SU1290465A1

SU1290465A1 - Регул тор частоты

Info

Publication number: SU1290465A1
Application number: SU853882995A
Authority: SU
Inventors: Марк Яковлевич Каплан; Владимир Алексеевич Бабушкин
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1987-02-15

Abstract

Изобретение предназначено дл регулировани частоты вращени генераторов переменного тока. Устройство позвол ет повысить точность регулировани частоты, что достигаетс за счет обеспечени одинаковой крутизны пропорциональной зависимости скважности выходного сигнала при разных знаках отклонени частоты объекта регулировани от номинального значени . Регул тор частоты содержит входной формирователь 1 пр моугольных импульсов, генератор 2 эталонной частоты, два одно- вибратора 3 и 4, счетчик обратного счета 5, два RS-триггера 6 и 10, параллельный синхронный регистр 7, счетчики пр мого счета 8, генератор счетной частоты 9, элемент сравнени 11 (на равно), два элемента ИЛИ 12 и 13, два элемента И 16 и 17 и посто нное запоминающее устройство 18. 4 ил. S (Л to со о а О1 л«

Description

Изобретение относитс к электроэнергетике и может быть использовано в системах регулировани частоты вращени генераторов передвижных электроагрегатов.

Целью изобретени вл етс повышение точности регулировани частоты за счет обеспечени одинаковой крутизны и пропорциональной зависимости скважности выходного сигнала при разных знаках отклонени частоты объекта регулировани от номинального значени .

На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства; на фиг. 2-4 - временные диаграммы, по сн ющие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит входной формирователь 1 пр моугольных импульсов, генератор 2 импульсов эталонной частоты, первый одновибратор 3, второй одновибратор 4, счетчик обратного счета 5, имеющий счетный вход «-1, входы параллельной синхронной записи DO,.., Dn и вход синхрониза- ции записи С, выходы переполнени «Р- и

выходы разр дов Qo,...,Qm, Qm+l,---,Qn ,

первый RS-триггер 6, параллельный синхронный регистр 7 с С-входом синхронизации записи и информационными входами DO,..., Dm, Dm-i-i.--MDm-i-3, счетчик пр мого счета 8 со счетным входом «Т, выходом переполнени «Р+ и выходами разр дов счетчика QO, Qi,...,Qm, Qm-1-i, генератор счетной частоты 9, второй RS-триггер 10, элемент сравнени 11 (на равно), первый и второй элементы ИЛИ 12 и 13, первый и второй эле- йенты И-НЕ 14 и 15, первый и второй элементы И 16 и 17 и посто нное запоминающее устройство 18.

Вход первого 3 одновибратора подключен к выходу входного формировател 1 пр моугольных импульсов, первые ш информационных входов параллельного синхронного регистра 7 подключены к соответствующим первым выходам разр дов счетчика 5, а вход синхронизации записи - к выходу первого

3одновибратора, генератор счетной частоты 9 подключен к счетному входу счетчика пр мого счета 8, вход второго одновибратора

4соединен с выходом первого одновибратора 3, п выходов посто нного запоминающего устройства подключены к входам параллельной записи счетчика обратного счета, S-вход первого RS-триггера 6 соединен с выходом второго одновибратора 4 и входом синхронизации записи счетчика 5, а R-вход - с выходом переполнени счетчика 5, перва группа из входов элемента сравнени 11 подключена к выходам разр дов счетчика пр мого счета 8, втора группа входов - к первым т + 1 выходам параллельного синхронного регистра 7, выход элемента сравнени подключен к R-входу второго RS-триггера 10, S-вход которого подключен к выходу переполнени счетчика пр мого счета 8, выход генератора эталонной частоты 2 соединен с счетным в ходом счетчика

5

Q

0

5, втора группа из п-m выходов которого подключены к входам первого элемента ИЛИ 12 и первого элемента И-НЕ 14, выход первого элемента ИЛИ 12 соединен с первым входом второго элемента И 17, второй вход которого подключен к пр мому выходу первого RS-триггера 6, выход первого 14 элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ 15, второй вход которого подключен к инвертирующему выходу первого RS-триггера 6,(т4-1)-й информационный вход паралелльного синхронного регистра 7 подключен к пр мому выходу первого RS-триггера 6,(m-j-2) -и вход - к выходу второго элемента И 17, (т+3)-й - к выходу второго элемента 15, (т+2)-й информационный выход параллельного синхронного регистра 7 подключен к первому входу второго элемента ИЛИ 13, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И 16, (т-|-3)-й информационный выход параллельного синхронного регистра 7 подключен к первому входу первого элемента И 16, второй вход которого соединен с пр мым выходом второго RS-триггера 17.

