Автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения Советский патент 1981 года по МПК H02J3/42 

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНХРОНИЗАТОР С ПОСТОЯННЫМ ВРЕМЕНЕМ ОПЕРЕЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройст.вам точной автоматической синхронизаци синхронных машин. В основном авт. св. № 705597 описан автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий измерительный преобразователь и блок запрета действия по разности напря жений с входами для подключения к шинам генератора и системы, блок времени опережения, состоящий из дифференцируюдцего усилителя и дифференцирующего ум мирующего элемента, а также блок запре та действия по предельному углу опереже ния, причем входь дифференцирующего , усилителя и блока запрета действия по предельному углу опережения соединены с выходом измерительного преобразователя, и логический блок, первый вход которого соединен с выходом блока запрета действия по разности напряжений, а второй вход с выходом блока запрета действия по предельному углу опережения. Кроме того, синхронизатор снабжен узлом блокировки от переходных процессов и формирователем импульсного сигнала, а дифференцирующий - суммирующий элемент блока времени опережения выпел нен в виде последовательно соединенных второго дифференцирующего усилителя и компаратора,. причем первый вход узла блокировки подключен к выходу первого дифференцирующего усилителя, второй вход - к выходу второго дифференцирующего усилителя, третий вход - к выходу блока запрета по разности напряжений, вход второго дифференцирующего усилителя подключен к выходу первого дифференцирующего усилителя, вход формирователя импульсного сигнала соединен с выходом компаратора, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго дифференцирующих усилителей и измерительного преобразователя, выход узла блокировки соединен с третьим входом логического блока, а выход формирователя импульсного, сигнала соединен с четвертык} входом логического блока flj. В основном изобретений возможен отказ в работе при синхронном с электрической системой вращения ротора синхронизируемой машины и может быть значительной продолжительность процесса сннхронизации при малом установившемся . скольжении из-за большого периода между моментами возникновения условий, допускающих включение возбужденной машины в сеть. Целью изобретения является ускорение И повышение надежности синхронизации. Для этого предлагаемь1й синхронизатор дополнительно снабжен тремя нульI органами, компаратором, формирователем импульсного сигнала, синхронизированным RCS - триггером, двумя элементами логичбской эквивалентности с запретом, двум логическими элементак1и И, одновибратором и измерительным узлом, при этом выходы первого и второго нуль-органов служат для подключения к шинам генератора и системы вход третьего нуль-орган1а соединен с выходом первого дифференцирующего усилителя блока времени опережения и входом измерительного узла, выход первого нуль-органа соединен с входом формирователя импульсно го сигнала, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, два Других входа которого соединены с выходами компаратора и третьего нуль-органа а выход соединен с синхронизирующим вхо :Дом RCS - триггера, первый установочный вход которого соединен с прямь1м вы ходом, а второй установочный ,с инверсным выходом второго нуль-органа, прямой и инверсный выходь RCS - триггера соединены соответственно с входом первого и входом второго элементов логической эквивалентности с запретом, выходы которых служат для подключения соответственно к устройствам уменьшения и увеличения частоты вращения синхронной машины, вход компаратора соединен с выходом измерительного преобразователя, второй вход компаратора подключен к источнику заданного напряжения, первы выход измерительного узла соединен со вторыми входами элементов логической эквивалентности, запрещающие входы ко. торых соединены с выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом вт рого логического элемента И, два входа которого соединены с выходом третьего нуль-органа и вторым выходом измерител ного узла. 88 94 На иг. 1 приведена структурная схема синхронизатора; на фиг. 2 - временная диаграмма выявления знака. скольжения; на фиг. 3 - временная диа рамма формирования воздействия на изменение частоты вращения синхронизируемой машины. На фиг. 1 представлены датчики напряжения электрической системы 1 и синхронизируемой машины 2, первый дифференцирующий усилитель 3 блока времен опережения, измерительный преобразова-. тель угла в напряжение 4, блок подгонки частоты вращения синхронизируемой машины 5, устройство уменьшающее 6 и устройство увеличивающее 7 частоту вращения синхронизируемой машины. Блок подгонки частоты состоит из трех нуль-органов 8, 9 и 10, компаратора 11, формирователя импульсного сигнала 12, синхронизированного RCS - триггера 13, двух элементов логической эквивалентности с запретом 14 и 15, измерительного узла 16, двух логических элементов совпадения И, 17 и 18 и одновиб -ратора 19. Знак скольжения определяется инверсным (инв.) и прямым (пр.) выходами триггера 13. На диаграмме указаны напряжения