Импульсный синхронизатор

с присоединением заявки,% Н 02 У 3/42 Ъеударстаеииый камитет СССР аю делам иаабрвтеиий и втирмтий. (53) УДК 621. .316.729 ( 088.8) Опубликовано 07.09.81. Бюллетень М 33 Дата опубликования описания 07,09.81) Авторы изобретен Заявитель Ленинградский машиностроительныйим К. Е. Ворошилова УЛЬСНЫЙ СИНХРОНИЗАТ Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах .електроснабжения для включенияна параллельную работу синхронных генераторов.%Известно устройство цля синхронизации синхронных генераторов, выполненное,на формирователях импульсов,которыепод",ключены к шинам синхронизирующих генераторов, триггерах, счетчиках дешифраторах и логических схемах 1),. Недостатком такого устройства является то, что оно срабатывает с постояннымуглом опережения только в момент прохождения разностью частот наперед заданно-го значения. Это сужает. область допустимых параметров синхронизации и темсамым приводит к затягиванито процессавключения синхронных генераторов на нараллельную работу, а в случае включения,синхронизатора при малых разностях частот может вызвать большую угловую ошибку .и, как следствие, большие возмущенияв системе электроснабжения. 2Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульсный синхронизатор, содержащий входные блоки преобразования напряжений сети и . генератора, каждый из которых содержит формирователь прямоугольных импульсов, к выходу которого подключен формирователь вспомогательных импульсов, переключатель каналов, состоящий из выявителей знака скольжения и блок включения т,21. Оценка разности частот в,данном синхрониэаторе производится по числу совнадеиий вспомогательных импульсов большой частоты с прямоугольными импульсами меньшей частоты, а команда на включение выключателя формируется с постоянным углом опережения и момент совпадения перецнего фронта прямоугольного импульса большей частоты с прямоугольным импульсом меньшей частоты.. Независимость угла опережения от разности частот синхронизируемых напря ений является основным недостатком проотипа, обслуживающим в общем случаезамыкание контактов генераторного выключения при ненулевом угле спвига Фаз между синхронизируемыми напряжениями, что приводят к протеканию больших уравнительнык токов и к провалам напряжения на 5 шинах генераторов.Целью изобретения является повышение точности синхронизации во всей области попустимых значений разности частот,Эта цель постигнута в импульсном син крониэаторе,. сонержащем входные блоки ; преобразования напряжений сети и генератора, кажпый из которых содержит формирователь прямоугольных импульсов, к выхопу которого подключен формирователь вспомогательных импульсов, переключатель каналов, состоящий из двух выявителей знака скольжения, и блок включения.Новым в устройстве является то, что оно снабжено блоком сбрасывающих им 20 пульсов, кажпый из вхопнык блоков снабжен формирователем, управляющих импульсов на входе блока, выход формирователя управляющик импульсов подключен ко вхоЬу формирователя прямоугольных импульсов, кажпый из выявителей знака скольжения состоит из двух схем И и триггера,а переключатель каналов снабжен двумясхемами ИЛИ, установленными на выходепереключателя, блок включения состоит иэ30двух счетчиков, схемы совпацения, дешифратора, триггера, схемы ИЛИ, схемы И,а блок сбрасывающих импульсов состоитиз схемы ИЛИ и попключенного к ее выкопу генератора сбрасывающих импульсов,причем ко вхопам первой схемы .И каждо- З 5го иэ выявителей знака скольжения подключены выходы формирователя прямоугольных импульсов соответствующего вхопногоблока, формирователя управляющих импульсов пругого вхопного блока и триггерадругого выявителя знака скольжения, ковходам второй схемы И кажпого иа выявителей знака скольжения подключены выходы формирователя вспомогательных импульсов соответствующего входного блока, 45формирователя управляющих импульсов другого входного блока и триггера другоговыявителя знака скольжения, выходы вто. -рых схем И каждого выявителя знака сколь-.жения подключены ко входам первой схемы 50ИЛИ переключателя .каналов и к единичнымвходам триггеров соответствующего выявителя знака, выходы первых схем И каждого выявителя знака скольжения попключены ко входам второй схемы ИЛИ переклю 55чателя каналов, выхопы схем ИЛИ попключены к записывающим вхопам соответствующих счетчиков блока включения и ко входам схемы ИЛИ блока сбрасываюшихимпульсов; выхопы счетчиков попключеныко входам схемы совпадения, выхопы первого счетчика, кроме того, через дешифратор подключены к епиничному входу триггера блока включения, выхоп которого попключен ко вхопу схемы ИУИ блока включения и к первому входу выхопной схемы Иблока включения, ко второму входу которого попключен выхоп схемы совпапения,причем выход генератора сбрасывающихимпульсов подключен на нулевые вкопытриггеров выявителей знака скольженияи бл ка включения, на второй вхоа скемыИЛИ блока включения и установочный вхопвторого счетчика, а выхоп схемы ИЛИ блока включения включен на установочныйвход первого счетчикаНа фиг. 1 представлена схема преплагаемого синхронизатора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работусинхронизатора.