Устройство для формирования сигнала

 

Изобретение относится к средствам управления и м.б. использовано в энергетике для задания режима работы гидроагрегата. Цель изобретения - повьппение чувствительности и надежности при контроле частоты вращения с помощью трехфазного синхронного генератора . Каждый детектор перепада импульсного сигнала .подключен к дизъюнктору и сумматору, при этом каждый сумматор выполнен несиммётричньм и насыщающимся, что дает возможность получить не только практически любое распределение импульсных сигналов на временной оси, но и получить нечетные коэффициенты преобразования. Детектор выполнен, в виде двухполупериодного выпрямителя с конденсаторной связью, а дизъюнктор - в виде двухобмоточного трансформатора, первичная обмотка которого выполнена с отводом. Такое выполнение позволяет суммировать токи при более высоких междуфазных напряжениях , а синфазное напряжение не превышает величины фазового сигнала. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. е (Л

„„ЯУ„„1430583

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н 4 F 03 В 15/18

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; ".

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3947804/25-06 (22) 28.05.85 (46) 15;10.88. Бюп. 9- 38 (75) Ю.М.Романенко (53) 621.224 (088.8) (56) Патент США Ф 4484137, кл. 324166, опублик..1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА (57) Изобретение относится к средствам управления и м.б. использовано в энергетике для задания режима работы гидроагрегата. Цель .изобретения— повьппение чувствительности и надежности при контроле частоты вращения с помощью трехфазного синхронного генератора. Каждый детектор перепада импульсного сигнала подключен к диэьюнктору и сумматору, при этом каждый сумматор выполнен несимметричным и насыщающимся, что дает возможность получить не только практически любое распределение импульсных сигналов на временной оси, но и получить нечетные коэффициенты преобразования. Детектор выполнен. в виде двухполупериодного выпрямителя с конденсаторной связью, а диэъюнктор — в виде двухобмоточного трансформатора, первичная обмотка которого выполнена с отводом. Такое выполнение позволяет суммировать токи при более высоких междуфазных напря-. жениях, а синфазное напряжение не . . щ превьппает величины фазового сигнала.

1 3 II ф-JIbI 3 HEI °

1430583

Изобретение относится к средствам управления и может быть использовано в энергетике для задания режима работы гидроагрегата.

Цель изобретения — повышение чувствительности и надежности при контроле частоты вращения с помощью многофазной электрической машины.

На фиг.1 показана схема устройства 1ð для формирования сигнала датчика частоты вращения для случая использования трехфазного синхронного генератора," на фиг.2 — схема дизъюнктора и детектора перепада импульсного сигнала; на фиг.3 — временные диаграммы зависимости тока на блоках сумматоров (а) и напряжения на выходах сум- маторов (б — м).

Трехфазный генератор 1 (фиг.1) через формирующие цепи 2,3,4, снижающие напряжение сигнала до допустимой величины (в простейшем случае в качестве этой цепи может быть использовано интегрирующее звено), и весовые резисторы 5 — 22 .подключены к входам масштабных сумматоров 23 — 31, в качестве которых целесообразно использовать операционные усилители, работающие в режиме насыщающихся ограни- 30 чителей за счет отсутствия внешней отрицательной обратной связи; выходы сумматоров, каждый из которых, кроме

24, 27 и 23, асимметричен по входу, .что достигается различными значениями весовых резисторов, связывающих входы этих сумматоров с фазными выводами генератора 1, через нуль-органы 32—

40 (в простейшем случае — дифференцирующие звенья) подключены к входам дизъюнктора 41, являющегося выходной цепью устройства, связывающей его с входами вторичной аппаратуры, при этом система нуль-орган - дизъюнктор

41 является логически суммирующим

45 детектором момента достижения результата суммирования входных токов сумматоров ?3-31 нулевого значения, резисторы, связывающие входы сумматоров 23-31 с нулевой шиной, используются при наличии заметных смещающих токов

