SU1095339A1 - Устройство дл автоматического регулировани частоты и активной мощности - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЖРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащее формирователь пр моугольных импульсов, счет- чик импульсов, генератор имиульсо в эталонной частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, первый одновибратор,R5 Триггер ,5 -вход которого подключен к выходу переполнени  счетчика импульсов , а R-вход - к входу начальной установки счетчика импульсов к выходу первого одновибратора, управл емый одновибратор импульсов, дополнительный генератор импульсов, три логических элемента И, входы первого КЗ которых подключены соответственно к выходам управл емого одновибратора и формировател  пр моугольных импульсов , инвертор, выход которого подключен к первому входу второго логического элемента И, а вход соединен с первым входом третьего логического элемента И, при этом второй вход второго логического элемента И подсоединен к инверсному вьгходуКбтриггера , второй вход третьего логического элемента И - к пр мому выходу R5 -триггера, третьи входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу дополнительного генератора импульсов, а выходы второго и третьего элементов И подключены через соответствующие дополнительные счетчики импульсов к выходным расширител м импульсов, о тличающеес  тем, что, с целью повышени  точности по.ддержани  заданной частота и распределени  ак- . тивных нагрузок, устройство снабжено трем  логическими элементами ИЛИ, вторым итретьим одновибраторами, четвертым и п тым логическими элемента (Я ми И, измерителем отклонени  загрузки генератора от равномерной, вьшолненным по схеме многолучевой звезды или многоугольника, компаратором напр жени , выпр мителем, причем выход |измерител  отклонени  загрузки генератора от равномерной соединен с входами компаратора напр жени  и со ел выпр мител , выход которого подключен к входу управлени  управл емого одновибратора, выход компаратора насо пр жени  подключен к первому входу со ;о - четвертого логического элемента И и первоьгу, выполненному инвертирующим, входу п того логического элемента И, выходы четвертого и п того логических элементов И подключены к соответствующим входам первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу инвертора, выходы второго и третьего одновибраторов подключены через второй логический элемент ИЖ к входу запуска управл емого одновибратора , выход которого подключен

Description

к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом второго одновибратора , выполненным инвертирующим, и входом третьего одновибратора и подключен к выходу формировател  пр моугольных импульсов, причем выход инвертора подключен к входу первого одновибратора, выход третьего логического элемента ИЛИ подсоединен к второму входу п того логического элемента И, выход первого логического элемента И - к второму входу четвертого логического элемента И, а первый вход первого логического элемента И, подключи иный к выходу управл емого одновибратора, вьтолнен инвертирующим.

