RU2025020C1

RU2025020C1 - Synchronizer with constant advance angle

Info

Publication number: RU2025020C1
Authority: RU
Inventors: П.А. Гамов; В.И. Демин; А.Е. Церковный
Original assignee: Краснодарское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: electric power engineering. SUBSTANCE: angles of phase shift between phase A of network and five voltages of generator - voltages of generator phases A_г, B_г и C_г and specially formed voltages

proportional to advance angles δ′ и δ″ correspondingly at f_г<f_с и f_г>f_с are measured. Tuning unit determines moment of presence of vector A_c in region between vector

and between vectors B_г и C₁ to form signal for switching on of generator. Counter counts number of hits of vector A_с to region between B_г и C_г and with preset number of pulses generates signal across first output which is signal for switching on of generator. If difference of frequencies is insufficient and there appears threat of "hanging" of generator, counter is overfilled and signal will appear across its second output which forms signal "add frequency" of generator. EFFECT: enhanced authenticity of control. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к автоматическому включению синхронных генераторов на параллельную работу с сетью. The invention relates to the electric power industry, in particular to the automatic inclusion of synchronous generators for parallel operation with the network.

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]. Known pulse synchronizer with a constant lead angle, consisting of a block of control pulses, which is made on the basis of connected to the same phases of the generator and the network of pulse shapers, and the inclusion block, which is based on two identical subunits of frequency control and an OR element, each subunit of frequency control contains a rectangular pulse shaper connected by its output through the AND element to a logic block - a pulse counter with a decoder and trigger, which together solve Adachi the permissibility observed frequency difference [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. The disadvantages of this synchronizer are low accuracy and the high complexity of the settings, due to the presence of four pulse shapers adjustable in the process of setting the duration - two in each channel.

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]. The closest in technical essence is a pulsed synchronizer, consisting of a series-connected input unit, a sliding sign identifier, a channel selector and a switching unit. In this case, the input unit contains two pulse shapers connected to the same phases of the network and the generator, and the switching unit contains two AND elements, a delay element and a pulse counter, the output of the first AND element connected to the main input of the pulse counter, the first input of the second AND element connected in parallel the input of the delay element, and the output of the second element And is connected to the switching circuit of the generator switch [2].

Основные недостатки импульсного синхронизатора - низкая точность и быстродействие, сложность настройки. The main disadvantages of the pulse synchronizer are low accuracy and speed, the complexity of the settings.

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
δ_оп=

· τ_o, (1) где τ_o - длительность основного импульса;
Т_м - длительность периода меньшей частоты.The low accuracy of constructing the lead angle in it is determined by the inevitable instability, for example, temperature, of the operation of the main pulse shaper, and the dependence of the lead angle constructed with the help of the main pulses on the frequency of the synchronized object whose frequency is less. The latter follows from the working formula for the lead angle
δ _op =

· Τ _o , (1) where τ _o is the duration of the main pulse;
T _m - the duration of the period of lower frequency.

Снижение быстродействия импульсного синхронизатора имеет место при малых разностях частот генератора и сети, когда возможно "зависание" генератора на длительное время, исчисляемое десятками секунд. A decrease in the speed of the pulse synchronizer takes place with small differences in the frequencies of the generator and the network, when the generator may “freeze” for a long time, calculated in tens of seconds.

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. The complexity of the setting is determined by the need to provide a given duration of the main and auxiliary pulses at the output of the corresponding formers included in the power unit. For this, it is necessary to use complex and expensive digital measuring equipment with high resolution for measuring time intervals.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия, упрощение настройки. The purpose of the invention is improving accuracy and speed, simplifying settings.

