SU970562A1

SU970562A1 - Device for automatic sunchronization with constant advance angle

Info

Publication number: SU970562A1
Application number: SU802949408A
Authority: SU
Inventors: Рюрик Дмитриевич Шмонин
Original assignee: Центральное технико-конструкторское бюро Министерства речного флота РСФСР
Priority date: 1980-07-02
Filing date: 1980-07-02
Publication date: 1982-10-30

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл синхронизации синхронных генераторов , например судовых, методс л точной синхронизации.The invention relates to electrical engineering and can be used to synchronize synchronous generators, such as ship, the method of precise synchronization.

Известны устройства дл автоматической синхронизации генераторов с посто нными временем опережени и углом опережени . Дл генераторов относительно небольшой мощности, например на электростанци х речных судов, целесообразно использование устройств автоматической синхронизации с посто ннБМ углом опережени . Это объ сн етс разбросом времени срабатьюани генераторных контактов и автоматических включателей и сложностьюсхем , работающих с посто нньм временем опережени .Devices are known for automatically synchronizing generators with constant lead time and lead angle. For generators of relatively low power, for example, at power stations of riverboats, it is advisable to use automatic synchronization devices with a constant nBM angle of advance. This is due to the scatter in the timing of the operation of the generator contacts and automatic switches and the complexity of circuits operating with a constant lead time.

Известен автоматический синхронизатор с посто нным углом опережени , содержащий выпр митель, включенный на напр жение биений, схему сравнени , источник опорного напр жени , логическуюсхему, выдающую .сигнал в том случае, если длительность импульсов на ее входе больше заданного времени, интегратор и компаратор , включенные последовательно, причем один вход компаратора подключен к выходу выпр мител , а другой на-источник, опорного напр жени , выход интегратора включен на вход схемы сравнени , на другой вход которой подключен второй источник опорного напр жени , а ее выход подключен к логической схеме 1.A constant constant timing synchronizer is known that contains a rectifier connected to a beat voltage, a comparison circuit, a reference voltage source, a logic circuit that outputs a signal if the pulse duration at its input is greater than a predetermined time, the integrator and the comparator, connected in series, with one input of the comparator connected to the output of the rectifier, and the other on-source, reference voltage, the output of the integrator is connected to the input of the comparison circuit, to the other input of which the second is connected regular enrollment reference voltage, and its output is connected to the logic circuit 1.

Недостаток данного синхронизатора отсутствие уравнивани частот при The disadvantage of this synchronizer is the lack of frequency equalization at

10 синхронизации.10 sync.

Известен автоматический синхронизатор с посто нньм углом опережени , который дополнительно снабжен вторым двухполупериодным выпр мителем, An automatic synchronizer with a constant advance angle is known, which is additionally equipped with a second full-wave rectifier,

15 подключенным на разноименные фазы генератораи сети, последовательно включенным с ним вторьм компаратором, вторые интегратором и выходньм триггером со схемой сравнени , а также, 15 connected to the opposite phases of the network generator, connected in series with the second comparator, the second by the integrator and the output trigger with the comparison circuit, as well as,

20 дифференциатором, инвертором и входным триггером со схемами совпадени на входах, при этом выход первой схемы сравнени подключен непосредственно к первсалу входу схемы совпа25 дени , включенной на записывающий единицу вход триггера и через инвер .тор к первому входу схемы совпадени , включенной на записывающий нуль вход триггера, а выход второй схемы 20 with a differentiator, an inverter and an input trigger with coincidence circuits at the inputs, while the output of the first comparison circuit is connected directly to the first input of the matching circuit 25 connected to the recording unit of the trigger input and through the inverter to the first input of the matching circuit connected to the recording zero input trigger and the output of the second circuit

30 сравнени подк.точен ко BToptavi входам30 Comparison of subcontrols to BToptavi inputs

схем совпадени через дифференциатор 2 ,matching circuits through differentiator 2,

Общим недостатком указанных синхронизаторов вл етс зависимость величины угла опережени от разности напр жений генератора и сети, а также от формы напр жени сети, так как входным напр жением синхронизаторов вл етс в обоих случа х напр жение биений. Искажение формы напр жени сети имеет место в электроэнергетических системах,имеющих в качестве потребителей статические преобразователи мощностью, соизмеримой с мощностью генераторов .A common disadvantage of these synchronizers is the dependence of the magnitude of the advance angle on the difference in the voltage of the generator and the network, as well as on the form of the network voltage, since the input voltage of the synchronizers is in both cases the beating voltage. The distortion of the form of network voltage occurs in electric power systems that have as consumers static power converters comparable to the power of generators.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл автоматической синхронизации генераторов переменного тока, позвол ющее исключить вли ние разности напр жений сети и генератора и формы напр жени сети на величину угла опережени за счет преобразовани входных напр жений сети и генератора в пр моугольные импульсы .The closest to the proposed technical entity is a device for automatic synchronization of alternators, which eliminates the influence of the difference in the network and generator voltages and the form of the network voltage on the value of the advance angle by converting the input network and generator voltages into square pulses. .

