синхронизатор с постоянным углом опережения
Классы МПК: | H02J3/42 с автоматическим параллельным подключением по достижении синхронности |
Автор(ы): | Гамов П.А., Демин В.И., Церковный А.Е. |
Патентообладатель(и): | Краснодарское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-02-25 публикация патента:
15.12.1994 |
Использование: в электроэнергетике, в автоматике включения синхронных генераторов на параллельную работу с сетью. Сущность: измеряются углы сдвига фаз между фазой A сети и пятью напряжениями генератора - напряжениями фаз генератора Aг, Bг и Cг и специально сформированными напряжениями
, пропорциональными углам опережения ![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
и ![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
при соответственно fг<f и fг>fс . В блоке настройки определяется момент нахождения вектора Ac в области между векторами
и между векторами Bг и C1 тогда формируется сигнал на включение генератора. Счетчик считает число попаданий вектора Aс в область между Bг и Cг и при заданном числе импульсов выдает сигнал на первом выходе, который является сигналом на включение генератора. Если разность частот незначительна и возникает угроза "Зависания" генератора, счетчик переполняется, появляется сигнал на его втором выходе, который формирует сигнал "Прибавить частоту" генератора. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/2025020t.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/697.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/698.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/2025020-2t.gif)
Формула изобретения
СИНХРОНИЗАТОР С ПОСТОЯННЫМ УГЛОМ ОПЕРЕЖЕНИЯ, содержащий входной блок с входами для подключения к напряжениям сети и генератора, состоящий из двух формирователей импульсов, которые своими входами подключены к фазе A сети и генератора, и блок включения, выполненный на двух элементах И, элементе ЗАДЕРЖКА и счетчике импульсов, причем выход первого элемента И подключен к основному входу счетчика импульсов, первый вход второго элемента И включен параллельно входу элемента Задержка, а выход включен в цепь включения генераторного выключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения настройки, в него введен блок настройки, который включен последовательно между входным блоком и блоком включения, во входной блок введены дополнительно четыре формирователя импульсов и два потенциометра, причем третий формирователь импульсов подключен к выходу первого потенциометра, четвертый формирователь импульсов подключен к фазе B генератора, пятый формирователь импульсов подключен к выходу второго потенциометра, шестой формирователь импульсов подключен к фазе C генератора, первый потенциометр включен между фазами A, B генератора, второй потенциометр - между фазами A, C генератора, в блок включения введено два триггера и одновибратор, причем единичный вход первого триггера подключен к выходу четвертого формирователя импульсов входного блока, его нулевой вход - к выходу шестого формирователя импульсов входного блока, а выход - к второму входу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов входного блока, единичный вход второго триггера подключен к первому выходу счетчика импульсов, его нулевой вход совместно с обнуляющим входом счетчика импульсов подключен к выходу элемента ЗАДЕРЖКА, вход одновибратора подключен к второму выходу счетчика импульсов, выход - к каналу "Прибавить частоту" генератора, выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, первый вход которого совместно с входом элемента ЗАДЕРЖКА подключен к выходу блока настройки, блок настройки выполнен на двух триггерах, элементе ИЛИ, элементе И, переключателе на два положения и вольтметре среднего значения, причем единичный вход первого триггера совместно с нулевым входом второго триггера подключен к выходу второго формирователя импульсов входного блока, нулевой вход первого триггера подключен к выходу третьего формирователя импульсов входного блока, единичный вход второго триггера подключен к выходу пятого формирователя импульсов входного блока, выход первого триггера подключен к первому входу элемента ИЛИ и первому контакту переключателя, выход второго триггера подключен к второму входу элемента ИЛИ и второму контакту переключателя, общий контакт переключателя подключен к вольтметру среднего значения, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов входного блока, выход элемента И подключен к блоку включения на вход элемента ЗАДЕРЖКА и первый вход второго элемента И.