Импульсный синхронизатор

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматической синхронизации синхронных генераторов друг с другом или с сетью. Цель изобретения - повышение точности при больших частотах скольжения - достигается тем, что длительность вспомогательных импульсов входных блоков преобразования напряжений выбирают равной одной трети длительности периода синхронизируемых напряжений и в состав синхронизатора введен блок контроля совпадения фаз, содержащий две схемы И, два триггера и схему сброса. Блок контроля совпадения фаз разрешает определение постоянной времени опережения блоком включения только после фиксации момента совпадения фаз синхронизируемых напряжений, исключает возможные провалы напряжения и броски тока при синхронизации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 M 02 J 3/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1224900 (21) 4433967/24-07 (22) 22.04.88 .(46) 07.04.90. Бюл. Р 13 (72) А.С.Виксман, В.В.Кобелев, Б.Т.Кононов и Г.Х.Левин (53) 621.316.729(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1224900, кл. Н 02 J 3/42, 1984. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СИНХРОНИЗАТОР (57) Изобретение относится к электро технике и может быть использовано для автоматической синхронизации синхронных генераторов друг с другом или с сетью. Цель изобретения — повышение точности при больших частоИзобретение относится к электроэнергетике, может быть использовано в энергосистемах для включения синхронных генераторов на параллельную работу и является усовершенствованием изобретения по авт.св. В 1224900, Цель изобретения — повышение точности при больших частотах скольжения °

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит входные блоки

1 и 1 преобразования напряжения сети (генератора), выявитель 2 знака скольжения, переключатель 3 каналов, блок 4 включения, блок 5 сбрасывающих импульсов, элемент 6 времени, зажимы 7 и 8 для подключения напряжения сети и генератора, формирователи 9 н 9 основных импульсов, f

C формирователи 10 и 10 управляющих, SU„„15557 2 А2

2 тах скольжения — достигается тем, что длительность вспомогательных импульсов входных блоков преобразования напряжений выбирают равной одной трети длительности периода синхронизируемых напряжений и в состав синхронизатора введен блок контроля совпадения фаз, содержащий две схемы

И, два триггера и схему сброса. Блок контроля совпадения фаз разрешает определение постоянной времени опережения блоком включения только пос- ле фиксации момента совпадения фаз синхронизируемых напряжений, исключает возможные провалы напряжения и броски тока при синхронизации. 1 ил.. импульсов, формирователи 11 и 11 вспомогательных импульсов, первую

12, вторую 13, третью 14 и четвертую 15 схемы И выявителя знака скольжения, схему ИЛИ 16 выявителя знака скольжения, генератор 17 импульсов выявителя знака скольжения, первый

18, второй 19 и третий 20 триггеры выявителя знака скольжения, первую

21, вторую 22, третью 23 и четвертую 24 схемы И переключателя каналов, первую 25 и вторую 26 схемы ИЛИ переключателя каналов, первую 27 и вторую 28 схемы И блока включения, схему НЕ 29 блока включения, счетчик 30 с дешифратором, первую 31 и вторую 32 схемы ИЛИ блока включения, триггер 33 включения, дифференцирующнй блок 34, выходную схему И 35 бло,ка включения, схему ИЛИ 36 и генератор 37 импульсов блока сбрасываю1555762 щих импульсов, выходные цепи 38 и 39 синхронизатора, блок 40 контроля совпадения фаз, первую 41 и вторую

42 схемы И блока контроля совпадения фаз, первый 43 и второй 44 триггеры блока контроля совпадения фаз, схему 45 сброса.

Напряжение генератора и сети поI дается во входные блоки 1 и 1 на формирователи 10 и 10 управляющих импульсов, своими входами подключенные к выходам формирователей 9 и 9 основных импульсов, а своими выхода ми — к входам формирователей 11 и 11 15 вспомогательных импульсов.

В выявителе 2 знака скольжения входы первой 12 и второй 13 схем И непосредственно подключены к выходам формирователей 11 и 11 вспомоt гательных импульсов и перекрестно подключены к выходам формирователей

10 и 10 управляющих импульсов, а ! выходы первой и второй схем И под,ключены через схему ИЛИ 16 к генера- 25 тору 17 импульсов, выход которого подключен к нулевым входам первого

18 и второго 19 триггеров, а единичные входы этих. триггеров — соответ" ствеино через третью 14 и четвертую

15 схемы И к выходам первой 12 и второй 13 схем И, вторые входи треть-: ей 14 и четвертой 15 схем И перекрестно подключены к нулевым выходам первого 18 и второго 19 триггеров, единичный выход первого триггера 18 подключен к единичному входу третьend триггера 20-, а единичный выход второго триггера 19 - к нулевому входу третьего триггера 20.

