуждением синхронных электрических машин. Известны измерительные органы частоты автоматического регулятора возбуждения, содержащие в канале измерения частоты два резонансных контура, настроенных на резонанс при частотах 45 и 55 Гц 1}. К недостаткам таких устройств следует отнести зависимость выходного напряжения устройства от величины входаого напряжения и наличие фильтра-на выходе устройства, который имеет большую постоянную времени, влияющую на качество регулирования. Известны также измерительные органы частоты, которые содержат разделительный трансформатор, два усилителя на полупроводниковых транзисторах и импульсный усилитель, выход которого является выходом измерительного органа 2. Получение информации в импульсной форме требует установки la выходе дополнительного интегрирующего фильтра, что приводит к снижению массо-габаритных показателей. Наиболее близким техническим решением к данному является измерительный орган частоты для регулятора возбуждегшя электрической машины, содержащий измерительный канал, состоящий из преобразователя напряжения, выход которого соединен с входом нуль-органа, выходом связанного с транзисторным ключом, второй транзисторный ключ, выход которого соединен с конденсатором, усюштельный канал, состоящий из последовательно соединенных повторителя напряжения- и операционного усилителя {3J. Принцип работы такого устройства состоит в измерении и запоминании линейно нарастающего напряжения в течение каждого периода ; ВХОД1ГОГО синусоидального напряжения. Однако оно имеет время чистого запаздьгеания, равкое периоду измеряемого напряжения, что не обеспечивает высокой точности регулирования возбуждения электрической машины. Целью изобретения является повышение точности регулирования возбуждения электрической маишны. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный измерительный канал, вьтолненный аналогично основному, в каждый измерительный канал введены дифференцирующая цепь, разделительный и развязываюидий диоды и зарядный резистор, а преобразователь напряжения выполнен с двумя выходами, причем второй выход подключен к входу нуль-органа дополнительного канала, каждая дифференцирующая цепь включена между выходом нуль-органа своего канала и входом вт(юго транзисторного ключа другого канала, выходы первых транзисторных ключей каналов подалючены через зарядные ре зисторы к источнику питания и анодам разделительных диодов, катоды которых подключен к запоминающему конденсатору и анодам разделительных диодов , катоды которых объединены между собой и соединены с входом повт рителя напряжения усилительного канала. На фиг. 1 изображена схема измерительного органа частоты; на фиг. 2 - диаграммы напряжения поясняющие работу устройства. Измерительный орган частоты содержит преобразователь напряжения 1 с двумя выходами 2 и 3. Выход 2 преобразователя подключен к основному каналу измерения 4, а выход 3 к дополнительному каналу измерения 5. Каждый канал измерения содержит нуль-орган 6, выход которого подключен к входу первого транзисторного ключа 7, а выХод ключа 7 через разделительный: диод 8 подключен к запоминающему конденсатору 9 и выходу второго транзисторного ключа 10. Кроме того выход транзисторного ключа 7 подключен через зарядный резистор 11 к источнику питания. Вход второго транзисторного ключа 10 через дифференцирующую цепь 12 подключен к выходу нуль-органа 6 дополнительного канала 5. Для компенсации падения ш ррЯжения на запоминаю щем конденсаторе 9, обусловленного его токами утечки, служит резистор 13. Выход второ го транзисторного ключа 10, катод разделительногЬ диода 8 и запоминаюищй конденсатор 9 образз от в каждом канале 4 и 5 общие точки, которые через развязьшающие диоды 14 подключены к входу повторителя напряжения 15. Выход повторителя напряжения 15 подключей к входу операционного усилителя 16. К входу усилителя 16 подключен также резистор 17, задающий уставку измерительного органа частоты. Устройство работает следующим образом. Напряжение синусоидальной формы с вывод ных клемм синхронной электрической мащины 4 поступает на вход преобразователя напряжения 1, на выходах которого напряжения синусоидальной формы сдвинуты друг относительно друга на 180 зл.град. (фнг. 2 а, б). Под действием напряжения, поступающего на вход нуль-органа 6 основного канала 4, на выходе нуль-органа 6 формируется биполярный сигнал прямоугольной формы, по частоте и скважности совпадающий с входным напряжением (фиг. 2 в). При отрицательной полярности выходного сигнала нуль-органа 6 транзистор ный ключ 7 находится в закрытом состоянии, и запоминающий конденсатор 9 заряжается от стабилизированного источника питания через зарядный резистор 11. (фиг. 2 г, д). Заряд конденсатора 9 прекращается в момент смены полярности сигнала нуль-органа 6 с отрицательного на положительный (фиг. 2 б, в, г) и сохраняется за счет большого входного сопротивления повторителя напряжения 15 практически неизменным в течение всего положительного полупериода входного напряжения. При смене на выходе нуль-органа 6 положительной полярности сигнала на отрицательную на выходе дифференцирующей цепи 12, подключевдой к выходу нуль-органа 6 дополнительного канала 5, формируется импульс положительной полярности (фиг. 2 е). Под действием зтого импульса транзистор второго ключа 10 открьшается, и конденсатор 9 разряжается (фиг. 2 д). Папряжения с выхода основного канала измерения 4 и выхода дополнительного канала 5, сдвинутые относительно друг друга на 180 эл.град. (фиг. 2 ж, з), поступают на вход повторителя напряжения 15. В результате на выходе повторителя напряжения 15 появляется напряжение, пропорциональное по величине частоте входного напряжения И поступающее на вход операционного усилителя 16, на этот же вход поступает напряжение с резистора 17, задающего установку напряжения измерительного органа частоты, при изменении частоты входного напряжения изменяется длительность импульсов на выходе нуль-органа б, в результате чего изменяется время заряда запоминающего конденсатора 9, а, следовательно, и амплитуда напряжения на нем (фиг. 2 а, в, г, д). Это приводит к изменению величины напряжения на выходах повторителя напряжения 15 и операционного усилителя 16 (фиг. 2 и). Принщш работы измерительного органа частоты заключается в измерении и запбминании линейно нарастающего напряжения в течение каждого полупериода входного синусоидального напряжения, что позволяет уменьцшть время чистого запаздывания и величину пульсаций выходного напряжения, а также исключить фильтры, имеющие инерционные постоянные на