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. This goal is achieved in that the synchronizer with a constant lead angle, containing an input unit with two inputs for connecting to the voltage of the network and the generator, consisting of two pulse shapers, which are connected with their inputs to the phase A of the network and the generator, and the switching unit, made on two And elements, a delay element and a pulse counter, and the output of the first And element connected to the main input of the pulse counter, the first input of the second And element connected in parallel with the input of the delay element, and the output in the circuit The generator circuit breaker is equipped with a tuner, which is connected in series between the input unit and the power unit, an additional four pulse shapers and two potentiometers are introduced into the input block, the third pulse shaper connected to the output of the first potentiometer, the fourth to the generator phase B, and the fifth to the output of the second potentiometer, the sixth - to the phase C of the generator, the first potentiometer is connected between the phases A and B of the generator, the second - between the phases A and C of the generator, two triggers are introduced into the switching unit and a one-shot, the single input of the first trigger connected to the output of the fourth pulse shaper of the input block, its zero input to the output of the sixth pulse shaper of the input block, and the output to the second input of the first element And, the first input of which is connected to the output of the first pulse shaper of the input block , the single input of the second trigger is connected to the first input of the pulse counter, its zero input, together with the zeroing input of the pulse counter, is connected to the output of the delay element, the input of the one-shot sub li ne to the second output of the pulse counter, the output - to the channel "add frequency" generator, the second latch output is connected to the second input of the second AND gate, whose first input together with the input of the delay element is connected to the output of a tuner.

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. The tuning unit is made on two triggers, an OR element, an AND element, a two-position switch and an average voltmeter, with a single input of the first trigger together with the zero input of the second trigger connected to the output of the second pulse shaper of the input unit, the zero input of the first trigger connected to the output of the third pulse shaper of the input block, a single input of the second trigger is connected to the output of the fifth pulse shaper of the input block, the output of the first trigger is connected to the first input of the element And for the first contact of the switch, the output of the second trigger is connected to the second input of the OR element and the second contact of the switch, the common contact of the switch is connected to the average voltmeter, the output of the OR element is connected to the second input of the AND element, the first input of which is connected to the output of the first pulse shaper of the input unit , the output of the element And is connected to the block on the input of the delay element and the first input of the second element I.

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. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed synchronizer; in FIG. 2 is a vector diagram explaining the main phase relationships in the proposed synchronizer; figure 3 - timing diagrams of his work.

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". The synchronizer contains an input unit 1, a setting unit 2, an enable unit 3, a terminal 4 for connecting to a network phase A, terminals 5, 6 and 7 for connecting to a generator phases A, B and C, respectively, the first and second potentiometers 8 and 9, the first - sixth formers of 15-15 pulses of the input unit, the first and second triggers 16 and 17 of the tuner, the OR elements 18, AND 19 of the tuner, the switch 20 and the voltmeter 21, the first and second triggers 22 and 26 of the power block, the first and second elements And 23 and 28 of the switching unit, delay element 24, pulse counter 25, single vibrator 27, output 2 9 "Add frequency", output 30 "Turn on the switch".

Потенциометры 8 и 9 и первый-шестой формирователи 10-15 образуют входной блок 1. Potentiometers 8 and 9 and the first to sixth shapers 10-15 form the input unit 1.

Блок 2 настройки состоит из первого 16 и второго 17 триггеров, элементов ИЛИ 18 и И 19, переключателя 20 и вольтметра 21. Block 2 settings consists of the first 16 and second 17 triggers, elements OR 18 and 19, switch 20 and voltmeter 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. The power unit includes the first 22 and second 26 triggers, the first 23 and second 28 I elements, the delay element 24, the pulse counter 25, the one-shot 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). The voltage (terminal 4) of phase A of the network and the voltage (terminals 5, 6 and 7) of phases A, B and C of the generator are supplied to the input unit, in which the first pulse shaper 10 is connected with its input to phase A of the network (terminal 4), the second driver 11 pulses with its input to the phase A of the generator (pin 5), the third driver 12 pulses with its input - to the output of the first potentiometer 8, which is connected between phases A and B of the generator (pins 5 and 6), the fourth shaper 13 pulses with its input connected to phase B of the generator (pin 6), the fifth driver 14 pulses with its input - to the output of the second potentiometer 9, which is connected between the phases A and C of the generator (pins 5 and 7), the sixth pulse shaper 15 is connected with its input to the phase C of the generator (pin 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. The signals from the input block go to the input of the tuner, namely: from the pulse shaper 10 to the input of the And 19 element, from the pulse shaper 11 to the single input of the first trigger 16 and the zero input of the second trigger 17, from the pulse shaper 12 to the zero input the first trigger 16, from the pulse shaper 14 - to a single input of the second trigger 17. In addition, from the output of the pulse shaper 10 the signal goes to the first input of the first element And 23 of the switching unit, and from the outputs of the pulse shapers 13 and 15 to the single and zero inputs with Responsibly the first trigger 22 of the power unit.