. Устройство содержит формировател пр моугольн1дх импульсов, входы которых подключены через схемы И к входам соответственно записывающим нуль и единицу, выходного триггера, триггеры, схемы И, реле времени и собирательную схему, выхюды формирователей пр моугольных импульсов подключены через инверторы и схему к записывающему единицу входу первого триггера и через дифференциаторы и схему И к записывающему единицу входу второго триггера, вход которого, записывающий куль, через реле времени соединен с дополнительной схемой И, входы которой подключены к выходу второго триггера и выходу схемы ИЛИ, включенной на входы инверторов, выход одного из которых подключен к второму входу схемы И записывающего нуль входа . выходного триггера, а выход второго к второму входу схемы совпадени записывающего единицу входа выходного триггера, третьи и четвертые входы схем И выходного триггера попарно объединены и подключены соответственно к инверсному выходу первого триггера и к пр мому выходу второго триггера, причем входы формирователей подключаютс соответственно к фазному напр жению сети и линейному напр жению генератора 3. The device contains a squarewave pulse former, the inputs of which are connected via the AND circuits to the inputs, respectively, recording zero and one, the output trigger, the triggers, the AND circuits, the time relay and the collective circuit, the outputs of the rectangular pulse formers are connected via inverters and the circuit to the first recording input of the first trigger and through differentiators and circuit And to recording unit input of the second trigger, the input of which, recording a culture, through a time relay connected to an additional circuit And, the inputs of which nd connected to the output of the second flip-flop and the output of the OR circuit included in the inverter input, one output of which is connected to the second input of AND gate input recorder zero. the output trigger, and the output of the second to the second input of the coincidence circuit of the recording unit of the input of the output trigger, the third and fourth inputs of the output AND circuit of the trigger are pairwise combined and connected respectively to the inverse output of the first trigger and to the forward output of the second trigger, and the inputs of the formers are connected respectively to the phase line voltage and line generator voltage 3

Основным недостатком данного устройства вл етс невозможность плавного изменени угла опережени дл оптимизации процесса синхронизации применительно к конкретному генераторному контактору или автоматическому выключателю - в устройстве получаемый угол опережени равенThe main disadvantage of this device is the inability to smoothly change the angle of advance to optimize the synchronization process for a specific generator contactor or circuit breaker — in the device, the resulting angle of advance is equal to

углу между векторами фазного напр жени сети и линейного напр жени генератора, т.е. он может быть только кратным 30°. Кроме того, при соединении обмоток генератора треугольником требуетс искусственное формирование фазного напр жени .,the angle between the phase voltage network vectors and the generator linear voltage, i.e. it can only be a multiple of 30 °. In addition, when the delta generator windings are connected with a triangle, artificial formation of a phase voltage is required.

