Устройство для регулирования частоты вращения дизель генератора

,09.8502,88. Бюл, У 8учно-исследовательский, ионструкторский и технологинститут комплектного зле синх 16 ч узел мерт тери рато ронизатоастоты,19 абравой зоны Для введения овочные харакятся одновибти, аналоголь 22. Послецс записи двоый сигнал уптнои свя в регулиртр-ва вводзел 20 памяобразовате стик ектно чески 21 ну вой пре реобраз о кода ктроцифр ний т импул аналого чн ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ привода(56) Авторское свидетельство СССР В 1096388, кл, Р 02 1) 29/06, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить точность поддержания частоты вращения дизель-генератора.,Устр-во содержит реверсивные счетчики 1,2, узел 3 памяти, цифроаналоговый преобразователь 4, суммирующий усилитель 5, усилитель 6 мощности, электрический исполнительный механизм 7, дизель 8, генератор 9, формирователь 10 прямоугольных импульсов, формирователь 11 сигнала задания, узел 12 сравнения, генератор 13 опорной частоты,равления частоты вращения. Счетчики1,2 позволяют реализовать пропорционально-интегральный закон регулирования частоты вращения дизель-генератора. Формирователь 15 и схемаИ 17, формирователь 16 и схема И 18позволяет сформировать число импульсов заполнения реверсивных счетчиковСинхронизатор формирует импульс записи двоичного кода с .выхода счетчика 2 в узел памяти, Одновибратор иузел 20 позволяют ввести мертвуюзону с линейным сопряжением ветвейхарактеристики, что приводит к устранению искажения и уменьшению времени переходного процесса по частоте вращения дизель-генератора. 2 з,п. ф-лы, 4 ил,Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам длярегулирования частоты вращения ди 5зель-генераторов.Цель изобретения - повышение точности поддержания частоты вращениядизель-генератора.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства по п, 1, формулы изобретения;на фиг. 2 - то же, по пп, 1 и 2,на фиг. 3 - то же, по пп, 1-3, нафиг, 4 - графическое изображение ра"боты устройства,Устройство для регулирования частоты вращения дизель-генератора(фиг, 1) содержит последовательносоединенные между собой первый реверсивный счетчик 1, второй реверсивныйсчетчик 2, узел 3 памяти, цифроаналоговый преобразователь 4, суммирующий усилитель 5, усилитель 6 мощности, электрический исполнительный 25механизм 7, дизель 8, генератор 9,формирователь 10 прямоугольных им-.пульсов, выход которого соединен сдополнительным входом формирователя11 сигнала задания и с вторым входомузла 12 сравнения, генератор 13 опорной частоты, выход которого соединенс вторым входом синхронизатора 14,с входами первого формирователя 15частоты и второго формирователя 16частоты и с первым входом формирова 35теля 11 сигнала задания, Выходы первого Формирователя 15 частоты и второго формирователя 16 частоты соединены соответственно с первыми входами первой логической схемы И 17 ивторой логической схемы И 18, узел19 обратной связи, вход которогоподключен к выходу электрическогоисполнительного механизма 7, а выход - к второму входу суммирующего45усилителя 5. Первый выход узла 12сравнения соединен с первыми входамиреверсивных счетчиков 1 и 2,второй выход узла 12 сравнения соединен с первым входом синхронизатора 5014 и с вторыми входами первой логической схемы И 17 и второй логической схемы И 18. Выход логическойсхемы И 17 соединен с вторым входомпервого реверсивного счетчика 1, авыход логической схемы И 18 - с вторым входом второго реверсивногосчетчика 2 Первый выход синхронизатора 14 подключен к второму входуузла 3 памяти, второй выход - к четвертому входу второго реверсивногосчетчика 2. Выход формирователя 11сигнала задания соединен с первымвходом узла 12 сравнения, Для введения мертвой зоны в регулировочныехарактеристики устройства можно ввести дополнительный узел памяти 20 иодновибратор 21 (фиг. 2),Введение в указанную схему совсеми связями аналого-цифрового 22преобразователя позволяет осуществить более эффективное воздействиена электрический исполнительный механизм топливоподачи дизеля. Уменьшается время переходного процесса почастоте вращения при набросе и сбросе нагрузки на дизель-генератор, чтов результате приводит к желаемомуувеличению точности поддержания частоты вращения дизель-генератора, Ваналого-циФровом преобразователе 22первый и второй входы соединены соответственно с первым и вторым выходами узла 12 сравнения, третий вход -с выходом генератора 13 опорной частоты, а выход, - с дополнительнымивходами первого и второго формирователей 15 и 16 частоты,Устройство для регулирования частоты вращения дизель-генератора работает следующим образом.