Преплагаемый импульсный синхронизатор сопержит: 1,2 - вхопные блоки 3,3 формирователи управлявших импульсов,4,4 - формирователи прямоугольных им(пульсов, 5,5 - формирователи вспомога-тельных импульсов, 6 - переключатель каlналов; 7,7 - выявители знака скольжения;8,8 - первые схемы И, 9,9 - вторыесхемы И выявителей знака скольжения,у10,10 - триггеры выявителей знака скольжения 10,12 - первая и вторая схемаИЛИ переключателя каналов, 13 - блоквключения, 14,15 - первый и второй счетчик блока включения, 16 - схема совпапения, 17 - дешифратор; 18 - схема ИЛИблока включения, 19 - триггер блока вклю/чения, 20 - схема И блока включения.)21 - блок сбрасываюших импульсов, 22 схема ИЛИ блока сбрасывающих импульсов;23 - генератор сбрасывающих импульсов;24 - цепь включения генераторного выключателя,На фиг. 2 препставпены временные пиаграммы, поясняющие работу синхронизатора. Номера диаграмм, изображенных нафиг. 2 - цифры вполь оси орпинат - соответствуют номерам блоков синхронизатора.Временные аиаграммы работы блоков 3,ф р4, 5, и.З, 4, 5 для нагляпности сов,мешены и показаны в виде временных пиаграмм у блоков 1, 2, а синусоипы входнык напряжений О гО с на фиг, 2 опуще-.ны, Для опреПеленности принято, что частота сети больше частоты генератора.Взаимное положение унравляющих импульсов блоков 3(3 ), 4(4) и 5(5), обраэующи.; своеобразный пакет, випно изВремя опережения (, представляетсобой произведение этого остатка на длительность периода, Т меньшей частоты:ор дол м (О)или, с учетом (4) и .(7)С,м М В-- щТ щ -соьв 1 1 Ч 1рп д с, Ь ЕдопИзменение топ в процессе перестройки синхронизатора под другой генераториый выключатель может быть произведено путем изменения длительности основных и вспомогательных импульсов,Синхронизатор работает следующим обРазбм.Входные блоки формирователей иыпуль-,,1сов формируют пакеты импульсов меньшейи большей частот в момент прохожцениясинусоид синхронизируемых напряжений через нулевую фазу. При этом формирователи прямоугольных импульсов 4 и 4" запускаются по переднему фронту управляющих импульсов 3 и 3, а формирователивспомогательных импульсов 5 и 5 позацнему фронту основных прямоугольных( гимпульсов 4 и 4, Пока пакеты импульсов не перекрывают друг друга (интервалвременина фиг. 2) сигналы на выходепервых 8,8 и вторых 9,9 схем И, азначит и на выходе первой 11, второй 12и четвертой 22 схем ИЛИ отсутствуют,что дает возможность работать генератору 23 сбрасывающих импульсов, которыйустанавливают в состояние "0" первые10,10 и второй триггеры и первый 14к второй 15 счетчики. Счетчик 15 ус-З 5танавливается в О импульсами генератора23 непосредственно, а счетчик 14через схему ИЛИ 18, Триггеры 10 и 10. подают сигналы на входы схем И (8,9,8,9 ), подготавливая их тем самым к фосрабатыванию в момент совпацения управляющих импульсов большей частоты с вспомогательными. к основными импульсамименьшей частоты (интервал времениС).Сначала происхоцит совпаденке импульсов 45блоков 3 и 5, При этом срабатывает вто:рая схема И, сигнал с выхода которойпереводит триггер 1 О в состояние 1",через первую схему ИЛИ 1 1 поступает навход первого счетчика 14, а через схемы 5 оИЛИ 11 и 22 поступает на вход генератора импульсов 23 и блокирует его. Перехоц триггера 10 в состояние "1" эквивалентно переходу переключателя 6 кана-лов в такое состояние, которое обеспечи вает подачу на входы блока 1 3 включенияв качестве импульсов большей частоты си 1.налы сети, а в качестве импульсов мень шей частоты сигналы генератора. Приэтом в работе остаются схемы И 8 к 9,в схемы И 8 к,9 блокируются.Счетчик 14 производит подсчет импульсов, поступающих с выхода переключателя6:,каналов. Если разность частот лев)щит в допустимых пределах, то в счетчике 14 на интервале времени Ч р накопится число Иод;, которое вызовет появление сигнала на выходе дешифратора 17к, как слецствие, переход в состояние 1триггера 19. Опрокидывание триггера19 обусловит подачу сигнала непосредст- ,венно на вход третьей ,схемы И и через .схему ИЛИ 18 -. на устойчивый вход счетчика 14, который сбрасывается в состояние "0" для того, чтоб сосчитать числоимпульсов ЬЙ= Й- Идоп с выхода второйсхемы ИЛИ 9,К интервалу времени С 4, когда в счет.юечике 14 оказывается записанным числоЬй,наступает совпадение импульсов блоков 3 и .4, фиксируемое первой схемойИ, Сигналы с ее выхода через вторуюсхему ИЛИ поступают цля подсчета насчетчик 15, который начинает заполняться. В момент накопления в счетчике 15 числа Ь М срабатывает схема 16 совпадения, сйгнал с выхода которой через третью схему И проходит в цепь 24 включения генераторного выключателя.