I 40

В переключателе 3 каналов к одному из входов первой 21 и четвертой 24 схем И подключен единичный, выход третьего триггера 20 выяви-. теля 2 знака скольжения, к одному из входов второй 22 и третьей 23 схем И подключен нулевой выход третьего триггера 20 выявителя знака скольжения. Другие входы первой 21 и второй 22 схем И переключателя каналов подключены соответственно к выходам формирователей 9 и 9 основных импульсов входных блоков преобраэова« ния напряжения сети и генератора, а другие входы третьей 23 и четвертой

24 схем И вЂ” соответственно к выхо дам формирователей 10 и 10 управляяяцих импульсов входных блоков 1 и 1 . Выходы первой 21 и второй 22 схем И переключателя 3 каналов подключены ко входам первой схемы ИЛИ 25, а выходы третьей 23 и четвертой 24 схем И вЂ” к входам второй схемы ИЛИ 26.

Выходы первой 25 и второй 26 схем

ИЛИ переключателя каналов подключены к входам первой схемы И 41 блока

40 контроля совпадения фаз.

Выход первой схемы И 41 подключен к единичному входу первого триггера 43 блока контроля совпадения фаз, единичный выход этого триггера - к одному из входов второй схемы И 42 блока контроля совпадения фаз, второй вход этой схемы И - к входу второй схемы ИЛИ. 26 переключателя каналов, а третий вход этой схемы И вЂ” к выходу схемы НЕ 29 блока

4 включения. Выход второй схемы И 42 подключен к единичному входу второго триггера 44 блока 40 контроля совпадения фаз, единичный выход этого триггера - к одному из входов первой 27 и второй 28 схем И блока 4 включения, Другие входы первой схемы И 27 подключены непосредственно к выходу второй схемы ИЛИ 26 переключателя каналов и через схему НЕ 29 к выходу первой схемы ИЛИ 25 переключателя каналов. Другие входы второй схемы И 29 подключены к выходам первой 25 и второй 26 схем ИЛИ переключателя каналов и к единичному выходу триггера 33 блока 4 включения.

Выходы первой 27 и второй 28 схем И блока включения подключены к входам схемы ИЛИ 36 блока 5 сбрасывающих им. пульсов, выход схемы ИЛИ 36 » »к входу генератора 37 импульсов, а выход этого генератора — к одному из входов первой 31 и второй 32 схем ИЛИ блока включения. К суммирукнцему входу счетчика 30 с дешифратором подключен выход первой схемы И 27, вычитающий вход этого счетчика подключен к выходу второй схемы И 28, а сбрасывающий вход счетчика - к выходу первой схемы ИЛИ 31 блока включения.

Первый выход счетчика 30 с дешюфратором подключен к входам первой 31 и второй 32 схем ИЛИ, второй выход этого счетчика - к единичному входу триггера 33, а третий выход - к входу выходной схемы И 35, второй вход которой подключен к единичному выходу триггера 33, нулевой вход этого триггера подключен к выходу вто5 155 рой схемы ИЛИ 32. Единичный выход триггера 33 подключен к входу дифференцирующего блока 34, первый выход которого подключен к входу первой схемы ИЛИ 31, а второй выход диф ференцирующего блока 34 используется для подключения к цепи 38 увеличения частоты вращения приводного двигателя генератора. Выход выходной схемы И 35 через элемент 6 времени подключен к цепи 39 включения генераторного выключателя, Вход схемы

45 сброса подключен на напряжение питания синхронизатора, а выход этого блока — к выходам установки в "О" первого 18 и второго 19 триггеров выявителя 2 знака скольжения, к одному из входов первой схемы ИЛИ 31 . блока включения, к входу установки в ".0" триггера 33 этого блока и к входам установки в "0" первого 43 и второго 44 триггеров блока 40 контроля совпадения фаз.

Импульсный синхронизатор работает следующим образом.