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. In the tuner, the output of the first trigger 16 is connected to the first input of the OR element 18 and the first contact of the switch 20, the output of the second trigger 17 is connected to the second input of the OR element 18 and the second contact of the switch 20. The common contact of the switch 20 is connected to the average voltmeter 21.

Сигнал с выхода элемента И 19 блока настройки поступает на вход элемента 24 задержки и первый вход второго элемента И 28 блока включения. The signal from the output of the element And 19 of the tuner is fed to the input of the delay element 24 and the first input of the second element And 28 of the inclusion unit.

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. In the switching unit, the output of the first trigger 22 is connected to the second input of the first element And 23, the output of the first element And 23 is connected to the main input of the pulse counter 25, the zero input of the second trigger 26, together with the resetting input of the pulse counter, is connected to the output of the delay element 24, the input of the one-shot 27 connected to the second output of the counter 25 pulses, the output of the single vibrator 27 is connected to the channel "Add frequency" of the generator 29, the first output of the counter 25 pulses is connected to a single input of the second trigger 26, the output of the second trigger 26 is connected to toromu input of the second AND gate 28 whose output is connected to channel "Enable switch" 30.

В основу работы синхронизатора положены углы сдвига фаз между напряжением А_с фазы А сети и пятью напряжениями генератора - напряжениями А_г, В_г и С_г фаз А, В и С и специально сформированными напряжениями А'_г и А''_г (фиг. 2). Вектор напряжения А_с на фиг.2 принят неподвижным, поэтому звезда напряжений генератора А_г, А'_г , В_г, С_г и А''_г вращается ("скользит") по отношению к напряжению А_с против часовой стрелки, если f_г < f_c, или по часовой стрелке, если f_г < f_c. Для определенности рассмотрим вариант, когда частота генератора f_г больше частоты сети f_c. При этом в синхронизаторе из пяти напряжений генератора используется четыре - В_г, С_г, А''_г и А_г.The synchronizer operation is based on the phase angle angles between voltage A _from phase A of the network and five generator voltages - voltages A _g , V _g and C _g phases A, B and C and specially formed voltages A ' _g and A'' _g (Fig. 2). The voltage vector A _c in FIG. 2 is assumed to be fixed, therefore the star of the generator voltages A _g , A ' _g , B _g , C _g and A'' _g rotates (“slides”) counterclockwise _with respect to the voltage A _c , if f _g <f _c , or clockwise if f _g <f _c. For definiteness, we consider the option when the generator frequency f _{g is} greater than the network frequency f _c . In this case, in the synchronizer of the five generator voltages, four are used - V _g , C _g , A '' _g and A _g .