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к автоматическому включению синхронных генераторов на параллельную работу с сетью. Известен импульсный синхронизатор с постоянным углом опережения, состоящий из блока управляющих импульсов, который выполнен на основе подключенных к одноименным фазам генератора и сети формирователей импульсов, и блока включения, основу которого составляют два одинаковых субблока контроля частоты и элемент ИЛИ, причем каждый субблок контроля частоты содержит формирователь прямоугольных импульсов, подключенный своим выходом через элемент И к логическому блоку - счетчику импульсов с дешифратором и триггером, которые совместно решают задачу о допустимости наблюдающейся разности частот [1]. Недостатками данного синхронизатора являются низкая точность и большая трудоемкость настройки, обусловленные наличием четырех формирователей импульсов регулируемой в процессе настройки длительности - по два в каждом из каналов. Наиболее близким по технической сущности является импульсный синхронизатор, состоящий из последовательно включенных входного блока, выявителя знака скольжения, переключателя каналов и блока включения. При этом входной блок содержит два формирователя импульсов, подключенных к одноименным фазам сети и генератора, а блок включения содержит два элемента И, элемент задержки и счетчик импульсов, причем выход первого элемента И подключен к основному входу счетчика импульсов, первый вход второго элемента И включен параллельно входу элемента задержки, а выход второго элемента И подключен в цепь включения генераторного выключателя [2]. Основные недостатки импульсного синхронизатора - низкая точность и быстродействие, сложность настройки. Невысокая точность построения угла опережения в нем определяется неизбежной нестабильностью, например температурной, работы формирователя основных импульсов, и зависимостью построенного с помощью основных импульсов угла опережения от частоты того из синхронизируемых объектов, частота которого меньше. Последнее вытекает из рабочей формулы для угла опережения![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/2025020-4t.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025005/183.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
Тм - длительность периода меньшей частоты. Снижение быстродействия импульсного синхронизатора имеет место при малых разностях частот генератора и сети, когда возможно "зависание" генератора на длительное время, исчисляемое десятками секунд. Сложность настройки обуславливается необходимостью обеспечить заданную длительность основных и вспомогательных импульсов на выходе соответствующих формирователей, входящих в блок включения. Для этого необходимо использовать сложную и дорогую цифровую измерительную технику с высокой разрешающей способностью по измерению временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия, упрощение настройки. Поставленная цель достигается тем, что синхронизатор с постоянным углом опережения, содержащий входной блок с двумя входами для подключения к напряжениям сети и генератора, состоящий из двух формирователей импульсов, которые своими входами подключены к фазе А сети и генератора, и блок включения, выполненный на двух элементах И, элементе задержки и счетчике импульсов, причем выход первого элемента И подключен к основному входу счетчика импульсов, первый вход второго элемента И включен параллельно входу элемента задержки, а выход - в цепь включения генераторного выключателя, снабжен блоком настройки, который включен последовательно между входным блоком и блоком включения, во входной блок введены дополнительно четыре формирователя импульсов и два потенциометра, причем третий формирователь импульсов подключен к выходу первого потенциометра, четвертый - к фазе В генератора, пятый - к выходу второго потенциометра, шестой - к фазе С генератора, первый потенциометр включен между фазами А и В генератора, второй - между фазами А и С генератора, в блок включения введено два триггера и одновибратор, причем единичный вход первого триггера подключен к выходу четвертого формирователя импульсов входного блока, его нулевой вход - к выходу шестого формирователя импульсов входного блока, а выход - к второму входу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов входного блока, единичный вход второго триггера подключен к первому входу счетчика импульсов, его нулевой вход совместно с обнуляющим входом счетчика импульсов подключен к выходу элемента задержки, вход одновибратора подключен к второму выходу счетчика импульсов, выход - к каналу "Прибавить частоту" генератора, выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, первый вход которого совместно с входом элемента задержки подключен к выходу блока настройки. Блок настройки выполнен на двух триггерах, элементе ИЛИ, элементе И, переключателе на два положения и вольтметре среднего значения, причем единичный вход первого триггера совместно с нулевым входом второго триггера подключен к выходу второго формирователя импульсов входного блока, нулевой вход первого триггера подключен к выходу третьего формирователя импульсов входного блока, единичный вход второго триггера подключен к выходу пятого формирователя импульсов входного блока, выход первого триггера подключен к первому входу элемента ИЛИ и первому контакту переключателя, выход второго триггера подключен к второму входу элемента ИЛИ и второму контакту переключателя, общий контакт переключателя подключен к вольтметру среднего значения, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов входного блока, выход элемента И подключен к блоку включения на вход элемента задержки и первый вход второго элемента И. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого синхронизатора; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая основные фазовые соотношения в предлагаемом синхронизаторе; на фиг.3 - временные диаграммы его работы. Синхронизатор содержит входной блок 1, блок 2 настройки, блок 3 включения, вывод 4 для подключения к фазе А сети, выводы 5, 6 и 7 для подключения к фазам А, В и С генератора соответственно, первый и второй потенциометры 8 и 9, первый-шестой формирователи 10-15 импульсов входного блока, первый и второй триггеры 16 и 17 блока настройки, элементы ИЛИ 18, И 19 блока настройки, переключатель 20 и вольтметр 21, первый и второй триггеры 22 и 26 блока включения, первый и второй элементы И 23 и 28 блока включения, элемент 24 задержки, счетчик 25 импульсов, одновибратор 27, выход 29 "Прибавить частоту", выход 30 "Включить выключатель". Потенциометры 8 и 9 и первый-шестой формирователи 10-15 образуют входной блок 1. Блок 2 настройки состоит из первого 16 и второго 17 триггеров, элементов ИЛИ 18 и И 19, переключателя 20 и вольтметра 21. В состав блока включения входят первый 22 и второй 26 триггеры, первый 23 и второй 28 элементы И, элемент 24 задержки, счетчик 25 импульсов, одновибратор 27. Напряжение (вывод 4) фазы А сети и напряжения (выводы 5, 6 и 7) фаз А, В и С генератора подаются во входной блок, в котором первый формирователь 10 импульсов своим входом подключен к фазе А сети (вывод 4), второй формирователь 11 импульсов своим входом - к фазе А генератора (вывод 5), третий формирователь 12 импульсов своим входом - к выходу первого потенциометра 8, который включен между фазами А и В генератора (выводы 5 и 6), четвертый формирователь 13 импульсов своим входом подключен к фазе В генератора (вывод 6), пятый формирователь 14 импульсов своим входом - к выходу второго потенциометра 9, который включен между фазами А и С генератора (выводы 5 и 7), шестой формирователь 15 импульсов своим входом подключен к фазе С генератора (вывод 7). Сигналы из входного блока поступают на вход блока настройки, а именно: с формирователя 10 импульсов - на вход элемента И 19, с формирователя 11 импульсов - на единичный вход первого триггера 16 и нулевой вход второго триггера 17, с формирователя 12 импульсов - на нулевой вход первого триггера 16, с формирователя 14 импульсов - на единичный вход второго триггера 17. Кроме того, с выхода формирователя 10 импульсов сигнал поступает на первый вход первого элемента И 23 блока включения, а с выходов формирователей 13 и 15 импульсов - на единичный и нулевой входы, соответственно первого триггера 22 блока включения. В блоке настройки выход первого триггера 16 соединен с первым входом элемента ИЛИ 18 и первым контактом переключателя 20, выход второго триггера 17 - с вторым входом элемента ИЛИ 18 и вторым контактом переключателя 20. Общий контакт переключателя 20 подключен к вольтметру 21 среднего значения. Сигнал с выхода элемента И 19 блока настройки поступает на вход элемента 24 задержки и первый вход второго элемента И 28 блока включения. В блоке включения выход первого триггера 22 соединен с вторым входом первого элемента И 23, выход первого элемента И 23 - с основным входом счетчика 25 импульсов, нулевой вход второго триггера 26 совместно с обнуляющим входом счетчика импульсов подключен к выходу элемента 24 задержки, вход одновибратора 27 подключен к второму выходу счетчика 25 импульсов, выход одновибратора 27 подключен к каналу "Прибавить частоту" генератора 29, первый выход счетчика 25 импульсов подключен к единичному входу второго триггера 26, выход второго триггера 26 подключен к второму входу второго элемента И 28, выход которого подключен к каналу "Включить выключатель" 30. В основу работы синхронизатора положены углы сдвига фаз между напряжением Ас фазы А сети и пятью напряжениями генератора - напряжениями Аг, Вг и Сг фаз А, В и С и специально сформированными напряжениями А"г и А""г (фиг. 2). Вектор напряжения Ас на фиг.2 принят неподвижным, поэтому звезда напряжений генератора Аг, А"г , Вг, Сг и А""г вращается ("скользит") по отношению к напряжению Ас против часовой стрелки, если fг < fc, или по часовой стрелке, если fг < fc. Для определенности рассмотрим вариант, когда частота генератора fг больше частоты сети fc. При этом в синхронизаторе из пяти напряжений генератора используется четыре - Вг, Сг, А""г и Аг. Время
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025005/8773.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025018/8805.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/2025020-5t.gif)
(1)
Напряжение А""г используется для построения постоянного угла опережения
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025006/960.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
U16cp=
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/2025020-6t.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
U
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/2025020-7t.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025020/2025020-8t.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025014/964.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
![синхронизатор с постоянным углом опережения, патент № 2025020](/images/patents/448/2025008/948.gif)
Класс H02J3/42 с автоматическим параллельным подключением по достижении синхронности