Автоматизированный регулятор частоты

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 2 09252 19) 9/О 504 Н ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ вател й инедвиж ССС 982 иг.1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированному регулированию частоты гене-,рируемого электроагрегатом перем, напряжения, м.б. использовано в автономных источниках питания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей регулятора частоты путем обеспечения возможности синхронизации напряжения регулируемого МАТИЗИРОВАННЫИ РЕГУЛЯТОР1309252 источника с напряжением эл. сети, атакже обеспечение возможности управления включением регулируемого источника электроэнергии на параллельнуюработу с другими источниками, Зведение логических элементов И 20 и И - НЕ 28,элемента 21 временной задержки, параллельного регистра 22, формирователя 23 прямоугольных импульсов, синхронизированного с сетью, логической Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированному регулированию частоты генерируемого электроагрегатом переменного напряжения, может быть использовано 5 для автоматического регулирования частоты автономных источников электро. питания и является усовершенствованием устройства по авт,св. В 1078571,Целью изобретения является расшиоение функциональных возможностей автоматизированного регулятора частоты путем обеспечения возможности синхронизации напряжения регулируемого ис 15 точника электроэнергии с напряжением электрической сети, а также обеспечение возможности управления включением регулируемого источника электроэнергии на параллельную работу с другими источниками электроэнергии.На фиг, 1 и 2 приведены структурные схемы автоматизированного регулятора частоты; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие принцип ра 25 боты устройства.Автоматизированный регулятор частоты содержит входной формирователь прямоугольных импульсов, генератор 2 импульсов эталонной частоты первыйЗО одновибратор 3, первый счетчик 4 импульсов, вход начальной установки которого подключен к выходу входного формирователя 1 прямоугольных импульсов через первый одновибратор 3, а счетный вход - к выходу первого ло гического элемента И 5, делитель б час готы, первый логический элементИ-НЕ 7, который подключен своими входами к вьгходам первого счетчика 4 имгульсов, а выходом связан с одним вхо 40 схемы 24 сравнения на равно, счетчика 25импульсов, одновибратора 26 и йнвертора 27 позволяет осуществлять подгонку частоты к эталонному значениюили к частоте постороннего источника.Кроме этого регулятор имеет дополнительный канал выявления вхождения разности частот в допустимую областьзначений. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. дом первого логического элемента И 5,другой вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов эталоннойчастоты через делитеЛь 6 частоты, дваинвертора 8 и 9, первый из которыхподключен к выходу входного формирователя 1 прямоугольных импульсов, а второй связан с выходом первого логического элемента И-НЕ 7, реверсивныйсчетчик 10 импульсов, второй логический элемент И-НЕ 11, логический элемент ИЛИ 12 входы которых попарнообъединены и подключены к выходамреверсивного счетчика 10 импульсов,логическую 13 схему сравнения на равно, одни входы которой подключены квыходам реверсивного счетчика 10 импульсов, а другие - к выходам второгосчетчика 14 импульса, третий логический элемент И 15, выход которого подключен к входу - Т-обратного счетареверсивного счетчика 10 импульсов,вход Т прямого счета которого подключен к выходу второго логического элемента И 16, второй одновибратор 17и выходной БЯ-триггер 18, Б-вход которого подключен к выходу логическойсхемы 13 сравнения на равно, а Я-вход -к выходу последнего разряда второгосчетчика 14 импульсов через второй одновибратор 17. Первый вход второгологического элемента И 16 подключен квыходу второго логического элементаИ-НЕ 11, второй вход - к выходу первого инвертора 8, третий - к выходувторого инвертора 9, а четвертый соединен с четвертьм входом третьегопогического элемента И 15, третий входКоторого соединен с выходом второговнвертора 9 второй вход - с входом3 13092 первого инвертора 8, а первый вход - с выходом логического элемента ИЛИ 12.1Автоматизированный регулятор частоты