Выходом устройства вл етс выход элемента ИЛИ 13, сигнал с которого подаетс на исполнительный электромагнит, регулирующий подачу топлива в двигатель. При обесточенной катущке электромагнита корь выдвинут пружиной и подача топлива максимальна . При увеличении среднего тока в катущке корь вт гиваетс , умень- ща подачу топлива и соответственно умень- ща частоту f и увеличива период .

Устройство работает следующим образом.

Электроагрегат вырабатывает напр жение и с частотой f (номинальное значение частоты н), которое преобразуетс формирователем 1 в пр моугольные импульсы (фиг. 2 а).

По переднему фронту импульса с формировател 1 одновибратор 3 формирует короткий импульс (фиг. 2 б) перезаписи в регистр 7 состо ни его информационных входов. По окончании импульса перезаписи по его заднему фронту (дл чего одновибратор 4 может иметь инвертирующий вход) одновибратор 4 формирует короткий установочный импульс (фиг. 2 в), привод щий в исходное состо ние счетчик 5 и триггер 6 (фиг. 2 г).

При этом в счетчик 5 заноситс в качестве исходного заданный код с посто нного запоминающего устройства 18, которое может представл ть собой систему перемычек между соответствующими входами параллельной записи счетчика 5 и источниками логического нул и единицы. Значение кода задаетс посто нно дл конкретного устройства в соответствии с выбранной частотой генератора 2, емкостью счетчика 5.

Каждый импульс уменьщает состо ние счетчика 5 на единицу, начина от исходного

0

5

0

5

15

Qm+2 регистра 7 уровень логической единицы, который поступает на один вход выходного элемента ИЛИ 13, и при этом на выходе устройства формируетс посто нный сигнал логической единицы (независимо от состо ни на втором входе элемента ИЛИ 13), осуществл ющий максимальное воздействие на исполнительный электромагнит с целью уменьшени частоты генерируемого электроагрегатом напр жени .

В случае, если Д{ имеет отрицательный зпак (ДТ - положительный), т.е. н и выходит за заданную зону, на выходе Qm+з регистра 7 уровень логического нул , который потупает на один вход элемента И 16. При этом на выходе элемента И 16, независимо от состо ни на его другом входе, уровень логического нул . При нулевом логическом уровне на выходе Qm+з, на выходе Qm-b2 также нулевой уровень (), на выходе элемента 13 и выходе устройства посто нный нулевой сигнал, осуществл ющий максимальное воздействие на исполнительное устройство с целью увеличени частоты f (катушка электромагнита обесточена , корь выдвинут).

Если Af входит в заданную зону,

(при этих значени х уже состо ни выходов Qm+2 и Qm-i-з - логический нуль и логическа единица соответственно . При этом сигнал на выходе устройства определ етс (повтор ет) только состо нием триггера 10. В этой зоне с помощью элементов 8-1.1 осуществл етс пропорциональное регулирование в зависимости от знака и величины дТ. Дл этого на выходе устройства формируетс сигнал с посто нным периодом Тр, но скважностью, пропорциональной знаку и величине дТ. Причем,

состо ни , устанавливаемого импульсом с одновибратора 4 по С-входу в момент начала каждого периода синусоиды напр жени . Емкость счетчика 5, его исходное состо ние N и частота выбираютс в соответствии с заданной дискретностью измерени периода генерируемого электроагрегатом напр жени так, чтобы при 1н к началу каждого периода отсчета отклонени частоты от н в счетчике 5 оставалось нулевое состо ние, т.е. NH f/fs, где Гэ - частота Ю генератора 2 эталонной частоты.