Время τ₂₃, в течение которого угол сдвига фаз 120^о между фазами В и С генератора "скользит" по вектору напряжения А_с, используется для оценки разности частот f_s = f_г - f_c синхронизируемых источников. Это время обратно пропорционально разности частот. Если разность частот лежит в допустимых пределах, т.е. f_s≅ f_sдоп., то для τ₂₃ справедливо неравенство
τ₂₃≥ τ_доп=

(1)
Напряжение А''_г используется для построения постоянного угла опережения δ'' при f_г > f_c. В момент совпадения по фазе напряжения А''_г с напряжением А_с формируется команда на включение генераторного выключателя, если перед совпадением векторов А''_г и А_с соблюдено условие (1).The time τ ₂₃ , during which the phase angle of 120 ^° between the phases B and C of the generator “slides” along the voltage vector A _s , is used to estimate the frequency difference f _s = f _g - f _{c of the} synchronized sources. This time is inversely proportional to the frequency difference. If the frequency difference is within acceptable limits, i.e. f _s ≅ f _sdop ., then for τ _{23 the} inequality
τ ₂₃ ≥ τ _extra =

(1)
The voltage A ″ _{g is} used to construct a constant lead angle δ ″ for f _g > f _c . At the moment of coincidence in phase of the voltage A '' _r with voltage A _s , a command is generated to turn on the generator switch if condition (1) is met before the vectors A '' _r and A _c coincide.

При f_г < f_c для построения постоянного угла опережения δ'' используется напряжение А_г. В общем случае углы δ'' и δ' могут быть и различными - в зависимости от конкретных условий синхронизации - идет она "снизу" (f_г < f_c) или "сверху" (f_г > f_c).For f _g <f _c , voltage A _{g is} used to construct a constant lead angle δ ''. In the general case, the angles δ '' and δ 'can be different - depending on the specific synchronization conditions - it goes “from below” (f _g <f _c ) or “from above” (f _g > f _c ).

Напряжения А'_г и А''_г получаются с помощью потенциометров 8 и 9 входного блока синхронизатора.Voltages A ' _g and A'' _g are obtained using potentiometers 8 and 9 of the input unit of the synchronizer.

Синхронизатор работает следующим образом. The synchronizer works as follows.

Во входном блоке формирователи 10-15 импульсов вырабатывают на своих выходах короткие остроконечные импульсы (напряжения U₁₀-U₁₅ на фиг.3) с крутым передним фронтом в момент перехода соответствующих синусоид напряжения через фазовый угол 2 π. Этим достигается независимость работы синхронизатора от величины напряжений А_с и А_г, А'_г, В_г, С_г и А''_г , используемых в синхронизаторе.In the input unit, the pulse shapers 10-15 generate short pointed pulses (voltages U ₁₀ -U ₁₅ in Fig. 3) with a steep leading edge at the moment of the transition of the corresponding voltage sinusoids through a phase angle of 2 π. This ensures the independence of the synchronizer from the magnitude of the voltages A _s and A _g , A ' _g , V _g , C _g and A' _g used in the synchronizer.

Импульсы с выходов формирователей 11 и 12 импульсов, поступающих в блок настройки соответственно на единичный и нулевой входы триггера 16, обеспечивают формирование на его выходе прямоугольного импульса - напряжение U₁₆ на фиг. 3, длительность которого пропорциональна углу δ'. Соответственно пропорционально углу δ' и среднее значение напряжения U₁₆. Докажем это.The pulses from the outputs of the pulse shapers 11 and 12, which enter the tuner respectively at the single and zero inputs of the trigger 16, ensure the formation of a rectangular pulse at its output - voltage U ₁₆ in FIG. 3, the duration of which is proportional to the angle δ '. Accordingly, it is proportional to the angle δ 'and the average voltage value is U ₁₆ . Let us prove it.

Пусть в единичном состоянии триггера 16 напряжение на его выходе равно V_m, а в нулевом - V₀. Тогда для среднего значения напряжения U_16cp. на выходе триггера, находящегося в единичном состоянии в течение отрезка времени τ₁₆ при длительности периода следования входных импульсов U₁₁ и U₁₂ триггера, равной Т_г, можно записать
U_16cp=

.Let in the single state of the trigger 16, the voltage at its output is equal to V _m , and in the zero state - V ₀ . Then for the average voltage value U _16cp . at the output of the trigger, which is in a single state during the period of time τ ₁₆ when the duration of the repetition period of the input pulses U ₁₁ and U _{12 of the} trigger equal to T _g can be written
U _16cp =

.

