Устройство для синхронизации генераторов переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H02J3/42 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

- Изобретение относится к синхрони;3ации синхронных генераторов и может быть использовано в -частности, в системах автоматизированного управления судовыми электроэнергетическими установками для выполнения режимов включения на параллельную работу судовых синхронных генераторов.

Известны устройства для включения на параллельную работу с постоянным углом опережения момента включения, формирование сигнала в которых осуществляется в результате выделения огибающей напряжения биения путем его выпрямления и последующей фильт-рации 17Недостатком известных устройств является большая ошибка измерения фаз, вносийая искажениями огибающей напряжения биения при искажениях слагающих его напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для синхронизации генераторов переменного тока, содержащее формирователи импульсов с выходами для подключения на напряжения синхронных генераторов, причем выходы фор- мирователей подключены к блоку логики, счетчик импульсов со счетным вхо

дом, подключенным к выходам двухвходовой схемы совпадения, первый вход которрй подключен к блоку логит ки, а второй вход - к генератору высокочастотных импульсов, дешифратор с входами, подключенными к соответствующим разрядам счетчика импульсов, блоки запрета по разности частот и разности напряжений и формиро10ватель выходного импульса С.2 3.

В этом устройстве определение момента включения должно обязательно начинаться при значениях угла опе15режения в 2-3 раза больших допустимого , что обусловлено необходимостью реализации алгоритма постоянного угла опережения и запрета по разности частот. В резуль.тате при вклю20чении устройства в работу в зоне допустимых .для включения углов сдвига фаз (разности фаз) в ряде случаев возможен пропуск целого периода напряжения биения прежде ем будет

25 выдана команда на включение, что затягивает процесс синхронизации на несколько секунд.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства

Ю синхронизации. Эта цель достигается тем, что ус ройство для синхронизации генераторов переменного .тока, содержащее : формирователи импульсов с вьЖОдами для подключения на напряжения генераторов, причем выходы формирователей подключены к блоку логики, сч чик импульсов со счетным входом, по ключенным к выходу двухвходовой схе мы совпадения, первый вход которой подключен к блоку логики, а второй вход - к генератору высокочастотных импульсов, дешифратор с входами, подключенными к соответствующим раз рядам счетчика импульсов, блоки зап та по разности частот иразности на пряжений и формирователь выходного импульса, снабжено схемой определения -начала измерения угла, включения содержащей два статических триггера первые входы которых объединены и подключены к выходу переполнения., счетчика импульсов, первый элемент задержки, выход которого подключен к входу второго элемента задержки и к установленному входу счетчика -импульсов, .выход второго элемента з держки подключен к второму входу вт рого статического триггера, схемой установки нуля, выход которой подключен к второму входу первого статического триггера и второму входу дополнительно введенной схемы ИЛИ, первый вход которой подключен к вых ду дополнительно введенного инверто ра со входом, подключенным к выходу блока логики, а выход схемы ИЛИ под .ключен к входу первого элемента за-т держки, выходной схемой совпадения, входы которой подключены к.выходам блоков запрета по разности частот и напряжений, дешифратора, статичес ких триггеров, инвертора, а выход к .входу формирователя выходного импульса. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие рабо ту устройства. Устройство сосгоит из форьгарователей 1 и 2 импульсов, к входам которых подключены напряжения синхронизируемых генераторов U и U , а их выходы подключенык соответствующим входам блока 3, логики, выход которого подключен к входу инвертора 4 и ко второму входу схемы 5 совпадени первый вход которой подключен к выхо ду генератора б высокочастотных, импульсов. Выход схемы ,5 совпадения подключен к счетному входу двоичного счетчика 7, а выход инвертора 4 подключен к первому входу схемы ИЛИ 8, второй вход которой подключен к выходу схемы 9 установки нуля.Выхо схемы ИЛИ 8 через первый элемент задержки 10 подключен к установочному входу счетчика 7 и одновременно к входу второго элемента задержки 11, выход которого подключен к второму входу триггера 12 текущего .переполнения, первый вход, которого объединен с первым входом триггера 13 начальнохО переполнения и подключен к выходу переполнения счетчика 7. Второй вход триггера 13 подключен к выходу схемы 9 нулевой установки. Выходы -разрядов счетчика 7 подключены к дешифратору 14, выход которого подключен к третьему входу схемы 15 совпадения, четвертый вход которой подключен к выходу инвертора 4, пятый вход к прямому выходу .триггера 13, шестой вход - к инверсному выходу триггера 12, первый вход - к выходу блока запрета по разности напряжений 16, а второй вход к выходу блока запрета по разности частот 17. Выход схемы 15 совпадения подключен к формирователю 18 выходного иг/шульса. Устройство работает следующим образом. При включении питания узел 9 установки нуля вырабатывает короткий импульс, устанавлива.ющий счетчик 7 и триггеры 12 и 13 в положение О . При этом Сигнал на выходе выходной схемы 15 совпадения отсутствует, так как на ее пятом входе, соединенном с пpЯIvIым выходом триггера 13,. имеет место логический О. Синусоидальные напряжения работающего и подключаемого генератора поступают соответственно на входы формирователей 1 и 2 и на входы схем запрета по разнести напряжений 16 и разности ча.с-. тот 17. На выходах формирователей . 1 -И 2 имеют место последовательности импульсов, которые усло.вно можно обозначить а и i периоды .повторения которых равны периодам входных напряжений, а длительности - их полупериодам. На выходе блока 3 логики имеет место, исходная последовательность импульсов, описываемая логичесХим уравнением-с ъ аЪ V аЬ, длит.ельностЬ каждого из которых JooTBeTCTвуе т углу сдвига фаз между на- . пряжениями. При этом, максимальная длительность импульса указанной последовательности имеет место, когда входные напряжения находятся в противофазе. Затем с уменьшением угла сдвига фаз длительность импульсов уменьшается. С возникновением очередного игшульса на выходе блока - 3 логики через схему 5 совпадения на вход счетчика 7 начинают поступать высокочастотные импульсы генератора6, т.е. начинается измерение длительности импульса (угла сдвига фаз ). Одновременно на выходе инвертора 4 возникает логический О, обеспечивающий отсутствие выходного сигнала на время .изме: ения. С окончаниём импульса на счетчике 7 оказывается записанным число, соответствующее его длительности. С помощью дешифратора 14 определяет ся соответствие этого числа заданной уставке. Если угол сдвига фаз находится в допустимых для включе ия пределах, то на выходе дешкфратора 14 образуется логическая 1, в противном случае - логический О Триггеры 12 и 13 служат для защиты от ложных, выходных сигналов. Ёмкость сче тчика 7 несколько превышает максимально- допустимое число, соответ- ствующее норме. Длительность измеряе мых импульсов .разности фаз и заполняющая частота высокочастотных им пульсов таковы, что исключая небольшой интервал в окрестности точки совпадения фаз, счетчию 7 переполняется. Прскольку включение синхрониза тора производится в произвольный МОмент, то может произойти ложное ерабатывание, если включение устройства произойдет непосред ственно за нулевым значением разности фаз. .Чтобы избежать этого, служит триг гер 13 начального переполнения. При включении он устанавливается в ..О и логический О с его прямого выхода даёт запрет на срабатывание схейы 15 совпадения до тех пор, пока нет цикла с переполнением счетчика 7 В любом цикле, где имеет-место пер полнение счетчика 7, возможна ситуация, когда на выходе дешифратора 14 ерть логическая 1, соответствуквдая углу сдвига фаз, находящемуся в норме. Чтобы избежать ложного выходного сигнала в этом случае, введен тригге 12 текущего переполнения, который при переполнении счетчика 7 устанавливается в положение 1 и с его инверсного выхода поступает запрет на срабатывание схемы 15 совпадения По окончании в виде логического каждого цикла триггер 12 текущего переполнения устанавливается в О, и,,/если в очередном цикле нет переполнения счетчика 7, то .триггер 12 остается в О и запрет на срабатывание устройства снимается. С окончанием измеряемого импульса разности фаз на выходе блока 3 логики возникает логический О запрещающий доступ высокочастотных импульсов на вход счетчика 7. В то же время на выходе инвертора .4 возникает логическая 1, разреша1С щая выработку выходного сигнала. При на всех пяти наличии логических входах схемы 15 совпадения, т.е. , при соблюдении всех необходимых условий, на выходе образуется выходной сигнал также в виде логической 1, который расширяется и усилива тся схемой 18. В то же время логическая 1, возникающая на выходе инвертйра 4, через схему ИЛИ 8 и элемент задержки 10 установит счётчик 7 в , приводя устройство, в исходное состояние и подготавливая его к следую1дему циклу работы, который начинается с приходом очередного импульса после-доватеЛьности с . Наличие элемента задержки 10 обеспе ивает установку счетчика 7 в О после начала вы,рабс ткивыходного сигнала. Элемент задержки 11 обеспечивает э конце цикла установку в О триггера 12 текущего переполнения после установки в О счетчика 7, что исключает возможность ложного сра батывания устройства в цикле с переполнением счетчика 7,. поскольку сначала появляется запрет (логический, на выходе .дешифратора 14 и лишь зарем разрешение (логическая 1) на инверсном выходе триггера 12 текущего переполнения. 1 Таким образом, устройство вырабатывает команду на включение в первом же периоде напряжения при условии, что включение устройства произошло, в любой момент до наступления допустимого угла опережения совпадения фаз синхронизируемых напряжений, или в следуиидем периоде напряжения биения, если включение устройства произошло в весьма узкой зоне допустимых углов. Все это определяет повышение быстродействия предлагаемого ..устройства. Формула изобретения Устройство для синхронизации генераторов переменного тока, содержащее формирователи импульсов с выходами для подключения на напря.жения генераторов, причем выходы формирователей подключены к блоку логики, счетчик импульсов со счетньли входом, подключенным к выходу двухвходовой cxeNM совпадения, первый вход которой подключен к блоку логики, а второй вход - к генератору высокочастотных импульсов, дешифратор с входами, подключенными к хзоотбетствующим разрядам счетчика импульсов, блоки запрета по разности частот и разности напряжений и формирователь выходного импульса, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно снабжено схемой определения начала измерения угла включения, содержащий два статических триггера, перйые