После запуска дизеля 8, прогреваи выхода его в номинальный режим работы подключается устройство для регулирования частоты вращения, Синусоидальное напряжение (фиг. 4 а),поступающее с выхода генератора 9, .формирователем 10.(фиг, 1) прямоугольных импульсов преобразуется впрямоугольный сигнал с частотой вдва раза меньшей входной и длительностью равной Т (фиг. 4 б), Этотсигнал поступает на дополнительныйвход формирователя 11 (фиг. 1) сигнала задания и на второй вход узла12 (фиг. 1) сравнения,Передним фронтом прямоугольногосигнала Т запускается формирователь11 сигнала задания, который формирует сигнал задания определенной длительности Т(фиг. 4 в). Длительностьсигнала задания Топределяется количеством импульсов, поступающихна первый вход формирователя 11 сигнала задания от генератора 13 опорной частоты. Узлом 12 сравнения40 Первым реверсивным счетчиком 1 осуществляется суммирование импульсов частоты Е, с предыдущим значением, запомненным в первом реверсивном счетчике 1. 45 с(ти =.С: Е, 4 Т,где й - текущее время.Учитывая, что среднее значение 50 (математическое ожидание) количества импульсов на произвольный промежуток времени равно Е, атасиТИ 55 количество импульсов на выходе первого реверсивного счетчика 1, постувыделяется разностный сигнал длительностью дТ = (Т-Т ) (фиг. 4 г),вЫделяется знак разности и устраняется ложный разностный сигнал, возч5никающии вследствие задержки появления переднего фронта сигнала задания Т, относительно прямоугольного сигнала Т. Выполняется следующая логическая операция 4 Т = ТиТ, + Т Т . Знак дТ определяется;Т Т - сложение, ТТ - вычитание,Ложный разностный сигнал устраняется введением задержки на появление прямоугольного сигнала Т в логической операции Т Т,.Сформированный узлом 12 сравненияраэностный сигнал длительностью ОТподается на второй вход первой логической схемы И 17, на первый входкоторой поступают импульсы определенной частоты Е, и скважностьюсформированные первым формирователем15 частоты из поступающих в него импульсов частоты Е, опорного генератора 13 таким образом, чтобы длительность 1/В,Е оставалась постоянной при изменении частоты Е,С выхода первой логической схемыИ 17 разностный сигнал длительностью4 Т, заполненный импульсами частотойЕ, поступает на второй вход первого реверсивного счетчика 1, Одновременно с первого выхода узла 12 сравнения на первый вход первого реверсивного счетчика 1 поступает сигналзнака 3 Т (фиг. 4 д), При ТТформируется сигнал знака "Сложение"(фиг. 4 д). пающего на третий вход второго реверсивного счетчика 2,. раннасС Е, зт сип ичто соответствует интегралу приье - фО.Сформированный узлом 12 сравненияразностный сигнал длительностиТтакже подается на второй вход второй логической схемы И 18, на первый нход которой подаются импульсыопределенной частоты Е и скнажности 1 сформированные вторым формирователем 16 (фиг. 1) частоты иэпоступающих в него импульсов частоты Егенератора 13 опорной часто-.