выходе измерительного органа частоты, В результате улучшается качество регулирования, которое выражается для сиихроштых двигателей, особенно работающих с резко перемешюй нагрузкой, в более эффективном демпфировании качаний ротора, а, следовательно, колебаний активной мощности, частоты и напряжения узла нагрузки, а для синхронных генераторов в повыщении статической и динамической устойчивоотн электропередач, в более эффективном демпфировании качаний в энергосистеме.

Формула изобретения

Измерительный орган частоты для регулятора возбуждения электрической машины, содержащий измерительный канал, включающий преобразователь напряжения, выход которого соединен с входом нуль-органа, выходом подключенного к транзисторному ключу, и второй тразисторный ключ, выход которого соединен с запоминающим конденсатором, усилительный канал, составленный из последовательно соединенных повторителя напряжения и операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повыще1шя точности регулирования возбуждения, введены дополнительный измерительный канал, выполненный аналогично

основному, каждый измерительнь) KUWH снабжен дифференцирующей цепью, разделительным и развязывающим диодами и зарядным резистором, а преобразователь напряжения выполнен с двумя выходами, причем второй выход подключен k входу нуль-органа дополнительного канала, каждая дифференцирующая цепь включена между выходом нуль-органа своего канала и входом второго транзисторного ключа другого канала, выходы первых транзисторных

0 ключей каналов подключены через зарядные резисторы к источнику питания и анодам разделительных диодов, катоды каждого из которых соединен с запоминающим конденсатором и анодом разделительного диода своего канала,

5 катоды разделительных диодов объединены и соединены с входом повторителя напряжения усилительного канала.

Источники ннформац1Ш, принятые во В1шмание при экспертизе

0

5 с. 98.

иГ

t

ж и

J а

ik

&U