Изобретение относитс  к автоматическому управлению режимами работы электрических систем и может быть использовано дл  астатического автоматического регулировани  частоты при автономной работе и астатического регулировани  частоты и активной мощности при параллельной работе. Известно устройство дл  автоматического регулировани  частоты по астатическому закону, содержащее формирователь пр моугольных импульсов , два логических элемента И, генератор импульсов эталонной частоты RS-триггер, одновибратор, генератор импульсов, два счетчика и два расщирител  импульсов lj . Это устройство не выполн ет функций распределени  активных йагрузок Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  автоматического регулировани  частоты и активно мощности, содержащее формирователь пр моугольных импульсов, счетчик им пульсов, генератор импульсов эталон ,ной частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импуль сов, одновибратор, RS-триггер,5 йсод которого подключен к выходу переполнени  счетчика импульсов, а R-вход к входу начальной установки -счет.чика импульсов и выходу одновибратора , управл емый одновибратор импульсов, дополнительный генератор импульсов, три логических элемента И, выходы первого из которых подключены соответственно к выходу управл емого одновибратора и к выходу формировател  пр моугольных импульсо . выход которого подключей к первому входу второго логического элемента И а вход соединен с первым входом третьего логического элемента И, при этом второй вход второго логического элемента И подсоединен к инверсному выходу RS-триггера, второй вход третьего логического элемента И к пр мому выходу RS -триггера, третьи входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу дополнительного генератора импульсов, а выходы второго и третьего элементов И подключены через соответствующие дополнительные счетчики импульсов к выходным расширител м импульсов 2J . Известное устройство осуществл ет регулирование частоты и распределение активных нагрузок по статическим нагрузочным характеристикам, в св зи с чем имеет невысокую точность распределени  нагрузок. Цель изобретени  - повьшение точности поддержани  заданной частоты и распределени  нагрузок путем обеспечени  астатического закона регулиро- . вани  частоты и активной нагрузки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  автоматического регулировани  частоты и активной мощности, содержащее формирователь пр моугольных импульсов, счетчик импульсов, генератор импульсов эталонной частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов , первьй одновибратор, (5 триггер,5 -вход которого подключен к вьпсоду переполнени  счетчика импульсов , а R-вход - к входу начальной установки счетчика импульсов и выходу первого одновибратора, управл емый одновибратор импульсов, дополнительный генератор импульсов, три логических элемента И, входы первого из которых подключены соответственно к выходам управл емого одновибратора и формировател  пр моугольных импуль сов, инвертор, выход которого подключен к первому, входу второго логи .ческого элемента И, а вход соединен первым входом третьего логического элемента И, при этом второй вход второго логического элемента И подсоединен к инверсному входу RS-триггера , второй вход третьего логического элемента И - к пр мому выходу 5-триггера, третьи входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу дополнительного генератора импульсов, а выходы второго и третьего элементов И подключе ны через соответствующие дополнитель ные счетчики импульсов к выходным расширител м импульсов, снабжено м  логическими элементами ИЖ, вторы и третьим одновибраторами, четвертым и п тым логическими элементами И, из мерителем отклонени  загрузки генератора от равномерной, выполненным по схеме многолучевой звезды или многоугольника, компаратором напр жени , выпр мителем, причем выход измерител  отклонени  загрузки генератора от равномерной соединен с входами компаратора напр же.ни  и выпр мител , выход которого подключен к входу управлени  управл емого од новибратора, вькод компаратора напр  жени  подключен к первому входу четвертого логического элемента И и перво му, вьшолненному инвертирующим, входу п того логического элемента И, выходы четвертого и п того логических элементов И подключены к соответствующим входам первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу инвертора, йыходы второго и третьего одновибраторов подключены через второй логический элемент ИЛИ к входу запуска управл емого одновибратора, выход которого подключен к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом второго одновибратора, выполненным инвертирующим, и входом третьего одновибратора и подключен к выходу формировател  пр моугольных импульсов , при этом выход инвертора подключен к входу первого одновибратора выход третьего логического элемента 1 94 ИЛИ подсоединен к второму входу п того логического элемента И, выход первого логического элемента И - к второму входу четвертого логического элемента И, а первьм вход первого логического элемента. И, подключенный к выходу управл емого одновибратора , вьшолнен инвертирующим. На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие принцип работы устройства. Устройство содержит измеритель 1 отклонени  загрузки генератора, выполненный по схеме многолучевой звезды или многоугольника, с числом ветвей, равным количеству агрегатов, кажда  ветвь которой содержит включенные