Автоматический синхронизатор

.7 3 4 50 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТОРбласт тения -лючения на инизируеели 1,2 о напря- сточнил, У 4 аучноледовател рский ин- передвижонструкегатовй нь 08 ф,8) идетел 02 Л 3 тво СС 2, 198 лементание нмс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(6.1) 1201955 (21) 4233033/24-0 (22) 20.04.87 (46) 15.12.88. Бю (71) Всесоюзный н ский и проектно-к ститут электроагр ных электростанци (72) М.Я, Каплан (53) 62.316.729 (56) Авторское св У 1201955, кл, Н(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНХР 01 (57) Изобретение относится электротехники. Цель изобре со ращение длительности вк параллельную работу синхрон мых источников. Формироват прямоугольных импульсов п жениям синхронизируемых и ков формируют прямоуголь пульсы, которые сравнив гичесним элементом И 3. ми 4 и 5 производится сравн1444916 пульса, соответствующего разностифаз с элемента И 3 с заданными интервалами. Результаты сравнения записываются Р-триггерами 8 и 9, формируятаким образом, сигналы сдвумя значениями углов опережения. Аналогичносравнивается длительность сигнала стриггера 9 на элементах задержки 5 и7 с записью результата Э-триггерами1 О и 11, указывающими области значений текущей разности частот. В зависимости от состояния Р-триггеров 1 О Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике автоматизации режимов работы электроагрегатов переменного тока, и можетбыть использовано при их автоматическом включении на параллельную работу друг с другом и с промышленнойЪсетью.МЦель изобретения - сокращение дли- Отельности включения на параллельнуюработу, синхронизируемых источниковпутем контроля длительности периода,биений и формирования сигнала на подгонку частоты в случае, если эта дли тельность превьппает заданную величину,На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства с фпримером выполнения одновибратора иэлемента временной задержки, нафиг, 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип формирования сигнала на дополнительном выходе устройства, предназначенном для формирования сигнала подгонки частоты при зависании.Устройство содержит два формирователя 1 и 2 прямоугольных импульсов,осуществляющих преобразование синусо Оидальных напряжений синхронизируемыхисточников Би Б в соответствующие последовательности прямоугольных импульсов, первый логический элемент И 3,четыре элемента 4-7 временной эадерж 35ки, четыре синхронных П-триггера 811, второй 12 и третий 13 логическиеэлементы И, выходной логический элемент ИЛИ 14, а также одновибратор 15 и 1 на выход элементами И 12 и 13и ИЛИ 14 пропускаются сигналы с выходатриггера 8 или 9, Одновибратором 15за период биений по сигналам П-триг-.геров 8 или 9 формируется короткийимпульс, по которому элементом задержки 16 осуществляется сдвиг одного фронта, В результате, если длительность периода биений больше времени задержки, элементом 16 на второмвыходе формируется сигнал подгонкичастоты. 3 ил. и пятый элемент 16 временной задержки. На один иэ формирователейили 2 входной сигнал подается с обратной фазировкой.Структурная схема, приведенная на фиг. 1, соответствует одному из вариантов исполнения элементов временной задержки, одновибратора и случаю использования Р-триггеров с записью по переднему . фронту синхрониэирующего импульса на С-входах.При других вариантах исполнения элементов временной задержки, одновибратор и С-входов Э-триггеров соответствующим образом используются либо прямые, либо инверсные выходы соответствующих Э-триггеров, а при необходимости применяются элементы временной задержки по переходу из уровня "О" в "1" и одновибратор с инвертирующим выходом, например, одновибратор 15 и элемент 16 задержки на фиг. 1.Элементы 4-7 и 16 задержки и осуществляют задержку только одного фронта импульса (переход из "1" в "О" для элементов 4-7 и из "О" в "1" для элемента 16),Для согласования логических уровней и одновременно в качестве порогового устройства на выходе каждого элемента задержки применен буферный логический элемент.При появлении даже кратковременного единичного уровня на входе элемента временной задержки конденсатор быстро заряжается (разряжается) чевез диод, на выходе элементов 4-7 за4449 держки с нечнвертнрующими выходами устанавливается уровень ("О").При переходе входного сигнала элементов временной задержки из "1" в5 "О" конденсатор медленно разряжается через резистор с постоянной времени, заданной величинами резистора и емкостью конденсатора, осуществляя таким образом временную задержку зад О него фронта (переход из "1" в "О") входного сигнала.При обратной установке диода элемент 16 задержки аналогично осущест- вляет заданную временную задержку заднего фронта (переход из "О" в "1") входного сигнала (см. Фиг. 2, 3)Одновибратор 15 (фиг. 1) приведен в варианте исполнения на базе логических элементов и короткой времен О ной задержки на основе КС-цепочки и имеет инвертирующий выход. Одновибратор по входному сигналу по переходу из "О" в "1" на своем выходе формирует короткий импульс (фиг. 2), дли тельность которого задается величинами КС-цепочки. 2 ЧТзЧоег Т Сигнал с углового опережения ц 0, проходи на выход устройства в случае, если Тэ-,Т (Тэг)Тз, ) т еАвтоматический синхронизатор реализует принцип формирования сигнала включения на параллельную работы с дискретно-постоянным углом опере.жения и работает следующим образом.Отформированные формирователями 1 и 2 прямоугольные импульсы поступают на логический элемент И 3. При этом вследствие того, что один из входных сигналов подается с обратной фазировкой, получаемые на выходе элемента И 3 импульсы ЬС соот О ветствуют текущему значению разности фаз.