Работа устройства поясняется при помощи совмещенных временных диаграмм, приведенных на фиг.,3, где на диаграмме q приведены значения токов, поступающих на входы сумматоров 2331 через цепи 2-4 (в качестве таких цепей в простейшем случае может быть использовано элементарное интегрирую-. щее PC-звено, обладающее необходимой частотной зависимостью выходного тока). При этом соотношение фазовых токов, поступающих на входы сумматоров 23-31, а следовательно, и соотношение сопротивлений весовых резисторов несимметричных сумматоров (сумматоры 23, 25, 26, 28, 29 и 30) можно определить при помощи выражения

К sin(P + )

r . 21

s in (p «+ cL — — ) где eL — угловой шаг распределения импульсных сигналов на временной оси.

В случае использования наиболее распространенного в практике гидроэнергетики трехфазного тахогенератора сс =15 относительно аргумента Р фазового напряжения в момент достижения равенства его модуля и модуля напряжения сигнала смежной фазы, определяемого из условия

2ll

sin P = — sin(P — --), откуда

2 sin(p " -) cos — =0

N н т.е. зп(p--) =О, р И

Поскольку И (число фаз) в этом случае равно 3, то P =60, à R/r=1,37, следовательно, выходные сигналы, полученные в результате дифференцирования фронтов и срезов выходных сигналов сумматоров (приведены на диаграммах б — л) с учетом инверсии результата дифференцирования срезов этих сигналов и последующего логического сложения с результатом детектирования моментов совпадения фазных напряжений по .уровню — диаграмма м, где сигналы, полученные в результате,обработки выходных сигналов асимметричных сумматоров, выделены по толщине, а сигналы, полученные при детектировании моментов совпадения фазных сигналов, вЂ,по высоте, равномерно распределяются по временной оси.

В момент, когда суммарный ток . поступающий на входы какого-либо из

1430583 сумматоров, достигает нулевого значе" ния, этот сумматор переходит в режим изменения своего состояния, характеризующийся резким перепадом его вы5 ходного напряжения (диаграммы б — л, для удобства анализа эти диаграммы показаны для случая работы сумматоров в неинвертирующем режиме, что, поскольку система обработки выходных импульсов сумматоров реагирует только на их перепады, не имеет значения), Поскольку принцип работы всех каналов устройства одинаков, рассмотрим обработку напряжения, снимаемого с фазы А.

В момент t ток, отбираемый с фазы

А, сравнивается по абсолютной величине с током, отбираемым от фазы В, но уменьшенным в В./2 раз (кривая ц на диаграмме a) в результате чего суммарный ток, поступающий через резисторы 11 и 12 на вход операционного усилителя — сумматора 26, достигает нулевого значения, после чего на выходе этого сумматора происходит резкое изменение уровня выходного сигнала (диаграмма б, момент t на фиг.3 где показано положительное изменение уровня выходного сигнала сумматора

26, находящегося.в режиме насыщения до момента t — диаграммы а и б на фиг.3, когда суммарный ток на входе сумматора снова достигает нулевого значения, после чего на выходе сумматора 26 снова возникает перепад уров- 35 ня, на этот .раз отрицательный, момент

t на диаграмме б, после чего данный процесс снова повторяется, начиная с момента tg — диаграммы q и б на фиг. 3) .

При положительном перепаде происходит заряд того входного конденсатора 42 (фиг,2) который подключен к выходу сумматора 26 (фиг.1), поскольку зарядный ток проходит через соответствующий диод 43 (фиг.2) и обмотку 45 трансформатора 46, то на его выходной обмотке 47 возникает узкий импульс (момент, на диаграмме в., фиг.3). Отрицательный же перепад выходного сигнала данного сумматора приводит к разряду упомянутого конденсатора 42 (фиг.2) через соответствующий диод 44 и обмотку 48 трансформатора 46, направление намотки 55 которой выбрано таким образом (показано на схеме), чтобы сигнал на выходной обмотке 47 этого трансформатора сохранил неизменную полярность (момент t на диаграмме м, фиг.3), В дальнейшем данный процесс повторяется, как это показано на диаграммах Š— м, где приведены выходные сигналы сумматоров 26,27,28,25,24, 23,31,30 и 29 (фиг,1) соответственно и выходные сигналы на выходе дизъюнктора 41, роль которого на схеме, приведенной на фиг,2, играет трансформатор 46.