При включении синхронизатора на выходе схемы 45 сброса появляется импульсный сигнал, устанавливающий в

"0" первый 18 и второй 19 триггеры выявителя знака скольжения, счетчик

30 с дешифратором, триггер 33 блока включения и первый 43 и второй 44 триггеры блока контроля совпадения фаз. В качестве схемы 45 сброса возможно использовать, например, дифференцирующий блок в составе конденсатора, диода и резистора.

Во входных блоках 1 и 1 преобразования напряжений в момент прохождения синусоид синхронизируемых напряжений через нулевую фазу вырабатываются основные импульсы, длительность которых равна половине периода соответствующих входных напряжений, остроугольные управляющие и прямоугольные вспомогательные импульсы, длительность которых равна одной трети периода соответствующих входных напряжений. Если f > f<, то управляющие сети шаг за шагом своим передним фронтом смещаются в сторону заднего фронта вспомогательных импульсов генератора и в момент их совпадения срабатывает первая схема

И 12 выявителя знака скольжения, которая запускает схему ИЛИ 16. При появлении сигнала U, прекращает работать генератор 1? импульсов, и

5762

6 сигнал на нулевые входы триггеров 18 и 19 не подается °

Так как до момента срабатывания схемы И 12 генератор импульсов ра5 ботал, то триггеры 18 и 19 находились в состоянии, при котором на их нулевых выходах имелся сигнал, под-, готавливающий к работе третью 14 и

10 четвертую 15 схемы И. После совI падения импульсов формирователей 10 и 11 сигнал U . вызывает срабатыва-„ ние третьей схемы И 14, а сигнал U

20 Сигнал U q вызывает переход третьего триггера 20 в единичное состояние, Если К„ 7 f, то вначале происходит совпадение импульсов 10 и 11, появляется сигнал U y срабатывает чет25 вертая схема И 15, сигнал U с вы- хода которой вызывает переход второго триггера 19 в единичное состояние. Сигнал U вызывает переход третьего триггера 20 в нулевое сос30 тояние. Если триггер 20 находится в единичном состоянии (f > f<) то появление сигнала U> вызывает срабатывание первой схемы И 21 переключателя каналов и сигнал. U> на выходе этой схемы приводит к появлению на

35 выходе первой схемы ИЛИ 25 сигнала

Ug причем с выхода первой схемы

ИЛИ 25 в этом случае следуют прямоугольные импульсы, длительность которых равна половине периода напряжения генератора, а частота равна меньшей частоте, (Появление сигнала U, приводит при fc > f к срабатыванию четвертой

45 схемы И 24 переключателя каналов, появлению сигнала Uz, который вызывает срабатывание второй схемы

ИЛИ 26 и появление на ее выходе сигнала U < в виде остроугольных им50 пульсов, частота следования которых равна большей частоте. Если триггер

20 находится в нулевом состоянии

I (f w f),,то появление сигнала Ug вызывает срабатывание второй схемы

55 И 22, появление сигнала U, затем срабатывание первой схемы ЙЛИ 25 и появление сигнала Ugq . Появление сигнала U

35 нала У срабатывание второй схемы

ИЛИ 26 и появление сигнала Ugb. При этом сигнал Ugy представляет собой прямоугольные импульсы в половину периода меньшей частоты, а сигнал

Uyg — остроугольные импульсы, частота следования которых равна боль шей частоте. Таким образом, независимо от знака скольжения с выхода первой схемы ИЛИ 25 следуют прямо. угльные импульсы меньшей частоты, длительность которых равна половине периода, а с выхода второй схемы

ИПИ 26 следуют остроугольные импульсы большей частоты.

Блок 40 контроля совпадения фаз осуществляет управление блоком 4 включения следующим образом. При совпадении в первой схеме И 41 бло- 0 ка 40 прямоугольных импульсов меньI шей частоты с первого входа переключателя каналов появляется сигнал Uq который переводит первый триггер 43 в единичное состояние и подготавлива- 25 ет к срабатыванию вторую схему И 42 блока 40. Первое срабатывание этой схемы происходит в момент первого совпадения остроугольного импульса большей частоты с инвертированным прямоугольным импульсом меньшей частоты, т.е. фактически сразу же после момента совпадения фаз синхронизируемых напряжений. При этом появляется сигнал U на единичном выходе второго триггера 44 блока 40, разрешающий работу блока включения.