последовательно измерительньй преобразователь активной мощности Е и пропорциональное номинальной мощности генератора сопротивление Я которое  вл етс  входным элементом усилител  2, вход щего в состав измерител  1, компаратор напр жени  3, управл емый одновибратор А, который может быть выполнен например,на двух операционных усилител х с осуществл ющим запуск ключевым транзистором в обратной св зи первого операционного усилител , вьтр митель 5, выполненный , например, в виде диодного выпр мительного моста, три одновибратора 6-8, второй из которых имеет инвертирующий вход, три логических элемента ИЛИ 9-11, выход второго из которых в приведенном на фиг. 1 варианте выполнени  управл емого одновибратора 4 должен быть инвертирующим , п ть логических элементов И 1216 , генератор импульсов эталонной частоты 17, счетчик импульсов 18, КЗ-триггер 19, дополнительный генератор импульсов 20, формирователь пр моугольных импульсов 21, формирующий пр моугольные симметричные импульсы по синусоиде напр жени  , инвертор 22, два дополнительных счетчика 23 и.24 с соответствующими выходными расширител ми импульсов 25 и 26. Устройство работает следующим образом . Измеритель 1 определ ет величину отклонени  нагрузки генератора от средней величины в соответствии со значением номинальной мощности генератора . Измеритель 1 может быть выполнен соединением по схеме много уS1 чевой звезды измерительньтх преобразо вателей мощности Е.,.Е каждого генератора с пропорциональными номинальной мощности генераторов соответствующими сопротивлени ми R .. .1 В результате напр жени  на сопротивлении Ry соответствует отклонению за грузки п -го генератора от равномерного значени  /(Р/. При этом этот знак напр жени  соответствует знакулР , Усиленное усилителем 2 напр жение , соответствующее ДР, поступает на компаратор напр жени  3 и через выпр митель 5 на управл ющий вход одновибратора 4. В результате на выходе компаратора 3 формируетс  логический сигнал, указывающий знак.йР , а на вход управлени  управл емого од новибратора 4 подаетс  напр жение, величина которого пропорциональна абсолютному значению дР (фиг. 2, ). Одновибратор 4 по запускающему импульсу формирует импульс (фиг. 2{) длительность которого пропорциональна величине управл ющего напр жени  Т.е. йР. Дл  этого кратковременньй запускающий импульс открьгоает ключевой транзистор, быстро разр жа  таким образом врем задающий конденсатор . Зар жа  затем посто нным током врем задающий конденсатор, операционный усилитель осуществл ет интегрирование , формиру  импульсы с линей ным передним фронтом, которые затем сравнива сь с управл ющим напр жением на втором операционном усилителе отформировываютс  в пр моугольные импульсы с длительностью, пропорциональной управл ющему напр жению. Запускающие импульсы поступают на Одновибратор 4 с элементами ИЛИ 10, формиру сь одновибратором 8 и 7 по каждому (переднему и заднему) фронту импульсов с формировател  21 (фиг. 2 ). Дл  формировани  запускающих импульсов по обоим фронтам один из одновибраторов 7 имеет инвер тирующий вход. Таким образом, передние фронты импульсов, пропорциональных дР, совпадают с передними и задними фронтами импульсов с фррмировател  21. Тогда, поступа  на инвертирующий вход элемента И 12, эти импульсы вырезаютс  из начала импульсов с формировател  21, укорачива  их, а поступа  на вход элемента ИЛИ 11, добавл ютс  к концу импульсов с фор39 мировател  21, удлин   их. Управл емые компаратором 3 элементы И 15 и 16 при положительном знаке (генератор недогружен) пропускают на выход элемента ИЛИ 9 (фиг. 3) импульсы, удлиненные от величины, равной полупериоду генерируемой частоты (или периоду при использовании формировател делител ) на величину, пропорциональную недогрузке генератора (SuP), а при отрицательном знаке (генератор перегружен) пропускают на выход элемента ИЛИ 9 импульсы, укороченные на величину, пропорциональную перегрузке генератораЗлР (фиг. 2). Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 9 формируетс  импульс длительностью t; т/2 +5йР, где 5 - коэффициент пропорциональности . Временные диаграммы формировани  импульсов на выходе элемента ИЛИ 9 приведены на фиг. 2 и 3, причем на фиг. 2 приведены временные диаграммы на случай положительного знакаДР, а на фиг. 3 - отрицательногоДР. Временные диаграммы дальнейшего прохождени  импульсов после элемента ИЛИ 9 идентичны временным диаграммам аналога l . По переднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 9 Одновибратор 6 формирует короткий импульс, производ  начальную установку счетчика 18 и R5-триггера 19. В промежутке между двум  импульсами с одновибратора 6 счетчик 18 отсчитывает количество эталонных импульсов, приход щих на его счетньй вход т с эталонного, генератора 17, начина  с начального состо ни , записываемого в счетчике 18 по входу начальной установки НУ импульсом с одновибратора 6. При отсчете заданного времени , равного Т:5т 2, сигналом с выхода счетчика 18 R5-триггер 19 устанавливаетс  в состо ние логической единицы. Элементами И 13 и 14 о суще с твл  е тс  сравнение импульсовt с Jgi- В случаео элемент И 13 пропускает . / импульсы на интервале от конца импульса € до установки КЗ-. триггера 19 в состо ние логической единицы, и счетчик 23 накапливает импульсы . При ьд-г элемент И 14 пропускает счетные импульсы на интервале С- С9т от установки триггера 19 в соето ние логической единицы до окончани  J , и счетчик 24 накапливает импульсы .