также содержит входной вывод 19 управления, четвертый логический эле мент И 20, элемент 21 временной задержки, параллельный регистр 22, формирователь 23 прямоугольных импульсов, синхронизированный с электрической сетью, вторую логическую схему 24 сравнения на равно, третий счетчик 25 импульсов, однавибратар 26, инвертор 27, логический элемент И-НЕ 28, Б-триггер 29, пятый 30 и шестой 31 логические элементы И, дополнительный логический элемент ИЛИ 32 и дополнительный элемент 33 временной задержки. Причем объединенные четвергые входы первого и второго логических эле 20 ментов И подключены или к выходу генератора 2 импульсов эталонной частоты через дополнительный делитель 34 частоты, или к одному из выходов разрядов второго счетчика 14 импульсов,Выходы первого 7 и третьего 28 логических элементов И-НЕ через четвертый логический элемент И 20 соединены с одним из входов первого логическога элемента И 5, Входной вывод 19 управления автоматизированным регуляторам частоты подсоединен к первому входу третьего логического элемента.И-НЕ 28, через третий инвертар 27- к дополнительному входу первого логического элемента И-НЕ 7 и предназна 35 чен для связи с источником сигнала разрешения регулирования в режиме синхронизации. Выход второй логической схемы 24 сравнения на равно под ключен к второму входу третьего логического элемента И-НЕ 28, первые входы - к выходам первого счетчика 4 импульсов, вторые входы - к выходам параллельного регистра 22, входы раз рядов которого соединены с соответствующими выходами третьего счетчика 25 импульсов, а вход синхронизации через третий одновибратор 26 - с выходом формирователя 23 прямоугольных импульсов, синхронизированного с электрической сетью, счетный вход Т третьего счетчика 25 импульсов подключен к выходу делителя частоты, а вход нулевой установки через элемент 21 временной задержки - к входу третьего одновибратора 26. Выход дополнительного логического элемента ИЛИ 32 подключен непосредственно к входу С, а 52 4через дополнительный элемент 33 временной задержки - к входу 0 Р-.триггера 29, первый и второй входы - соответственно к выходам пятого 30 и шестого 31 логических элементов И, первый и второй входы пятого логического элемента И 30 подсоединены соответ,ственно к второму и третьему входам третьего логического элемента И 15, первый и второй входы шестого логического элемента И 3 соединены соответственно с выходами первого и второго инвертарав, выход 0-триггера 29 предназначен для связи с управляющим входом устройства включения на пара 11 лельную работу регулируемого источника электропитания.Устройство работает следующим образом.В режиме автономной работы на Вх, устройства ат источника сигнала разрешения регулирования частоты при синхронизации приходит уровень логическага0", В результате на выходе третьего лс ическаго элемента И-НЕ 28 постоянно находится уровень логической "1" и на дополнительный вход первого логическэга элемента И-НЕ 7 и навход элемента И О поступают сигналыразрешающих уровней, благодаря чемусигнал на ьходе второго инвертора 9и первого логического элемента И 5определяется только кодовыми комбинациями на входах первого логическогоэлемента И-НЕ ,Злектраагрегат вырабатывает напряжение П с частотой Г (период Т = 1/Г),которое преобразуется входным формирователемпо переходу синусоидычерез нулевое значение в прямоугольные импульсы длительностью Т/2, а привыполнении формирователя в виде триггера-формирователя - импульсы длительностью 1/Т и гериодом 2 Т,По заднему Фронту импульсов с входного формирователя 1 первый адновибратор 3 Формирует короткий импульс,устанавливакнций первый счетчик 4 импульсов в нулевое состояние. Первкйсчетчик импульсов 4 отсчитывает заданное количество импульсов 1, сост"ветствующее интервалу времени Т , поокончании которого запрещается поступление на первый счетчик 4 импульсов счетных импульсов первым логическим элементом И 5 до новой начальнойустановки счетчика 4. Логические элементы И 15 и 16 выделяют с помощьюинверторов 8 и 9 интервалы отклонения Т от Т с учетом знака отклонения (элемент И 6 выделяет интервалТ - Т . при ТТа элемент И 15 - интервал Г = Т - Т при Т, Т).