Если после включения синхронизатора в работу вначале имеют место совпадения прямоугольных инвертированных импульсов меньшей частоты с остроугольными импульсами большей частоты, то срабатывание второго триггера 44 блока 40 не произойдет, так как первый триггер 43 этого блока еще не сработал, 1

После появления разрешающего сигнала Ugg с выхода второго триггера

44 блока 40 контроля совпадения фаэ в блоке 4 включения осуществляется, оценка величины частоты скольжения и формирование постоянного времени опережения. Оценка величины частоты скольжения производится путем подсчета в счетчике 30 с дешифратором числа совпадений управляющих импульсов большей частоты с инвертированными прямоугольными импульсами меньшей частоты. Число М шагов импульсов большей частоты по импульсам меньшей частоты будет равно

1 мц м д мч fd

N (1)

2пТ 2a f 2ьЕ

Если а fl С и щ, то Х ) N „и включение генератора на параллельную работу возможно. Запись числа в счетчике 30 с дешифратором производится при фиксации совпадений в первой схеме И 27 блока включения. При записи в счетчике 30 числа Ng „ на его выходе появляется сигнал, устанавливающий триггер 33 в единичное состояние. В момент переброса триггера 33 в единичное состояние появляется сигнал на первом выходе дифференцирующего блока 34, который вызывает срабатывание первой схемы

ИЛИ 31 и сброс показаний счетчика

30 с дешифратором. Очередное совпадение сигналов Ugy u Ugg фиксируется первой схемой И 27 и счетчик начинает считать остаток совпадений импульсов большей частоты с инвертированными импульсами меньшей частоты, т.е. число М вЂ,, равное

fg йр, N,-=N - N- = — — — — — —. д) ос = - уо 2hf 2hf рое

После подсчета остатка совпадений импульсы большей частоты начинают перемещаться по импульсам меньшей частоты, показания счетчика 30 с дешифратором начинают вычитаться и при записи в счетчике числа -1 на его третьем выходе появляется сигнал, поступающий на выходную схему И 35.

Появление сигнала U g приводит к запуску элемента 6 времени, который спустя заданное время задержки С включает цепь 39 включения генераторного выключателя. Синхронизатор вырабатывает команду на включение выключателя генератора с постоянным стременем опережения („, равным

1 о = ада„

Если имеет место так называемое зависание fg ft -. О, то синхронизатор выдает команду на включение цепи

38 увеличения частоты вращения приводного двигателя. Эта команда формируется при переполнении счетчика и появлении сигнала на его первом выходе, который вызывает срабатывание

Формула изобретения

Составитель К.Фотина

Редактор В.Данко Техред И.Ходанич Корректор Н.Ревская

Заказ 558 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101

9 l5 первой 31 и второй 32 схем ИЛИ, сброс счетчика и переброс триггера 33 в нулевое состояние. Этот переброс фиксируется дифференцирующим блоком 34, на выходе которого появляется сигнал отрицательной полярности, включающий цепь 38 увеличения частоты вращения приводного двигателя.

Импульсный синхронизатор по авт.св. 8 1224900, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности при больших частотах скольжения, в качестве формирователей вспомогательных импульсов входных блоков преобразования напряжений сети и генератора использованы формирователи импульсов, длительность которых выбрана равной одной трети длительности периода синхронизируемых напряжений, а синхронизатор ,снабжен блоком контроля совпадения

Ф фаз содержащим первую и вторую схемы И, первый и второй триггеры и схему сброса, вход которой подключен к источнику питания, а выходк выходам установки в "0" первого

55762 10 и второго триггеров выявителя знака скольжения, а также к одному иэ входов первой схемы KIN блока включения, к входу установки в "0" триггер этого блока и к входам ус,тановки в "0" первого и второго триг геров блока контроля совпадения фаэ, первые входы первой и второй схем И

10 которого присоединены к выходу второй схемы ИЛИ переключателя каналов, второй вход первой схемы И блока контроля совпадения фаз присоединен к выходу первой схемы ИЛИ переключателя каналов, выход первой схемы

И блока контроля совпадения фаз присоединен к единичному входу первого триггера этого блока, единичный выход указанного триггера присоединен

20 к второму входу второй схемы И блока контроля совпадения фаз, третий вход этой схемы присоединен к выходу схемы НЕ блока включения, выход второй схемы И присоединен к единичному

2S входу второго триггера блока контроля совпадения фаз, а единичный выход этого триггера — к третьему и четвертому входам соответственно первой и второй схем И блока включения..