Устройство для формирования синхронизирующего сигнала Советский патент 1982 года по МПК H03L7/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИНХРОНИЗИРУЮЩЕГО СИГНАЛА

1 . .. : ;

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системе управления электровозами переменного тока.

Изв.естно синхронизирующее устройство, предназначенное для синхронизации работы оборудования с. .питающей сетью, включающее синхронный двигатель , работающий в режиме однофазного синхронного компенсатора и гасящийJQ искажение участка кривой напряжения питающей сети за счет собственной инерционности 1.

Недостатком этого устройства явля-,5 ется наличие вращающихся и трущихся частей, низкие энергетические показатели, ненадежность, вибрация, шум, высокая стоимость.

Наиболее .близким по технической 20 сущности является устройство синхрони;зации тиристорного преобразователя, содержащее трансформатор, вторичная обмоТка которого соединена с входом

фильтра, выход которого соединен с выходным Формирователем tZl

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не облегчает дйстаточно высокой пoмexoycтoйчивoctЬk В случае потери контакта пантографа с контактным проводом на несколько полупериодов питающей сети на выходе выходного формирователя наблюдает ;я переходный процесс. Нормальная работе устройства синхронизации при этом нарушается, что приводит к сбоям в системе управления электровозом. При восстановлении контакта узел формирования выходного сигнала также выходит на рабочий режим весьма длительное время. Это связано с процессами перезаряда конденсаторов фильтра высоких частот. ,