ты таким образом, чтобы длительность1/ 3, Еоставалась постоянной при изменении частоты Е,С выхода второй логической. схемыИ 18 разностный сигнал длительности4 Т, заполненный импульсами частотойЕ , поступает на второй вход второгореверсивного счетчика 2. Одновременно с первого выхода узла 12 сравнения на первый вход второго реверсивного счетчика 2 поступает сигналзнака 4 Т "Сложение",Вторым реверсивным счетчиком 2 осуществляется суммирование импульсов, поступающих на второй вход с выхода второй логической схемы И 18, и прибавление полученного количества импульсов и = Е, зТ к количеству импульсон, записанному во второй реверсинный счетчик 2, с выхода первого реверсивного счетчика 1 на третий вход второго реверсивного счетчика 2 один раэ за период прямоугольных сигналов Т (фиг, 46), сформированных формирователем 10 прямоугольных импульсовС выхода второго реверсивного счетчика 2 двоичный параллельный код поступает на первый вход узла 3 памяти, С выхода узла 3 памяти происходит постоянное считывание кода в цифроаналоговый преобразователь 4, соответствующего следующему количеству импульсовЕ, дТи = --- + РТЕТУчитывая, чтоВТ = Т-Ти 3зйиито10Ь. йГс 1 с +и эТаким образом реализуется пр опорционал ьн о-и нте гр альный закон р е гулиро 15 вания частоты вращения дизель-гене- ратора.На первый вход синхронизатора 14 (фиг, 1) поступает раэностный сигналйТ (фиг, 4 г), а на второй вход - импульсы частоты 2, опорного генератора 13 (фиг, 4 е) В момент формирования заднего фронта раэностного сигнала 3 Т (фиг, 4 г) синхронизатором 14 с второго выхода формируется импульс записи двоичного кода во второй реверсивный счетчик 2 (фиг. 4 з) С первого выхода синхронизатора 14 формируется импульс записи двоичного кода. 30Напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 4, пропорциональ ное двоичному коду, поступающему на его вход, подается на вход суммирующего усилителя 5 (фиг, 1), реализующего пропорционально-интегральный закон по положению механизма топлива-подачи, суммируется с напряжением узла 19 (фиг. 1) обратной связи, усиливается суммирующим усилителем 5, поступает на вход усилителя б мощности и подается на обмотку электрического исполнительного механизма 7, который увеличивает подачу топлива в дизель, Возрастает частота вращения дизель-генератора, разностный45 сигнал ВТ стремится к нулю, и точность поддержания частоты вращения дизель-генератора повышается, Узел 19 обратной связи служит для стабилизации положения органа топливопо дачи и повышения быстродействия электрического исполнительного механизма 7При сигнале знака 4 Т "Вычитание" (фиг, 4 д) устройство для регу лирования частоты вращения дизель- генератора работает аналогично укаэанному, за исключением того,.что первый реверсивный счетчик 1 и второй реверсивный счетчик .2 осуществляют операцию вычитания,При раэностном сигнале 4 Т, стремящемся к нулю, характеристика регулирования становится релейной,что приводит к нестабильности частоты вращения, Для устранения релейнойхарактеристики (фиг, 5) и уменьшения нестабильности частоты вращенияпри разностном сигнале г, Т,стремящемся к нулю, вводится зонанечувствительности, Введение зонынечувствительности реализуется введением в схему регулирования частоты вращения дизель-генератора одновибратора 21 и дополнительного узла20 памяти,формирование зоны нечувствительности осуществляется следующим образом.При поступлении разностного сигнала йТ на второй вход одновибратора 21 последний запускается и фор=,мирует сигнал длительностью зТкак сумму ш - количества импульсовчастоты опорного генератора 13поступающих на первый вход одновибратора 21,дт, = т/й,.При переходе сигнала длительностью3 Т с уровня " 1" в уровень "0" напервом входе дополнительного узла 20памяти последним контролируется наличие разностного сигнала йТ,При разностном сигнале йТ, большем сигнала длительности йТ с выхода дополнительного узла 20 памяти,на третьи входы первой и второй логических схем И 17 и 18 подаетсясигнал " 1", который разрешает прохождение импульсов частоты Г,от первого 15 и второго 1 б формирователей частоты через логическиесхемы И 17 и 18 и запоминается дополнительным узлом 20 памяти.При следующем поступлении раэностного сигнала 4 Т, если условиеаТТ сохраняется, состояние дополнительного узла 20 памяти подтверждается (не изменяется).Если разностный сигнал 4 Т становится меньше . йТ , в узел 20 дополнительной памяти заносится сигнал"0", который поступает на третьивходы логических схем И 17 и 18(фиг, 2) и осуществляет запрет прохождению импульсов частоты Г Г,от первого 15 и второго 16 формирователей частоты на реверсивные счет 5чики 1 и 2, тем самым вводится зонанечувствительности и уме.