входы которых объединены и подключены к выходу переполнения счетчика импульсов, первый элемент задержки, выход которого подключен к входу второго элемента задержки и к установочному входу счетчика импульсов, выход второго элемента задержки подключен к второму входу второго статического триггера, схемой установки нуля,выход которой подключен к второму входу первого статического триггера и второму входу дополнительно введенной схемы ИЛИ, первый вход которой подключен к выходу дополнительно введенного инвертора со

входом, подключенным к выходу блока логики, а выход схемы ИЛИ подключен к входу первого элемента задержки, выходной схемой совпадения, входы которой подключены к выходам блоков запрета по разности частот и напряжения, дешифратора, статических триггеров, инвертора, а выход.- к входу формирователя выходного импульса.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР № 349890, кл. Н 02 J 3/42., 1976.

Угол оп йеэ кения

Hf в

7 Переполняется.

Выход 3 J бшод§ nillllllHIilHiilllllHIl

...х,;7.4- lllilKIIIIIIIIHl

вб/Ходб:, -1

n п г

Д|КП9 ffe e/Kif/ feM 7 i/fflftflCfi6/ff MffffK

ffjMffffff 6 xffff fS

Вб/XOff

dt/xfffff

g /xedfS

вА/gffdfB

Угол опережения Угол оперв се/ ч я не в нормев норме

П-не переполняется

HIIHIiliilllHtlillt ШШШШШШЬ

HtilllllH

JtillUI

Фиг.2