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования синхронизирующего сигнала, содержащее трансформатор, фильтр и выходной формирователь, вход которого соединен с выходом фильтра, введены датчи контакта, коммутатор и генератор так товых импульсов, выход которого соед иен с одним из. входов фильтра, друго вход которого подключен через коммутатор к вторичной обмотке трансформа тора, первичная обмотка которого через датчик контакта соединена с упра ляющим входом коммутатора. На-фиг. 1 приведена структурная схема устройства для формирования синхронизирующего сигнала; на фиг,2. временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит трансформатор Г, датчик контакта 2, коммутатор 3, фильтр k, включающий резистор 5, кон денсаторы 6-13, коммутатор , выход ной формирователь 13, генератор 16 тактовых импульсов,, пантограф 17 и контактный провод 18. Устройство работает следующим образом. При наличии контакта пантографа 1 с проводом 18 во вторичной обмотке трансформатора 1 индуцируется ЭДС. На вход фильтра k через коммутатор 3 подается напряжение, форма которого повторяет форму напряжения питающей сети. Фильтр - обеспечивает фильтрацию высокочастотных гармоник, обусловленных переходными процессами в контактном проводе. Следует отметить что использование в качестве фильтра 4 коммутируемых фильтров позволяет на частотах f 50 Гц обеспечить коэ фициент прямоугольности амплитудночастотной характеристики, близкий к единице. Под действием генератора 16 тактовых импульсов конденсаторы 6-13 фильтра i| подключаются к общей шине на строго определенное время по очередно слева направо. Если частота коммутации равна частоте входного на пряжения 50 Гц, то каждый из конденсаторов 6-13 фильтра 4 запоминает мгновенное значение первой гармоники U(j, питающей сети (фиг. 2а) в момент коммутации. В результате на выходе фильтра А наблюдается аппроксимированное ступенчатой функцией синусоидальное напряжение первой гар моники. Количество ступенек и их выхота зависит от количества конденсатора 6-13 в фильтре k. При необходимости шумы, квантования могут быть уменьшены до влг.ьма малых уровней. Для этого следует увеличить число конденсаторов в фильтре k, Выходное напряжение фильтра k поступает в выходной формирователь 15, который в частном случае представляет собой нуль-орган. В моменты перехода отфильтрованной первой гармоники 1)4. (фиг. 26) через ноль формирователь 15 формирует импульс, поступающий в систему управления тиристррным преобразователем. Так как фильтр k обладает высокими селективными свойствами, провалы напряжения питающей среды не приведут к изменению временного положения выходных сигналов устройства. Предположим теперь, что в момент времени t. произошел обрыв контакта пантографа 17. Датчик 2 выдаст сиг-нал, коммутатор 3 разорвет цепь межДУ вторичной обмоткой трансформатора 1 и входом фильтра 4. В результате верхние обкладки конденсаторов 6-13 фильтра окажутся изолированными от общей шины (входное сопротивление формирователя 15 должно быть достаточно большим). Так как при (фиг. 2а) каждый конденсатор 6-13 фильтра k заряжен до мгновенного напряжения первой гармоники и / т (фиг. 2а), измеренного в момент подключения его нижней обкладки к общей шине, то обрыв цепи, питания первичной обмотки трансформатора 1 не приведет к исчезновению выходного напряжения фильтра . Коммутация конденсаторов 6-13 по-прежнему продолжается генератором 16. Фильтр k ЯРи t t (фиг. 26) превращается в автономный генератор переменного напряжения, фаза KOTOpojo совпадает с фазой напряжения питающей сети. В результате работа выходного формирователя 15 (фиг. 2в) не изменится. Он будет, так же, как и до обрыва контакта, выдавать импульсы в момент перехода напряжения сети через ноль. Время t(j, в течение которого фильтр обеспечивает нормальное функционирование устройства, зависит от качества изоляции конденсаторов 6-13 фильтра. Как показывает эксперимент, при использовании в устройстве конденсаторов типа КБГ численные значения t лежат в пределах 0, ч. Таким образом, при обрыве контакта предлагаемое устройство обеспечивает формирование сигналов, синхронных с сетью, в течение времени, измеряемого сотнями и тысячами периодов синусоиды с частотой 50 Гц. Следовател но, кратковременный режим обрыва кон такта не влияет на работу системы управления электровозом, . При t tij (фиг. 2а,б) контакт пантографа 17 восстанавливается. Однако переходный процесс затухает очень быстро. Это можно объяснить тем, что напряжение на каждом из кон денсаторов 6-13 фильтра А при t t и t tn практически одно и то же. Следовательно, разрядных токов в уст ройстве не возникает. Поэтому переходный процесс будет кратковременным В режиме обрыва контакта предлагаемое устройство длительное время формирует сигналы, синхронные с сетью только при условии, что частот генератора 16 постоянна, а фаза напряжения сети не изменяется. Если в качестве генератора 1б использовать кварцевый генератор, то, как показывает эксперимент, после обрыва контакта пантографа 17 начинается медленная рассинхронизация фаз напряжения сети и напряжения на выходе фильтра 4, причем скорость изменения разности фаз U.-i3 и U4 (фиг. 2а,б) зависит от стабильности генератора 16 и лежит в пределах (6иг)4 п 1 эл.град dt Поэтому, есливремя обрыва контак та измеряется несколькими периодами, ТО дрейфом4(|Г(-(5)4 можно пренебречь Датчик контакта 2 Может быть связан как с первичной, так.и с вторичной обмоткой трансформатора (показано пунктиром на фиг. 1).|Во втором случае роль датчика 2 может выполнять нуль-орган, который размыкает ключ коммутатора 3 всякий раз, когда но-дуль напряжения вторичнЬй обмотки трансформатора 1 близок к нулю. Предлагаемое устройство обладает повышенной помехозащищенностью за счет включения между трансформатором и фильтром коммутатора, отключающего фильтр от сети в случае потери контакта между пантографом и контактным проводом или провала кривой питающего напряжения. Формула изобретения Устройство для формирования синхронизирующего сигнала; содержащее трансформатор, фильтр и выходной формирователь, вход которого соединен с выходом фильтра, отличающеес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости , в него введены датчик контакта, коммутатор и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов фильтра, другой вход которого подключен через коммутатор к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого через датчик контакта соединена с управляющим входом коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1.Капустин А.Д., Копанев А.С,, Лозановский А.Л. Особенности устройст.г ва и эксплуатации электровоза ВЛ80Р. М., 1979, с. 58. 2.Писарев А.Л., Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями. М., 1975, с. 22.

/ Vy -/