(2) Учитывая, что периоду Т_г соответствует угол в 360^о, а импульсу τ₁₆ угол δ' , выражение (2) представим в виде
U

=

.(2) Given that the period T _g corresponds to an angle of 360 ^° , and the momentum τ ₁₆ angle δ ', expression (2) can be represented as
U

=

.

(3) откуда легко рассчитывается показание вольтметра 21, подключенного с помощью переключателя 20 к выходу триггера 16, соответствующее углу опережения δ' . При необходимости настроить синхронизатор на другое значение угла опережения при синхронизации "снизу" по формуле (3) рассчитывается соответствующее значение U''_16cp , которое обеспечивается путем воздействия на движок потенциометра 8.(3) where the readout of the voltmeter 21, connected via the switch 20 to the output of the trigger 16, corresponding to the advance angle δ ', is easily calculated. If necessary, set the synchronizer to a different value of the lead angle during synchronization "from below" according to formula (3), the corresponding value U '' _{16cp is calculated} , which is provided by acting on the engine potentiometer 8.

Угол δ'' в синхронизаторе строится аналогично углу δ', но по импульсам с выходов формирователей 14 и 11 импульсов, управляющих работой триггера 17. При настройке угла δ'' переключатель 20 ставится во второе (нижнее по схеме) положение, изменение угла δ'' производится потенциометром 9 и контролируется по вольтметру 21. The angle δ '' in the synchronizer is constructed similarly to the angle δ ', but according to the pulses from the outputs of the formers 14 and 11 pulses that control the operation of the trigger 17. When adjusting the angle δ' ', the switch 20 is placed in the second (lower according to the diagram) position, the change in the angle δ' 'is produced by potentiometer 9 and monitored by voltmeter 21.

В обоих случаях настройка синхронизатора по углу опережения достаточно проста, поскольку опирается на показания единственного прибора - вольтметра 21. In both cases, setting the synchronizer in the lead angle is quite simple, since it relies on the readings of the only device - voltmeter 21.

Прямоугольные импульсы с выходов триггеров 16 и 17 объединяются элементом ИЛИ 18 и подаются на второй вход элемента И 19. Сигнал на выходе элемента И 19 появляется после того, как импульс с выхода формирователя 10 импульсов, соответствующий вектору напряжения А_с, входит в зону угла δ' + δ'', который соответствует импульсу на выходе элемента ИЛИ 18.Rectangular pulses from the outputs of the triggers 16 and 17 are combined by the OR element 18 and fed to the second input of the And element 19. The signal at the output of the And element 19 appears after the pulse from the output of the pulse shaper 10, corresponding to the voltage vector A _s , enters the angle zone δ '+ δ'', which corresponds to the pulse at the output of the element OR 18.

Импульсы с выходов формирователей 13 и 15 импульсов, поступающие в блок включения соответственно на единичный и нулевой входы триггера 22, обеспечивают формирование на его выходе прямоугольного импульса, длительность которого пропорциональна углу 120^о - напряжение U₂₂ на фиг.3. Этот импульс используется в качестве эталонного отрезка, по которому "шагает" импульс с выхода формирователя 10 импульсов. Факт совпадения импульсов U₁₀ и U₂₂, за которым стоит факт нахождения вектора напряжения А_с в зоне 120^о между векторами В_г и С_г, отмечается элементом И 23, а число совпадений регистрируется счетчиком 25.The pulses from the outputs of the pulse shapers 13 and 15, which enter the switching unit, respectively, at the single and zero inputs of the trigger 22, ensure the formation of a rectangular pulse at its output, the duration of which is proportional to the angle of 120 ^° - voltage U ₂₂ in Fig. 3. This pulse is used as a reference segment along which the pulse "steps" from the output of the pulse shaper 10. The coincidence of the pulses U ₁₀ and U _22, which is backed by the fact of the voltage vector A _with a zone ¹²⁰ between the vectors B and _g _z C, there is an AND 23, and the number of registered counter 25 matches.