Поскольку при отрицательном .знаке отклонени частоты состо ни счетчика переход т в область отрицательных значений, триггер 6 фиксирует этот переход, измен свое состо ние на нулевое по импульсу с выхода переполнени «Р-, на котором формируетс импульс в момент перехода состо ни счетчика 5 в область отрицательных значений (при вычитании единицы из нулевого состо ни ). Таким образом, к началу 20 кажого нового периода генерируемого напр жени состо ни счетчика 5 и триггера 6 полностью соответствуют величине и знаку д f. При выходе величины ДТ 1Д-1Д„, где ДТ Т- Ти, за заданное значение, т.е. при

следует осуществл ть не пропорциональное воздействие на исполнительное устройство, а максимальное) к моменту начала нового периода при о рицательном дТ (триггер 6 - в единичном состо нии) хот бы один разр д Qm+b...Qn счетчика 5 находитс в единичном состо нии и на выходах элементов 12 и 17 уровень логической единицы, а при положительном дТ (триггер 6 - в нулевом состо нии) хот бы один разр д счет30

чика 5 находитс в нулевом состо нии и j- при ДТ О, т.е. f f и N-NH: О, где N на выходе элемента И-НЕ 14 уровень ло-действительное значение импульсов, поступагической единицы, на выходе же элементающих на -Т-.вход счетчика 5 за период Т,

15 уровень логического нул .а NH - за период « 1/f и, формируетс

В момент начала каждого периода Т генерируемого напр жени импульсом на С-вход регистра 7 в него записываютс и сохран ютс до начала нового периода состо ни первых m информационых выходов счетчика 5, триггера 6, а также выходов элементов 17 и 15.

Дл надежной записи в регистр 7 импульсы записи и импульсы начальной установки счетчика 5 разнесены по времени одно- вибраторами 3 и 4 (фиг. 2), т.е. сначала

При увеличении |N-NH| и N-Nii 0, т.е. увеличении дТ и длительность импульса уменьщаетс пропорционально величине дТ до минимального нулевого значени , превраща сь в посто нный сигнал логического нул при .

симметричный сигнал (фиг. 3) с длительностью импульсов Тр/2 и длительностью

40 паузы Тр/2.

При увеличении |N-N„1 и , т.е. увеличении lATI и длительность импульса увеличиваетс пропорционально величине Т до предельного значени , превраща сь в посто нный сигнал логической

единицы при ДТ или | N- NH| 2 (фиг. 4).

производитс перезапись с одновибратора 3, а затем по окончании записи начальна установка импульсом с одновибратора 4. JQ

В результате состо ни информационных выходов Qm,...,Qm-f3 регистра 7 посто нно соответствуют текущему значению отклонени д и знаку отклонени , а состо ни двух последних выходов Qm+2, Qm+3 идентифицируют область вхождени Д в задан- 55 ную зону. В случае, если ДГ имеет положительный знак (дТ - отрицательный) и выходит за заданную область, на выходе

Таким образом, длительность регулируемого импульса tp должна описыватьс выражением tp (NH- N4- 2 )/ff, где f,. - частота счетных импульсов генератора 9, а период Тр регулирующего импульса описываетс выражением ТР

15

20

30

а NH - за период « 1/f и, формируетс

паузы Тр/2.

единицы при ДТ или | N- NH| 2 (фиг. 4).

Дл реализации этого закона формировани tp и Тр счетчик 8 по его переходу в нулевое состо ние устанавливает RS-триггер ib в единичное состо ние, формиру тем самым начало импульса tp. Конец импульса tp формируетс но переходу триггера 10 обратно в нулевое состо ние. Этот переброс триггера 10 осуществл етс импульсом с элемента (поразр дного) сравнени 11 (не равно) в момент равенства кодов на Qi,.., Qm+i -выходах счетчика 8 и Qi,...,Qm-bi-Bb - ходах регистра 7.

При единичном уровне на выходе Qm+i () счетчик 8 до сброса триггера 10 в нулевое состо ние должен отсчитать 2 импульсов, т.е. импульс tp мен етс от Тр/2 до Тр в зависимости от значени | AN|.