Импульс Ье, (проинвертированный инверснью выходом элемента И 3) поступает на элемент 4 временной задержки, который осуществляет задержку перехода из "1" в "О" на время Г, . В результате, если ЬСС на выходе элемента задержки отформировывается импульс (пауза) длительностью дСи по переднему фронту импульса (по концу Ье, ) с элемента 3 в 0- триггер 8 записывается нулевой логический уровень, так как в этот момент нулевой уровень на выходе элемента 4 задержки. В противном случае,т.е, при .ЬСС на выходе элемента 4и и задержки постоянный уровень О и вИ 11 триггер 8 записывается состояние 1 164Таким образом, на выходе триггера 8 отформировывается импульс, идентифицирующий область Ьус д , , соот 1 ветственно переход состояния триггера из уровня "1" в "О" соответствует заданному углу опережения Д Ц ,;формирующийся на выходе первого элемента задержки в случае, если , ) с импульс поступает на элемент 5 временной задержкиГ . В результате аналогично с триггером 8 на выходе триггера 9 отформировывается импульс (пауза).Элементы 6 и 7 временной задержки совместно с триггерами 10 и 1 по импульсу с длительностью, соответствующей времени нахождения в области ЬЧ(ЬЧг, осуществляют выделение двух зон длительности периода биений Тб = 1/ЬЙ, где ЬГ - разность частот между напряжениями синхронизируемых источниковДлительность нахождения в зоне указывает на длительность периода биений и связана с ним соотношением Элементы 6 и 7 временной задержки осуществляют задержку перехода из уровня "О".в уровень "1" сигнала с выхода Р-триггера 9 на заданное время С, и сг, соответствующее двум граничным значениям периода биений:Е,ть(Е,+Е 1 Е Т -- и Т.2 оп г 2 Чояг Аналогично с работой триггеров 8 и 9 и элементов 4 и 5 задержки по переднему фронту импульса на С-входах 0-триггеров 1 О и 11 в них записывается логический уровень, полученный в результате задержки импульсасоответственно, на время йюг фСоответствующие уровни устанавли-ваются и на выходах 0-триггеров 10 и 11, в зависимости от которых на первый выход устройства проходит сигнал либо с выхода триггера 8, либо с выхода триггера 9, который далее усиливается и поступает на автомат ге-нератора с соответствующим углом опе режения (р 0, либо ( г14449Й ( ДГ и г Т,+ Й. При этомразность частот достаточно мала идля наиболее точного включения можно установить меньший угол опереже 5ния ЧПри большей разности Ь 1, когдавключение на параллельную работу сзаданным углом опережения ( , в действительности происходит за зоной 10(( , т.е, с недопустимой ошибкой,импульс Г, попадает в диапазонЧОО 2С с,+ . Поэтому триггеры10 и 11 устанавливаются в состояние соьтветственно "О" и "1" и на первый выход 15устройства проходит сигнал с угломопережения ф, обеспечивая фактическое включение на параллельную рабо-ту синхронизируемых источников с,ошибкой, не превышающей значения 20первого угла опережения дПри очень малых разностях частотсинхронизируемых источников; т.е,при зависаниях, от момента разрешения включения на параллельную рабату (см, Фиг, 2) до выдачи синхронизатором сигнала включения с заданным углом опережения может пройтивремя, достигающее одного периодабиений Тз. Например, при разностичастот ЬК0,01 Гц это время может составить более 1,5 мин, в товремя как время синхронизации не должно превышать 0,5 мин,Для того, чтобы исключить появлениеситуации зависания, контролируетсядлительность периода биений Т, Еслиэта длительность превышает заданную1величинумин = -, например 8 мчч 4 О10 с, на втором выходе автосинхронизатора формируется сигнал, которыйвоздействует на исполнительные элементы управления установкой частотыс целью увеличения частоты до техпор, пока период биений не уменьшитсянаступит момент появления заданногоугла опережения и сформируется сигнал включения на параллельную работу.Наиболее целесообразно производитьподгонку частоты "вверх", так как вэтом случае после включения на параллельную работу синхронизируемый источник сразу принимает на себя частьнагрузки.55Такая работа устройства осуществляется с помощью одновибратора 15 и 16 6элемента 16 временной задержки. Одно- вибратор 15 по переднему фронту (переход из "О" в "1") кпульса с любого из выходов триггеров 8 или 9 формирует короткий проинвертированный импульс (см.фиг. 2 и 3 в т, б), Таким образом, импульс на входе элемента 16 формируется один раз за период биений. Элемент 16 временной задержки сдвигает фронт входного сигнала (переход из уровня "Ю в 111) на время с м,В результате, если с. больше периода биений Т (фиг. 2), на выходе элемента 16 задержки нулевой логический уровень, указывающий, что разность находится в допустимой зоне (ЙЙЬ Г) и подгонка частоты не производится.Если же 6) Тз, то по истечении времени задержки с,на выхода 2 устройства Формируется уровень "1"о которому начинается подгонка частоты до тех пор, пока разность Фаз не достигнет заданного значения и не произойцет включения синхронизируемых источников на параллельную работу.Таким образом, длительность включения на параллельную работу в данном случае имеет три слагаемых: врелмя задержки ь мчч, длительность подгонки частоты и длительность срабатывания коммутационной аппаратуры. Первая составляющая является наиболее весомой и поэтому длительность включения на параллельную работу ненамного превышает С , затягивамичние процесса. включения из-за возникновения ситуаций зависания частоты полностью ликвидируется.Формула и з о б р е т е н и яАвтоматический синхронизатор по авт. св. Р 1201955, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращенчя длительности включения на параллельную работу синхронизируемых источников, синхронизатор дополнительно содержит одновибратор и элемент временной задержки, вход которого подключен к выходу одновибратора а выход является вторым выходом синхронизатора, причем, вход одновибратора подключен к выходу первого или второго Э-триггера,Тираж 651 рственного комите зобретений и откр Ж, Раушская на