Если разность частот f_s лежит в допустимых пределах то количество совпадений достаточно для появления сигнала на первом выходе счетчика 25 и установки триггера 26 в единичное состояние. На фиг.3 принято достаточным три совпадения.If the frequency difference f _s is within acceptable limits, then the number of matches is enough for the signal to appear on the first output of the counter 25 and set the trigger 26 to a single state. In figure 3, three matches are accepted as sufficient.

Сигнал с выхода триггера 26 готовит по второму входу элемент И 28 с тем, чтобы пропустить на включение выключателя импульс с выхода элемента И 19, сформированный в момент прохождения вектором напряжения А_с вектора А'_г или А''_г . Импульс с выхода элемента И 19, задержанный на время τ_з в элементе 24 задержки, производит обнуление счетчика 25 и перевод в нулевое состояние триггера 26.The signal from the output of the trigger 26 prepares the And 28 element at the second input so that the pulse from the output of the And 19 element generated when the voltage vector A passes _{from the} vector A ' _g or A'' _g passes to turn on the switch. The pulse from the output of the element And 19, delayed for a time τ _s in the element 24 of the delay, zeroing the counter 25 and translates into zero state of the trigger 26.

Если разность частот f_s больше допустимой, то количество совпадений импульсов в элементе И 23 оказывается недостаточным для появления сигнала на первом выходе счетчика 25, триггер 26 остается в нулевом состоянии и тем самым блокирует элемент И 28. Импульс с выхода элемента И 19 в цепь включения выключателя 30 не проходит, но обнуление счетчика 25 производит. Последнее необходимо для того, чтобы в счетчике не произошло накопление информации за несколько периодов биений подряд и как следствие чтобы не поступило ложного сигнала о допустимости завышенной разности частот.If the frequency difference f _{s is} greater than the permissible, then the number of pulse matches in the element And 23 is not enough for the signal to appear on the first output of the counter 25, the trigger 26 remains in the zero state and thereby blocks the element And 28. The pulse from the output of the element And 19 in the inclusion circuit the switch 30 does not pass, but resetting the counter 25 produces. The latter is necessary in order to prevent the accumulation of information in the meter over several periods of beating in a row and, as a result, to prevent a false signal about the admissibility of an overestimated frequency difference.

Если разность частот f_s незначительна и возникает угроза "зависания" генератора по отношению к сети, используется факт переполнения счетчика 25 - появление сигнала на его втором выходе. Этим сигналом запускается одновибратор 27, который формирует импульс "Прибавить частоту" генератора.If the frequency difference f _{s is} negligible and there is a danger of the generator “freezing” in relation to the network, the fact of counter overflow 25 is used — the signal appears at its second output. This signal triggers a single-shot 27, which generates a pulse "Add frequency" of the generator.

Предлагаемый синхронизатор может быть выполнен на базе интегральных микросхем - элементов И, ИЛИ, триггеров, счетчиков с дешифраторами, схем задержки, преобразователей формы сигнала, формирователей импульсов прямоугольной формы (одновибраторов). The proposed synchronizer can be made on the basis of integrated circuits - AND, OR elements, triggers, counters with decoders, delay circuits, waveform converters, rectangular pulse shapers (single-vibrators).

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого синхронизатора с постоянным углом опережения заключается в следующем. The technical and economic effect of the implementation of the proposed synchronizer with a constant lead angle is as follows.