В момент достижени  заданного количества Импульсов, которое вместе с частотой дополнительного генератора 20 определ ет крутизну регулирующего воздействи  на дополнительное устройство, например электродвигатель , соответствующий счетчик 23 или 24 формирует импульс, который расшир етс  в расширител х импульсов 25 и 26 до оптимальной дл  исполнительного электродвигател  величины . Этот импульс поступает на исполнительное устройство, осуществл   подгонку частоты в соответствующую сторону. Импульсы поступают с соответствующегознаку разности Л 1 - t Tвыхода устройства (вых.1 или вых. 2) с частотой, пропорциональной абсолютной величине,до тех пор, пока отклонение и О не отработаетс  до нул . В результате устройство осуществл ет регулирование частоты по

закону С -оэт

Т/2 - -5йР О,

или КлТ -«-Lb О,

где К и L, - коэффициенты пропорциональности , характеризующие крутизну зависимости по йТ и ЬР.

Вьшолнение этого неравенства (при одинаковых уставках частоты) на всех параллельно работающих генераторах возможно только при отработке в ноль. В результате осуществл етс  астатическое регулирование частоты и равномерна  загрузка генераторов. При этом осуществл етс  импульсное управление исполнительным устройством импульсами заданной посто нной длительности со скважностью, пропорциональной отклонению частоты от заданной и отклонению загрузки от равномерной, что обеспечивает устойчивое регулирование частоты и активной мощности с высокой точностью и быстродействием.

зы .г

sp

S

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов, генератор импульсов эталонной частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, первый одновибратор,R5 триггер,S -вход которого подключен к выходу переполнения счётчика импульсов , a R-вход - к входу начальной установки счетчика импульсов к выходу первого одновибратора, управляемый одновибратор импульсов, дополнительный генератор импульсов, три логических элемента И, входы первого из которых подключены соответственно к выходам управляемого одновибратора и формирователя прямоугольных импульсов, инвертор, выход которого подключен к первому входу второго логического элемента И, а вход ^!соединен с первым входом третьего логического элемента И, при этом второй вход второго логического элемента И подсоединен к инверсному выходуR5 триггера, второй вход третьего логического элемента И - к прямому выходу R5 -триггера, третьи входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу дополнительно го генератора импульсов, а выходы второго и третьего элементов И подключены через соответствующие дополнительные счетчики импульсов к вы ходным расширителям импульсов, о тличающееся тем, что, с це лью повышения точности поддержания заданной частоты и распределения активных нагрузок, устройство снабже но тремя логическими элементами ИЛИ, вторым и третьим одновибраторами, четвертым и пятым логическими элементами И, измерителем отклонения загрузки генератора от равномерной, выполненным по схеме многолучевой звезды или многоугольника, компаратором напряжения, выпрямителем, причем выход ;измерителя отклонения загрузки генератора от равномерной соединен с входами компаратора напряжения и выпрямителя, выход которого подключен к входу управления управляемого одновибратора, выход компаратора напряжения подключен к первому входу четвертого логического элемента И и первому, выполненному инвертирующим, входу пятого логического элемента И, выходы четвертого и пятого логических элементов И подключены к соответствующим входам первого логического элемента ИЛИ, выход которого подклю к входу запуска управляемого одновибратора, выход которого подключен чен к входу инвертора, выходы второго и третьего одновибраторов подключены через второй логический элемент ИЛИ к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом второго одновибратора, выполненным инвертирующим, и входом третьего одновибратора и подключен к выходу формирователя^прямоугольных импульсов, причем выход инвертора подключен к входу первого одновибратора, выход третьего логи ческого элемента ИЛИ подсоединен к второму входу пятого логического ‘элемента И, выход первого логическо го элемента И - к второму входу чет вертого логического элемента И, а первый вход первого логического эле мента И, подключи нный к выходу управляемого одновибратора, выполнен инвертирующим.