ньшаетсянестабильность частоты вращения дизеля-генератора. Узел 19 обратнойсвязи служит для стабилизации поло 1 Ожения органа топливоподачи и повышения быстродействия электрическогоисполнительного механизма 7,При сигнале знака 4 Т Вычитание" (фиг, 4 д) устройство регулирования частоты вращения дизель-генератора работает аналогично указанному,за исключением того, что реверсивные счетчики 1 и 2 осуществляют операцию "Вычитание",Для уменьшения времени переходного процесса по часто;е вращения дизель-генератора при набросе и сбросе нагрузки дополнительно в устройство для регулирования частоты вращения дизель-генератора вводитсяаналого-цифровой преобразователь 22(Фиг. 3), Аналого-цифровым преобра-зователем 22, первьм 15 и вторым1 б Формирователями частоты Формируется характеристика зависимости количества импульсов, заполняющих разностный сигнал ЛТ при его изменении в зависимости от знака путем изменения частоты Г, ГПри поступлении на второй входаналого-цифрового преобразователяразностного сигнала 1 Т последний запускается. Длительность разностногосигнала йТ с помощью частоты, поступающей с опорного генератора 1440на третий вход аналого-циФровогопреобразователя 22, преобразуетсяв цифровой код, который с учетом знака разностного сигнала йТ, поступающего на первый вход аналого-циф 45рового преобразователя 22, переключает частоты Г Г в первом 15 ивтором 1 б Формирователях частоты, Таким образом, диагазон изменения разностного сигнала. дТ разбиваетсяна (ш) частей и на каждом отрезкеэтого диапазона первым 15 и вторым1 б Формирователями частоты формируются разные частоты Г Г и от Г,до Г 1 и от Г, до ГТаким образом, введение в устройство для регулирования частоты вращения дизель-генератора аналого-цифрового преобразователя 22 приводит к формированию характеристики регулирования, которая позволяет уменьшить время переходного процесса по частоте вращения путем изменения частоты первого 15 и второго 1 б формирователей частоты в зависимости от длительности разностного сигнала л Т,Изменяется скорость заполнения импульсами частоты Г Г реверсивных счетчиков 1 и 2 и в конечном итоге осуществляется более эффективное воздействие на электрический исполнительный механизм топливоподачи дизеля. При сигнале знака лТ "Вычитание" (фиг. 4 д) устройство для регулирования частоты вращения дизельгенератора работает аналогично указанному, за исключением того, чтореверсивные счетчики 1 и 2 осуществляют операцию вычитания,Введенный в схему цифроаналоговыйпреобразователь преобразует импульсзаписи двоичного кода (с выхода второго реверсивного счетчика черезузел памяти) в аналоговый сигнал управления частотой вращения. Второйреверсивный счетчик вместе с первымреверсивным счетчиком позволяет реализовать пропорционально-интегральный закон регулирования частоты вращения дизель-генератора, первый формирователь частоты и первая логическая схема И, второй формировательчастоты и вторая логическая схема Ипозволяют сформировать число импульсов заполнения первого и второго реверсивных счетчиков, синхронизаторФормирует импульс записи двоичногокода с выхода второго реверсивногосчетчика в узел памяти, одновибратор и дополнительный узел памятипозволяют ввести мертвую зону с линейным сопряжением ветвей характеристики п = Й( йТ), что приводит к устранению искажения и уменьшению времени переходного процесса по частоте вращения дизель-генератора. Аналого-цифровой преобразователь осуществляет более эффективное воздействие на электрический исполнительный механизм топливодачи дизеля,уменьшая время переходного процессапо частоте вращения при набросе исбросе нагрузки на дизель-генератор,что в результате приводит к желаемо 1377431 10му увеличению точности поддержания частоты вращения дизель-генератора. изобретения5 Формула 1, Устройство для регулирования частоты вращения дизель-генератора, содержащее дизель, генератор, соединенный с валом дизеля, исполнительный электрический механизм, воздей ствующий на регулятор топливной подачи дизеля, усилитель мощности, выход которого соединен с входом исполнительного электрического механизма, суммирующий усилитель с первым 5 и вторым входами, выход которого соединен с входом усилителя мощности, .