В течение интервалов ь на вход +Т реверсивного счетчика 10 импульсов поступают счетные импульсы полученные делением импульсов 1, а в течение интервалаэти импульсы2поступают на вход -Т реверсивного счетчика 10. В результате при одном знаке отклонения состояния счетчика 10 увеличиваются со скоростью, пропорциональной величине отклонения, а при противоположном знаке отклонения аналогичным образом уменьшаются. Увеличение или уменьшение состояния счетчика 10 происходит до тех пор,1 пока оно не станет равно нулю, либо пока счетчик 5 не достигнет одного из своих предельных состояний (максимального или минимального).При достижении максимального и минимального состояний на выходе второго логического элемента И-НЕ 11 или логического элемента ИЛИ 12 появляется сигнал уровня логического "0", запрещая таким образом прохождение счетных импульсов на соответствующий вход счетчика 10.Импульсы с генератора 2 импульсов эталонной частоты делятся дс получения заданной частоты следования, например 300-500 Гц. По переднему Фронту полученных импульсов второй одно- вибратор 17 Формирует короткие импульсы, устанавливающие ВЯ-триггер 18 в единичное состояние. Второй счетчик 14 отсчитывает счетные импульсы и в момент, когда состояния его выходов полностью совпадут с состоянием выходов реверсивного счетчика 10, логическая схема 13 сравнения на равно формирует импульс, устанавливающий ВЯ-триггер 18 в нулевое состояние.Таким образом, на прямом выходе ВЯ- триггера 18 формируется импульс, длительность которого пропорциональна состоянию счетчика 10. При максимальном состоянии счетчика 10 этот импульс превращается в постоянный сиг 1 1нал уровня логической 1 , а при минимальном - в постоянный сигнал уровня логического "0". Сигнал с выхода ВЯ-триггера 18 поступает через усилитель на исполнительный электромагнит, изменяя тем самым усиля электро магнита до тех пор, пока отклонение не будет устранено.В режиме синхронизации на Вх. 1 устройства подается уровень логической "1", который, иннертируясь третьим иннертсрсм 27, запирает первый логический элемент И-НЕ 7, формируя на его выходе сигнал уровня логической "1" нне зависимости от состоя - ния остальных его входов. Выходное состояние третьего логического элемента И-НЕ 28 н этом случае полностью определяется сигналом на его входе, подключенном к выходу второй логической схемы 24 сравнения на равно. Соответственно на нхоп второго инвертора 9 и первого логического элемента И 5 проходит сигнал с элемента И-НЕ 28.В режиме синхронизации формируется внешний эталонный импульс Тдлительность которого совладает с 25 периодом напряжения внешнего источника Б , с которым происходит синхронизация и относительно которогоосуществляется стабилизация частоты.Достигается это следующим, Формирователь 23 преобразует напряжениевнешнего источника У н прямоугольныеимпульсы длительностью Т аналогичноФормирователю 1. На каждом полупериоде (Фиг. 3) третий счетчик 25 стсчитьнзает счетные импульсы 1 общеч длительностью Т В конце попуперисда поокончании отсчета третий однонибратор 2 б Формирует короткий импульс,осуществляющий перезапись информации 4 Онз счетчика 25 в параллельный регистр 22.Через короткое время, необходимоедля надежной записи информации н параллельном регистре 22 третий "четчик 25 импульсов устанавливается инулевое состояние игналом нулевогологического уроння, подаянья на еговход нулевой установки от Формирователя 23 прямоугольных импульсов через 5 Оэлемент 21 временной задержки. В результате н параллельном регистре 22постоянно хранится текущий код длительности Т. Счетчик 4 при этом, начиная отсчет импульсов с нулевого состояния, при подаче импульса с однонибратора 3 по соотнетстнующему фронту импульса с Формирователя 1 считаетдо тех пор, пока кодовая комбинацияна его выходах не совпадает с ксмси1309252 2. Регулятор по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что введены Э-триггер, пятый и шестой логические элементы И, дополнительный логический элемент ИЫ и дополнительный элемент временной задержки, причем выход дополнительного логического элемента ИЛИ подключен непосредственно к входу нацией на соответствующих выходах параллельного регистра 22, Сравнение кодовых комбинаций осуществляется логической схемой 24 сравнения на равно,на вьхаде которой Формируется уровеньлогической "1" при равенстве кодов наего входах А,А и ВВ, В этотмомент сигнал с выхода элемента 24инвертируется и поступает на первыйлогический элемент И 5, запрещая поступление счетных импульсов на входсчетчика 4. В результате Формируетсяэталонный импульс Т = Т, но сдвинутый так, что ега один фронт всегдасовпадает с соответствующим Фронтам 15импульса Т с формирователя(Фиг.3).