Применение во входном блоке четырех дополнительных формирователей импульсов и двух потенциометров дало возможность использовать для контроля разности частот и построения постоянных углов опережения фазовые углы трехфазной системы напряжений генератора. У ненагруженного генератора эти углы выдерживаются с высокой точностью, что гарантирует повышение точности определения параметров синхронизации - разности частот f_s и углов опережения δ' и δ''.The use of four additional pulse shapers and two potentiometers in the input unit made it possible to use the phase angles of the three-phase generator voltage system to control the frequency difference and construct constant advance angles. In an unloaded generator, these angles are maintained with high accuracy, which guarantees an increase in the accuracy of determining the synchronization parameters - the frequency difference f _s and the lead angles δ 'and δ''.

Использование в блоке включения одновибратора, подключенного к выходу счетчика, который сигнализирует о его переполнении, позволяет путем подачи команды "Прибавить частоту" избежать "зависания" генератора. Тем самым обеспечивается повышение быстродействия синхронизатора. Наконец, контроль величины угла опережения по показаниям вольтметра, подключаемого на выходы триггеров блока включения, существенно упрощает, уточняет и ускоряет процедуру настройки постоянных углов опережения для синхронизации как "снизу", так и "сверху". Не требуются сложные и дорогие измерители длительности импульсов, расчетные формулы предельно упрощаются. The use of a single-vibrator in the power-on block connected to the counter output, which signals its overflow, allows the generator to “freeze” by issuing the “Add frequency” command. This improves the performance of the synchronizer. Finally, controlling the value of the lead angle according to the readings of the voltmeter connected to the outputs of the triggers of the switching unit significantly simplifies, refines and speeds up the procedure for setting constant lead angles for synchronization both from the bottom and from the top. Complex and expensive pulse duration meters are not required; the calculation formulas are extremely simplified.

Claims

A SYNCHRONIZER WITH A CONSTANT ANGLE OF ADVANCE, comprising an input block with inputs for connecting to the mains and generator voltages, consisting of two pulse shapers that are connected to phase A of the network and the generator, and a switching unit made on two And elements, a DELAY element and a counter pulses, and the output of the first element And is connected to the main input of the pulse counter, the first input of the second element And is connected in parallel with the input of the Delay element, and the output is included in the switching circuit of the generator circuit breaker, characterized in that, in order to improve accuracy, speed and simplify tuning, a tuning block is inserted into it, which is connected in series between the input block and the switching block, an additional four pulse shapers and two potentiometers are introduced into the input block, and the third pulse shaper is connected to the output the first potentiometer, the fourth pulse shaper is connected to phase B of the generator, the fifth pulse shaper is connected to the output of the second potentiometer, the sixth pulse shaper is connected to phase C of the generator, the first potentiometer is connected between phases A, B of the generator, the second potentiometer is between phases A, C of the generator, two triggers and a one-shot are introduced into the switching unit, and the single input of the first trigger is connected to the output of the fourth pulse shaper of the input unit, its zero the input is to the output of the sixth pulse shaper of the input block, and the output is to the second input of the first element And, the first input of which is connected to the output of the first pulse shaper of the input block, the single input of the second trigger is connected to the first output of the pulse counter, its zero input, together with the zeroing input of the pulse counter, is connected to the output of the DELAY element, the input of the single vibrator is connected to the second output of the pulse counter, the output is to the “Add frequency” channel of the generator, the output of the second trigger is connected to the second input of the second element And, the first input of which, together with the input of the DELAY element, is connected to the output of the tuner, the tuner is made up of two triggers, an OR element, an And element, a two-position switch and an average voltmeter and, the single input of the first trigger together with the zero input of the second trigger is connected to the output of the second pulse shaper of the input block, the zero input of the first trigger is connected to the output of the third pulse shaper of the input block, the single input of the second trigger is connected to the output of the fifth pulse shaper of the input block, the output of the first the trigger is connected to the first input of the OR element and the first contact of the switch, the output of the second trigger is connected to the second input of the OR element and the second contact switch, the general contact of the switch is connected to an average voltmeter, the output of the OR element is connected to the second input of the And element, the first input of which is connected to the output of the first pulse shaper of the input unit, the output of the And element is connected to the power supply unit to the input of the DELAY element and the first input of the second AND element .