на выходах соответствующих элементов для двух случаев: а) частота электрической системы fj. больше частоты синхронизируемой машины г fc -ЕГ б) частота электрической системы меньше частоты синхронизируемой машины г . Устройство работает следующим образом. Напряжения от датчиков 1 и 2 попадают на;элементы 8, 12 и 9, формирующие импульсные сигналы. При изменении угла Sв пределах от О до . р происходит совпадение выходных импульсов элементов 18 и 9 (инв.), что устанавливает RCS -триггер 13 в состояние, при котором на инверсном выходе появляется сигнал, соответствующий логической единице. При с г аналогичный появляется на прямом выходе триггера 13. В период изменения угла в пределах от J до UJT триггер 13 переводится сигналом от нуль-органа 10 через логический элемент совпадения И 18 в режим хранения информации. Напряжение от первого дифференцирующего усилителя блока времен опережения 3 подаётся на нуль-орган 10 и .на измерительный узел 16, в котором ограничивается модуль дейстБующего (текущего) скольжения с заданным S с-т , модуль полученной разности сравнивается с установкой по зоне нечувствительности. Превышение модуля скольжения S заданной установки фиксируется появлением сигнала на выходе 20 измерительного узла 16, а выход из зоны нечувствительности - сигналом на выходе 21. С целью исключения возможности неправильного выбора воздействия напряжение от измерительного преобразователя 4 сравнивается на компараторе 11с за даннь1м И vv. , выбираемое так, чтобы диапазон изменения утла, в котором определяется знак скольжения, был меньше J на величину погрешности блока времени опережения 3 и измерительного преобразователя 4. При несовпадении сигналов на выходах нуль-ограна 1О и компаратора 11 прекращается подача синхронизирующих импульсов на вход триггера, что переводит его в режим хранения информации. Запуск одновибратора, формирующего импульс заданной длительности t , происходит при совпадении сигналов с выхода 21 измерительного узла 16 и с выхода нуль-органа 1О, т.е. в начале каждого периода скольжения и при условии, что значение скольжения вышло за зону нечувствительности. В зависимости от соотношения знака скольжения (выходы триг гера 13) и сигнала на выходе 20 измери тельного узла 16 элементами логической эквивалентности с запретом. 14 и 15 опре деляется знак воздействия на изменение частоты вращения синхронной машины, т.е выбирается соответствующее устройство 6 или 7, сигнал на которые подается при разрешающем сигнале от одновибратора 19 Такое выполнение блока подгонки частоты позволяет получить зависимость величины воздействия Р на изменение частоты вращения синхронизируемой машины от модуля скольжения: , где К - коэффициент пропорциональности. Устройство позволяет исключить отказы синхронизатора при синхронном с элекТ рическоЙ системой вращения ротора синхронизируемой машины и уменьшить время синхронизации, что сокращает расход энергоносителя в режиме холостого хода ив условиях дефицита активной мощности обес|Печивает сокращение ущерба от недоотпуска электроэнергии. Устройство может быть выполнено с помощью серийно вьтпускаемых полупроводниковых элементов, в том числе интегральных микросхем. Формула и. эобретени я Автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения по авт. св. № 705597, отличающийся тем, что, с целью ускорения и повышения надежности синхронизации, он дополнительно снабжен тремя нуль-органами, компаратором, формирователем импульсного сигнала, синхронизированным RCS - триггером, двумя элементами логической эквивалентности с запретом, двумя логическими элементами И, одновибратором и измерительным узлом, при этом входы первого и второго нуль-органов служат для подключения к шинам генератора и системы, вход третьего нуль-органа соединен с выходом первого дифференцирую щего усилителя блока времени опережения и входом измерительного узла, выход первого нуль-органа соединен с входом формирователя импульсного сигнала, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, два других входа. которого соединены с выходами компаратора и третьего нуль-органа, а выход соединен с синхронизирующим входом RCS - триггера, первый установочный вход которого соединен с прямым выходом, а второй установочный вход - jc инверсным выходом второго нуль-органа, прямой и инверсный выходы RCS - триггера соединены соответственно с входом первого и входом второго элементов логической эквивалентности с запретом, выхо- . ды которых служат для подключения соответственно к устройствам уменьшения и увеличения частоты вращения синхронной машины, вход компаратрра соединен с . выходом измерительного преобразователя) второй вход компаратора подключен к источнику заданного напряжения, первый выход измерительного узла соединен со входами элементов логической эквивалентности, запрещающие входы которых соединены с выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, два входа которого соединены с выходом третьего нульоргана и вторым выходом измерительного узла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 7О5597, кл. Н O2Q 3/42, 1977.

Г

8

iff

18

//

Ui

уел

tJ

fS Vmnnnnn rvm i i i

13(UHS

fc fr фаг. 2