Если разность частот выше допустимой, нв интервале времени Г в счетчике 14 запишется число, меньшее, чем Я ПриАоп этом дещифратор 1 7 не сработает и триггер 19 останется в состоянии "0", блокируя схему И 20, В результате запись в счетчике 15 числа, равного числу в счетчике 14; вызовет срабатывание схемы совпадений 16, но не приведет к включению генераторного выключателя.Если разность частот выш: цопустимой на интервале времени Ь в счетчике 14 запишется число, меньшее, чем Йдоп.Прк этом. дешифратор 17 не сработает и триггер 19 останется в состоянии "О", блокируя схему И. 20, В результате запись в счетчике 15 числа, равного числу в счетчике 14, вызовет срабатывание схемы 16 совпадений, но не прквецег к включению генераторного выключателя. Расхождение импульсов блоков 3 и 4 ( интервал) обусловит запирание схем И 8 и 9 и, как следствие, деблокировку генератора 23, который первым своим имйуЛьсом нривецет схему синхронизатора в, ,исходное состояние - установит в "Оф9 МЫ 14 10 триггер 10, счетчики 14 и 15 и подтвердит состояние "0" триггеров 1 0 и 19.Синхронизатор может быть выполнен на базе интегральных микросхем любой серии, содержащей в своем составе логичеСкие элементы И, ИЛИ, а также счетчики и дешифраторы. Схемные решения формирователей импульсов, схемы совпадения, генератора сбрасывающих импульсов на базе элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ широко О освещены в технической литературе и дополнительных пояснений не требуют.Предлагаемый синхронизатор достаточ- . но прост по используемой элементной ба эе, имеет высокое быстроаействие и точность, чеМ выгоано отличается от аналога и прототипа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свиаетеьство СССР М 394890, кл, Н 02 У 3/42, 1970. 2.,Авторское свидетельство С( СР по заявке М 2535509/24-07,кл Н 02 У 3/42, 1977 (прототип), формула изобретения Импульсный синхронизатор, соаержащийвходные блоки преобразования напряжений сети и генератора, кажпый из которых содержит формирователь прямоугольных импульсов, к выхоцу которого подключен формирователь вспомогательных импульсов, переключатель каналов, состоящийиз двух выявителей знака скольжения и блок включения, о т л и ч а ю щ и й - 30 с я тем, что, с целью повышения точности, синкрониэатор снабжен блоком сбрасывающих импульсов, кажаый из входных блоков снабжен формирователем управляющих импульсов на входе блока, выход формирователя управляющих импульсов подключен ко входу формирования прямоугольных импульсов, кажаый иэ выявителей знака скольжения состоит из авук схем И и триггера, а переключатель каналов фО , снабжен двумя скемами ИЛИ, установленньнии на выхоце переключателя; блок вклю чения состоит из двух счетчиков, схемы совпааения, аещифратора, триггера, схемыИЛИ, схемы И, а блок сбрасывающих им-ф 5 пульсов состоит из схемы ИЯ 1 и подключенного к ее выхоцу генератора сбрасывающих импульсов, причем ко вхоаам первой схемы И каждого иэ выявителей знака скольжения подключены выхоаы формирователя прямоугольных импульсов соответствующего входного блока, формирователяуправляющих импульсов другого вкоаногоблока и триггера другого выявителя знака скопьжечия, ко вкоаам второй схемы Икаждого из выявителей знака скольженияпоцключены выхоаы формирователя вспомогательнык импульсов соответствующеговходного блока, формирователя управляющих импульсов пругого вкоцного блока итриггера другого выявителя знака скольжения, выкоцы вторых схем И кажаоговыявителя знака скольжения подключеныко входам первой схемы ИЛИ переключателя каналов и к ециничным вхоаам триггеров соответствующего выявителя знака,выходы первых скем И кажпого выявителязнака скольжения поцключены ко вкопвмвторой схемы ИЛИ переключателя каналов,выходы скем ИЛИ подключены к записывающим вкопам соответствующих счетчиков блока включения и ко вхоцам схемыИЛИ блока срабатывающик импульсов; выходы счетчиков попключены ко вхоцамсхемы совпапения, выхоаы первого счетчика кроме того через цешифратор подключены к ециничному вкопу триггера блокавключения, выхоц которого цоаключен ковходу схемы ИЛИ блока включения и кпервому вкоау выкоаной схемы И блокавключения, ко второму вкоцу которогоподключен выход схемы совпапения; причем выход генератора сбрасывающик импульсов поаключен на нулевые вхоаы триггеров выявителей знака скольжения и блока включения, на второй вход схемыИЛИ блока включения и установочный вкоавторого счетчика, а выкоц схемы ИЛИблока включения включен на установочныйвхоц первого счетчика,Составитель К. фогинактор Г. Прусова Техред М,Рейвес Корректор Ю Макаренк илиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная,Заказ 6631/52 Т ВНИИП по д 113035, ираж 675И Государствелам изобретеМосква, ЖПодписноеного комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/б