Синхронизатор с постоянным временем опережения

 

Использование: в электроэнергетике. для включения на параллельную работу синхронных генераторов. Сущность: синхронизатор содержит блок 1 преобразования угла сдвига фаз в импульсную последовательность , измерительно-вычислительный блок 16 в составе первого 5 и второго 6 активных фильтров, выполненных из трех последовательно включенных интегрирующих операционных усилителей 2,3,4 и 7,8,9, трех блоков вычитания 11.12.13 и трех суммирующих операционных усилителей 10,14.15, и логический блок 17. Измерение скорости и ускорения скольжения осуществляется без применения операции дифференцирования и при приемлемых значениях коэффициентов усиления активных фильтров. Команда на включение выключателя генератора подается при попадании расчетного угла и скорости скольжения в диапазоны допустимых значений. 1 ил. ю с VI VI ел VI ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ((I) (я)э Н 02 J 3/42

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ :::. .(,"(.":(:":-;.Я ч

ПРИ ГКНТ СССР

Йю*, ... ",. „„ -- . Р, Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю (61) 940269 (21) 4936697/07 (22) 16.05.91 (46) 15.11.92. Бюл. М 42 (72) Н.И.Григоров, Б.Т.Кононов, Б.Ф.Самойленко и В.Б,Толубко (56) Авторское свидетельство СССР

N 940269, кл. Н 02 J 3/42, 1980. (54) СИНХРОНИЗАТОР С ПОСТОЯННЫМ

ВРЕМЕНЕМ ОПЕРЕЖЕНИЯ (57) Использование: в электроэнергетике, для включения на параллельную работу синхронных генераторов, Сущность: синхронизатор содержит блок 1 преобразования угла сдвига фаз в импульсную последовательность, измерительно-вычислительный блок

16 в составе первого 5 и второго 6 активных фильтров, выполненных из трех последовательно включенных интегрирующих операционных усилителей 2,3,4 и 7,8,9, трех блоков вычитания 11,12,13 и трех суммирующих операционных усилителей 10,14,15, и логический блок 17. Измерение скорости и ускорения скольжения осуществляется без применения операции дифференцирования и при приемлемых значениях коэффициентов усиления активных фильтров. Команда на включение выключателя генератора подается п ри попадании расчетного угла и скорости скольжения в диапазоны допустимых значений. 1 ил.

1775794

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для включения на параллельную работу синхронных генераторов.

Известен синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий блок преобразования угла сдвига фаз синхронизируемых напряжений в импульсную последовательность, измерительно-вычислительный блок, выполненный из двух суммирующих и трех интегрирующих операционных- усилителей и логический блок на выходе синхронизатора. Основным недостатком этого устройства является низкая точность его работы. Это связано со следующим. Для определения величины текущего угла д, скорости w и ускорения е > скольжения в синхронизаторе используются три последовательно включенные ин° тегрирующие усилители, охваченные обратными связями так, что их результирующая передаточная функция соответствует звену третьего порядка вида

Мр), ° (1) ар +Ьр +ср+1 где К вЂ” коэффициент усиления; а,Ь,с — коэффициенты при производных: р = — — оператор дифференцирования.

dt

С одной стороны звено, описываемое выражением (1), имеет вполне определенную полосу пропускания. зависящую от выбора коэффициентов а, b, с, и представляет собой активный фильтр. Напряжение íà его выходе (йа выходе третьего интегрирующего операционного усилителя) пропорционально текущему углу сдвига фаз между синхронизируемыми напряжениями Uc u Ur.

8 связи с тем, что в этом усилителе осуществляется операция интегрирования, на его входе, т,е. на выходе второго интегрирующего операционного усилителя, напряжение . пропорционально угловой частоте скольжения. Очевидно также, что на выходе первого интегрирующего ойерационного усилителя напряжение пропорционально угловому ускорению скольжения.

С другой стороны, звено, описываемое выражением (1). представляет собой вычислительное устройство, позволяющее решить линейное дифференциальное уравнение третьего порядка. Общее решение такого уравнения х обычно представляют в виде

Х=Х1+Х2 ° (2) где Х1 — частное решениедифференциального уравнения без правой части;

Х2 — частное решение дифференциального уравнения с правой частью.