В связи с тем, что все девять входных цепей (по количеству сумматоров) дизъюнктора перепадов импульсного сигнала, схема которого приведена на фиг.2, состоящие из конденсаторов

42 и диодов 43 и 44, идентичны, то на схеме условно приведены только первая и девятая.

Как показано па диаграмме м (фиг.3), в данном устройстве достигается не менее чем трехкратное повышение разрешающей способности по срав. нению с прототипом. В частности, приведенная на фиг,i схема имеет коэффициент преобразования равный 18.

Данное устройство может иметь и самостоятельное значение, .т.е. не требовать применения симметричных сумматоров. В частности, такая необходимость может возникнуть при восьмикратном увеличении коэффициента преобразования, когда угловой шаг распределения импульсных сигналов на временной оси ы.=11,25 . В этом случае соотношения между значениями весовых резисторов определяются из выражения ..

360 1

sin (и-0 5) К—

t и

s in)(n-0, 5)сс) где n — порядковый номер сумматора, общее число которых в данном случае равно восьми, Расчетные формулы позволяют определить точные значения весовых резисторов только в том случае, когда фаэовые и уровневые параметры тахогенератора взаимно идентичны, что, как показывает практика, зачастую не выполняется, в силу этого равномерное распределение импульсов на временной оси (это необходимо, в частности, при обеспечении соответствия периодов сигнальных импульсов контролируемой частоте вращения} обеспечивают подгонкой соотношения весовых резисторов сумматоров, например, при помощи по1430583 тенциометра, к выводам которого подключают имеющиеся весовые резисторы, а к регулируемому отводу — вход сумматора. Применение только несимметричных сумматоров дает возможность получить не только практически любое распределение импульсных сигналов на временной оси, но и получить, например, нечетные коэффициенты преобразования.

Таким образом, предлагаемое уст,ройство по сравнению с известным не .только имеет повышенный коэффициент, преобразования, но и более высокую чувствительность и надежность, поскольку суммирование токов осуществляется при более высоких межфазных напряжениях, чем их сравнение в известном способе, а синфазное напряжение не превышает величины фазового сигнала, в частности, для рассмотренного случая в момент достижения суммарным током на входе сумматора нулевого значения уровень межфазных напряжений достигает значения не меньшего

0д =20,„з п(-ьг) = 1,41 У,„, в то время как равенство фазных нап" ряжений достигается при их уровнях всего

UAьс Uàà

I причем синфазное напряжение на входах компаратора в отдельные моменты может достигать величины

Б = 2Б я1п60 = 1)73 О,, что требует значительного понижения фазных напряжений перед подачей их на входы компаратора, Формула изобретения

1, Устройство для формирования сигнала датчика частоты вращения, содержащее сумматоры и дизъюнкторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности при контроле частоты вращения с помощью многофазной электрической машины, устройство снабжено детекторами перепадов импульсного сигнала, каждый из которых подключен к дизъюнктору и сумматору, при этом каждый сумматор выполнен несимметричным и насьпщающимся, 2,- Устройство по п.1, о т л и ч а-.

25 ю щ е е с я тем, что детектор перепада импульсного сигнала выполнен в виде двухполупериодного выпрямителя с конденсаторной связью, а дизъюнк30 тор — в виде двухобмоточного трансформатора, первичная обмотка которого выполнена с отводом.

1430583

1430583

Ы

6, 0 ,0

g tl о 0 а м

0 и о н о

Составитель О.Голованов

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Олийнык Корректор И.Муска

Заказ 5317/32 Тираж 431 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4