Логическими элементами И 15 и 16 в этом случае выделяется уже сигнал разности Т-Т , и регулирование частоты осуществляется так, что разность пе риодов Т-Т стремится к нулю.При этом скорость отработки рассогласования пропорциональна величине отклонения Т - Тс, что позволяет осуществлять подгонку частоты при синхронизации без перерегулирования и возникновения неустойчивых режимов.Для выявления вхождения разности частот синхронизируемых источников электропитания в допустимую для включения на параллельную работу зону устройство содержит канал выявления зоны разности частот. Действительная зона разности частот выявляется по текущему интервалу ьТ = Т - Т (фиг.4).35Выделение ЬТ осуществляется логическими элементами И 30 или 31 (при Т ) Т импульс ЬТ формируется на выходе логического элемента И 31, при Т ( Т, импульс ЬТ формируется на вы ходе логического элемента И 30).Сигналы с логических элементов И 30 и 31 объединяются логическим элементам ИЛИ 32, на выходе которого формируется импульс, соответствующий текущей абсолютной величине разности частот. полученный импульс ЬТ сравнивается с заданным интервалом Г, определяющим величину допустимой зоны ЬГ Сравнение осуществляется Э-триггерам 29,В случае, если ЬТ (7, на Вых, 2 присутствует уровень логической "1", указывающий на то, что Ь 1 ( ЬГО. 55Таким образам, предлагаемое устройство обладает расширенными функциональными возможностями и позволяет осуществлять синхронизацию источников электропитания переменного тока а также определить момент, когда разность частот источников электропитания имеет величину, позволяющую осуществить включение источников электропитания на параллельную рабату. Формула и з с б р еения 1, Автоматизированный регулятор частоты пс авт, св. 11." 1078571, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функционалъных возможностей, он снабжен входным выводом управления, в него введены четвертый логический элемент И, элемент временной задержки, параллельный регистр, Формирователь прямоугольных импульсов, вторая логическая схема сравнения на равна, третий счетчик импульсов, одновибратор, инвертор, логические элементы И-НЕ, первый логический элемент И-НЕ снабжен дополнительным входом, причем выходы первого и третьего логических элементов И-НЕ соединены с одним из входов первого логическага элемента И через четвертый логический элемент И, входной вывод управления автоматизированным регулятором частоты подсоединен к первому входу третьего логического элемента 1 И-НЕ через третий инвертор - к допол", нительнаму входу первого логического элемента И-НЕ, выход второй логической схемы сравнения на равно подключен к второму входу третьего логического элемента И-НЕ, первые входы - к выходам первого счетчика импульсов, вторые входы - к выходам параллельного регистра, входы разрядов которого соединены с соответствующими выходами третьего счетчика импульсов, а вход синхронизации через третий одновибратор - с выходом формирователя прямоугольных импульсов, счетный вход тре.,ьего счетчика импульсов подключен к ьыходу делителя частоты, а вход нулевой установки через элемент временной задержки - к входу третьего одновибратора.9 1309252 10С, а через дополнительный элемент логического элемента И, первый и втовременМой задержки - к входу Э Р-триг" рой входы шестого логического элеменгера, первый и второй входы - соот- та И соединены соответственно с выховетственно к выходам пятого и шестого дами первого и второго инверторов, логических элементов И, первый и вто" 5 выход Р-триггера предназначен для рой входы пятого логического элемен- связи с управляющим входом устройства та И подсоединены соответственно к включения на параллельную работу ревторому и третьему входам третьего гулируемого источника электропитания.рректор М. Пожо одписное роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 1803/53 Тираж бб 1 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушскомитета СС открытий ая наб., д.