Вид функции Х1 полностью определяется соотношением коэффициентов а, b, с

5 при производных. Вид функции зависит от вида правой части дифференциального уравнения, т,е. в рассматриваемом нами случае — от закона изменения напряжения с выхода блока преобразования угла сдвига

1О фаз в импульсную последовательность. Для подавления составляющей Х1 необходимо соответствующим образом подбирать коэффициенты а, Ь, с, чтобы исключить колебательный характер изменения величины Х1 и обеспечить быстрое затухание эпериодических составляющих этой величины, Для выполнения таких требований необходимо, чтобы коэффициенты а, Ь, и с отличались друг от друга на несколько порядков, что часто физически очень трудно реализуемо.

Вместе с тем подавить составляющую полностью даже в случае физически трудно реализуемого подбора величин а, Ь, и с не удается. В связи с этим результат решения зависит от х1, а значит, эта составляющая влияет на точность определения величин

25 д1,0)s,е .

Цель изобретения — повышение точности работы синхронизатора.

Это достигается тем, что в синхронизатор с постоянным временем опережения в состав измерительно-вычислительного блока дополнительно введены три последовательно включенных интегрирующих операционных усилителя, три блока вычитания и третий суммирующий операционный усилитель, вход которого подключен к выходу блока преобразования угла сдвига фаз, синхронизируемых напряжений в импульсную последовательность, а выход — к входу четвертого интегрирующего операционного усилителя, к другим входам которого подключены выходы четвертого, пятого и шестого интегрирующих операционных усилителей, входы пятого и шестого интегрирующих операционных усилителей присоединены .cooTBGTGTBGHHo к выходам четвертого и пятого интегрирующих операционных усилителей, к входам первого блока вычитания подключены выходы первого и четвертого интегрирующих усилителей, к входам второго блока вычитания подключены выходы второго и пятого интегрирующих усилителей, а к входам третьего блока вычитания подключены выходы третьего и шестого интегрирующих усилителей, к входам первого суммирующего усилителя подключены выходы первого и второго блока вычитания, а к входам второго суммирующего

1775794 усилителя подключены выходы первого, второго и третьего блоков вычитания.

Введенные в систему элементы обеспечивают следующее:

Четвертый, пятый и шестой интегрирующие операционные усилители образуют второй активный фильтр, передаточная функция которого такая же, как и у первого активного фильтра. Третий суммирующий операционный усилитель позволяет осуществить подачу на вход второго активного фильтра сигнала, прямо пропорционального сигналу на входе первого активного фильтра и отличающемуся от него в п раз. В результате этого напряжения на входах четвертого, пятого и шестого интегрирующих операционных усилителей отличаются от соответствующих напряжений на выходах первого, второго и третьего интегрирующих операционных усилителей только величиной, определяемой составляющей 1 г и коэффициентом и.

В первом. втором и третьем блоках вычитания производится подавление сигналов, определяемых составляющей у1, в результате чего устраняется ее влияние на измеряемые значения величин текущего угла, скорости и ускорения скольжения.

Введение новых элементов и связей между ними позволяет получить положительный эффект, заключающийся в повышении точности работы синхронизатора.

Сущность изобретения состоит в повышении точности работы синхронизатора путем подавления влияния свободных составляющих на результат определения значений текущего угла между синхронизируемыми напряжениями, скорости и ускорения скольжения.

На чертеже приведена схема предлагаемого синхронизатора, Приняты следующие обозначения:

1 — блок преобразования угла сдвига фаз синхронизируемых напряжений в импульсную последовательность;

2,3,4 — первый, второй и третий интегрирующие операционные усилители, образующие первый активный фильтр 5;

6- второй активный фильтр, образованный четвертым, пятым и шестым интегрирующими операционными усилителями 7,8,9;

10 — третий суммирующий операционный усилитель;

11,12,13 — первый, второй и третий блоки вычитания;

14,15 — первый и второй суммирующие операционные усилители;

16 — измерительно-вычислительный блок;

17 — логический блок;

18 — цепь включения выключателя генератора, Кроме того, показаны физические вели5 чины, которым пропорциональны действующие в схеме напряжения, На вход блока 1 преобразования угла сдвига фаз в импульсную последовательность подаются синусоидальные синхрони10 зируемые напряжения сети 14 и генератора

Ог. С.выхода блока снимается напряжение

Ua, пропорциональное текущему углу сдвига фаз д. Напряжение Ue подается на первый активный фильтр 5 непосредственно, а

15 на второй активный фильтр 6 — через третий суммирующий операционный усилитель 10, обеспечивающий усиление входного сигнала в и раз. Оба активных фильтра имеют одинаковые передаточные функции, соот20 ветствующие звену третьего порядка и описываемые выражением (1).