При нулевом уровне на выходе Qm+i (дТ 0) счетчик 5 считает в обратном коде (например, состо нию 1 счетчика 5 соответствует код 111 ... 1, а не 000 ... 1 при счете в пр мом коде). Тогда состо ни выходов счетчика 5 соответствуют числу - (N-NM) и соответственно состо нию выходов Qi..., Qm регистра 7. При этом, до окончани импульса tp счетчик 8 должен отсчитать NH- N импульсов.

Таким образом, регул тор частоты фор- мирует импульсы высокой частоты следовани с посто нным периодом, определ емым частотой генератора счетных импульсов 9 и емкостью счетчика пр мого счета 8. Регул тор имеет одинаковую крутизну пропорциональной зависимости скважности выходного сигнала от величины отклонени периода генерируемого объектом регулировани напр жени от эталонного периода при разных знаках отклонени .

Диапазон пропорционального регулировани и дискретность изменени скважности определ ютс только частотой генератора 9 и емкост ми счетчиков 5 и 8.

Одинакова крутизна регул торной характеристики при разных знаках отклонени частоты от номинального значени и ее пропорциональность величине Т обеспечивает устойчивость регулировани , улучшает качества переходных процессов при регулировании , т.е. повышает точность регулировани частоты.

Устройство может быть выполнено на серийно выпускаемых интегральных элементах , вл ющихс функциональными узлами приведенной схемы. Например, формирователь 1 - элемент К155ТЛ2, одновибрато- ры 3 и 4 - элементы К155АПЗ, счетчик 5 - элементы К155ИЕ7, триггера 6 и 10 - элементы К155ТМ2, регистр 7 - элемент К155ТМ5, счетчик 8 - элементы К155ИЕ5, схема поразр дного сравнени 11 - элементы К561ИП2, элементы ИЛИ 12 и 13 - К155ЛЛ1, элемент И-НЕ 14 и 16 - соответ ственно К155ЛАЗ и К155ЛА2, элементы 16 и 17 - К155ЛИ1.

Claims

Формула изобретени

5

Реул тор частоты, содержащий входной формирователь пр моугольных импульсов, выход которого через первый одновибратор подключен к входу синхронизации параллельного синхронного регистра, первые т информационных входов которого подключены к первой группе выходов счетчика обратного счета, а также содержащий генератор эталонной частоты, счетчик пр мого счета и первый элемент И, отличающийс тем, что, с целью повышени точности регулировани частоты, в него введены генератор счетной частоты, второй одновибратор, посто нное запоминающее устройство, два

RS-триггера, два элемента ИЛИ, два элемента И-НЕ, второй элемент И и элемент сравнени , причем выход генератора счетной частоты подключен к счетному входу счетчика пр мого счета, вход второго

Q одновибратора соединен с выходом первого одновибратора, п выходов посто нного запоминающего устройства подключены к входам параллельной записи счетчика обратного счета, S-вход первого RS-триггера соединен с выходом второго о.дновибратора и входом синхронизации записи счетчика обратного счета, а R-вход - с выходом переполнени счетчика обратного счета, перва группа из т + 1 входов элемента сравнени подключена к выходам разр дов счетчика пр мого счета, а втора группа входов - к первым выходам параллельного синхронного регистра, выход элемента сравнени подключен к R-входу второго RS-триггера , S-вход которого подключен к выходу переполнени счетчика пр мого счета, выход генератора эталонной частоты соединен со счетным входом счетчика обратного счета, втора группа из п-га выходов которого подключены к входам первого элемента И-НЕ и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго

0 элемента И, второй вход которого подключен к пр мому выходу первого RS-триггера , выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к инвертирующему выходу первого / 5-триггера, (т--|-1)-й информационный вход параллельного синхронного регистра подключен к пр мому выходу первого 5-триггера, (га + 2)-й вход - к выходу второго элемента И, (т4-3)-й - к выходу второго логического

Q элемента И-НЕ, (т + 2)-и информационный выход параллельного синхронного регистра подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, ()-й информационный выход параллельного синхронного регистра подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго / С-триг- гера.

0

5

5

а

Г

-t

В г ff

-/V NH-А/ А/нf

ж

и

91г/ж

ллл... ...jimuL

-f

imuL

(pu.Z

tфив .З

фиё .