узел обратной связи, выход которого соединен с вторым входом суммирующего усилителя, формирователь пря моугольных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора, узел сравнения с первым и вторым входами, второй вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных 25 импульсов, формирователь сигнала задания с основным.и дополнительным входами, выход которого соединен с первым входом узла сравнения, генератор опорной частОты, выход которо го соединен с основным входом формирователя сигнала задания, первый реверсивный счетчик с первым и вторым входами, первый вход которого соединен с первым выходом узла сравнения, и узел памяти с первым и вторым входами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности поддержания частоты вращения дизель- генератора, оно дополнительно снаб жено цифроаналоговым преобразователем, вторым реверсивным счетчиком с первым, вторым, третьим и четвертым входами, первым формирователем частоты, вторым формирователем частоты, 45 первой логической схемой И с первым . и вторым входами, второй логической схемой И с первым и вторым входами, синхронизатором с первым и вторымвходами и первым и вторым выходами, причем выход генератора опорной частоты соединен с входом первого формирователя частоты, с входом второгоформирователя частоты и с вторым входом синхронизатора, первый вход которого соединен с вторым выходом узла сравнения, с вторым входом первой логической схемы И и с вторым входом второй логической схемы И выход первого формирователя частоты соединен с первым входом первой логической схемы И, выход второго формирователя частоты соединен с входом второй логической схемы И, выход первой логической схемы И соединен с вторым входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом второго реверсивного счетчика первый вход которого соединен с первым выходом узла сравнения, выход второй логической схемы И соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика, четвертый вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, первый выход которого соединен с вторым входом узла памяти, первый вход которого соединен с выходом второго реверсивного счетчика, выход узла памяти соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, вход узла обратной связи соеди-. нен с выходом исполнительного электрического механизма, а выход формирователя прямоугольных импульсов соединен с дополнительным входом формирователя сигнала задания.2, Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено одновибратором с первым и вторым входами, дополнительным узлом памяти с первым и вторым входами и первая и вторая логические схемы И снабжены третьим входом каждая, причем первый вход одновибратора соединен с выходом генератора опорной частоты, второйвыход узла сравнения соединен с вторым входом дополнительного узла памяти и вторым входом одновибратора, выход которого соединен с первым входом дополнительного узла памяти, выход которого соединен с третьим входом первой логической схемы И и третьим входом второй логической схемы И,3Устройство по пп. 1-3, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено аналого-цифровым преобразователем с первым, вторым и третьим входами, а первый и второй формирователи частоты снабжены дополнительным входом каждый, причем первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первымвыходом узла сравнения, второй входаналого-цифрового преобразователясоединен с вторым выходом узла сравнения, третий вход аналого-цифровогопреобразователя соединен с выходом генератора опорной частоты, а выходаналого-цифрового преобразователясоединен с дополнительными входамипервого и второго формирователей частоты,1377431 г П.филипп ставихред Корректор М,П Редактор С,Лиси авч 3 850/24 о-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,звод Тираж 505 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РПодписноо комитета СССРи открытийаушская наб., д. 4/