Всвязи с тем,,что входной сигнал,,поданный на активные фильтры, отличается величиной коэффициента пропорциональ25 ности и, сигналы, пропорциональные е», е,г, а)», маг, д, дг и снимаемые с выходов интегрирующих операционных усилителей, имеют одинаковые собственные составляющие р, y<, g> и разные выt

30 нужденные составляющие,"р1, угг, р1, л фг „+< фг"

Сигналы с выходов блоков вычитания, на вход которых подаются сигналы пропорциональные: Е», Я s2 — нэ вход первого блока вычитания; a) s>, в вг — на вход второго блока вычитания; д> дг — на вход третьего блока вычитания, не содержат свободных составляющих, пропорциональных углу, скорости и ускорению скольжения.

Эти сигналы подаются на вход первого 14 и второго 15 суммирующих операционных усилителей. В первом из них производится вычисление расчетной скорости скольже45 ния вврасч по формуле

Mspacw =©в + аз твкл (3) где Ькл — время включения выключателя генератора.

Во втором суммирующем операционном усилителе производится вычисление расчетного угла др„, по формуле г

Яв т вкл драсч = д +©s твкл +

2 (4)

Выходные напряжения первого и второ55 го суммирующих операционных усилителей вместе с напряжениями, пропорциональными допустимым значениям угла включения дд л и скорости скольжения а) вдоп, подаются на входы логического блока 17, реализующего следующие условия:

1775794 жения, что позволяет посредством вычитания исключить практически полное их влияние на измеренные значения угла, скорости и ускорения скольжения.

Составитель Н.Пантелеева

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Заказ 4038 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 драсч= ддоп ш Вр8сч © 8400, (5)

Если условия (5) выполняются, то логический блок вырабатывает команду на включение выключателя генератора, подаваемую в цепь включения 18. Изобре тение позволяет в отличие от основного изобретения повысить точность определения угла, угловой скорости и ускорения скольжения. Исключены операции дифференцирования, сопровождающиеся большими сигналами помехи по переднему и заднему фронтам импульсов импульсной последова. тельности с выхода преобразователя угла сдвига фаз. Вместе с тем, по предлагаемому изобретению облегчаются условия выбора коэффициентов, соответствующих функции активного фильтра, обеспечивается физическая реализуемость таких фильтров и исключается ошибка измерения, связанная с наличием свободных составляющих в результатах определения угла, скорости и ускорения скольжения.

Техническое преимущество изобретения состоит в том, что повышение точности работы синхронизатора обеспечит включение генераторов на параллельную работу без ошибок по углу и скорости скольжения, а тем самым предотвратит возможные возмущения в процессе синхронизации, связанные с бросками тока и провалами напряжения. Тем самым обеспечивается требуемое качество электрической энергии у электроприемников и безаварийная работа генераторов, являющихся источниками электроэнергии.

В связи с тем, что параметры обоих активных фильтров одинаковы, одинаковыми являются и свободные составляющие в результатах определения в каждом фильтре величин угла, скорости и ускорения сколь10

Формула изобретения

Синхронизатор с постоянным временем опережения по авт.св. KL 940269, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы синхронизатора, в состав измерительно-вычислительного блока введены три последовательно включенных интегрирующих операционных усилителя— четвертый, пятый и шестой, три блока вычитания и третий суммирующий операционный усилитель, вход которого подключен к выходу блока преобразования угла сдвига фаэ синхронизируемых напряжений в импульсную последовательность, а выход — к входу четвертого интегрирующего операционного усилителя, к другим входам которого подключены выходы четвертого, пятого, шестого интегрирующих операционных усилителей, входы пятого и шестого интегрирующих усилителей подключены соответственно к выходам четвертого и пятого интегрирующих усилителей, к входам первого блока вычитания подключены выходы первого и четвертого интегрирующих усилителей, к входам второго блока вычитания подключены выходы второго и пятого интегрирующих усилителей, а к входам третьего блока вычитания подключены выходы третьего и шестого интегрирующих усилителей, к входам первого суммирующего усилителя подключены выходы первого и второго блока вычитания, а к выходам второго суммирующего усилителя подключены выходы первого, второго и третьего блоков вычитания.