Цель изобретени - обеспечение возможности плавного изменени угла опережени .The purpose of the invention is to provide the possibility of a smooth change in the advance angle.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве синхронизации, содержащем п ть элементов И, элемент ИЛИ, реле времени, три триггера , два инвертора и формирователи пр моугольных импульсов с входами дл подключени на напр жени соответственно сети и генератора, причем выход второго формировател подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к записывающему единицу входу первого триггера и через инвертор к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к записьшающему нуль входу первого триггера, выход первого формировател подключен через инвертор ко второму входу первого элемента И и ко второму входу второго элемента И, третьи входы первого и второго элементов И соединены с инверсным выходом второго триггера , в качестве реле времени использован трехтактный ждущий мультивибратор , при этом устройство снабжено шестым, седьмым, восьмым и дев тью элементами И, элементом И-НЕ, четвертым триггером, третьим инвертором , причем вход ждущего мультивибратора подключен через элемент ИЛИ к выходам формирователей пр моугольных импульсов, к выходу одного из которых подключены первые входы третьего, четвертого и п того элементов И, к другому - вторые входы этих элементов, выходы которых подключены к записывающим единицу входам соответственно второго,третьего и четвертого триггеров, к третьим входам третьего, четвертого и п того элементов И подключены соответственно первый, второй и третий выходы трехтактного ждущего мультивибратора четвертый вход четвертого элемента И соединен с инверсным выходом второго триггера, четвертый вход п того элемента И - с инверсным выходо третьего триггера, записывающие нуль входы второго, третьего и четвертого триггеров соединены с выходом шестого элемента И, первый.вход которого соединен с третьим выходом ждущего мультивибратора, а второй через элемент И-НЕ с выходами обоих формирователей импульсов, пр мые выходы второго, третьего и четвертого триггеров подключены к входшседьмого элемента И, а к пр мому и инверсному выходам первого триггера подключены входы восьмого и дев тог элементов И, вторые входы которых подключены к пр мому выходу второго триггера, третьи входы этих элементов через третий инвертор подключен к выходу седьмого элемента И. Сигнал на включение генераторног контактора или автоматического выкл чател формируетс при установке в единичное состо ние второго,треть го и четвертого триггеров. Установк их в единичное состо ние может происходить во врем импульсов на первом , втором и третьем выходах трехтактного ждущего мультивибратора. Длительность импульсов на втором и третьем выходах его определ ют максимальную частоту скольжени , при которой происходит включение генератора , а длительность импульса на первом выходе определ ет угол опережени . Измен длительность импульса на первом выходе ждущего мультивибратора, можно изменить угол опеоежени практически от О до 180°. На чертеже изображена принципиал на схема предлагаемого устройства. Устройство дл автоматической синхронизации состоит из формироват лей 1 и 2 пр моугольных импульсов, включенных на одноименные фазы напр жени сети и генератора. Выходы формирователей 1 и 2 подключены к входа-м элемента ИЛИ 3, выход которог соединен с входом трехтактного ждущ iro мультивибратора 4.Кроме того, вы ход формировател 1 подключен к пер вым входам элементов И 5 - 9 непосредственно и через инвертор 10 к входу элемента И 11, а выход формировател 2 - к вторым входам элементов 5,6,7,8 и 11 и через инвертор 12 к второму входу элемента 9. Третьи входы элементов 5-7 соединены соответственно с первым, вторы и третьим выходами трехтактного жду щего мультивибратора 4.Выход элемента 5 соединен с записывающим еди ницу входом триггера 13, инверсный выход которого подключен к четвертому входу элемента 6 и третьим вхо дам элементов 9 и ll, Выход элемент 6 соединен с записывающим единицу входом триггера 14, инверсный выход которого подключен к четвертому входу элемента 7, выход которого, в свою очередь, соединен с записывающим единицу входом триггера 15. К записывающим нуль входам три:- геров 13-15 подключен выход элемента И 16, один вход которого соединен с инверсным выходом элемента 8, а другой - с третьим выходом жду щего мультивибратора 4. Выход элемента 11 подключен к записывающему единицу входу триггера 17, а выход элемента 9 - к записьгаающему нуль входу его. Пр мы.е выходы триггеров 13 - 15 подключены к входам элемента . И 18. Пр мой и инверсный выходы триггера 17 соединены с первыми .входами соответственно элементов И 19 и 20, к вторым входам которых подключен пр мой выход триггера 13, а к третьим входам через инвертор 21 выход элемента 1 В. Подключение вторых и третьих элементов 19 и 20 может быть выполнено иначе, чем показано на чертеже , но таким образом, чтобы обеспечить единичные сигналы на них при единичном состо нии триггера 13 и нулевом состо нии одного из триггеров 14 и 15. Устройство работает следующим образом. На выходах формирователей 1 и 2 формируютс пр моугольные импульсы, длительностью равные половине периода сравниваемых напр жений. Сдвиг импульсов во времени . от угла рассогласовани по фазе этих напр жений. При поступлении на элемент 3 одного из Импульсов с формирователей , например с формировател 1, запускаетс трехтактный ждущий льтивибратор 4 и на его выходах последовательно формируютс импульсы - сначала на первом выходе, затем на втором и на третьем. При большой разнице фазных углов сравниваемых напр жений импульс с другого формировател поступает после формировани импульсов на всех трех выходах ждущего мультивибратора 4, поэтому ни на один из триггеров 13 - 15 с элементов 5 - 7.сигнал дл записи единицы не поступает и в момент формировани сигнала на третьем выходе ждущего мультивибратора 4 на записывающие нуль входы . этих триггеров подаютс сигналы с помощью элементов 8 и 16. Кроме того, при поступлении импульса с формировател 1 с помощью элемента 9 триггер 17 устанавливаетс в нулевое состо ние. С помощью инвертора 10 элемент 1.1,,служащий - дл установки триггера 17 в единичное состо ние, блокируетс . При уменьшении разности фазных углов сравниваемых напр жений наступает момент, когда импульс на выходе формировател 2 формируетс одновременно с импульсом на третьем выходе ждущего мультивибратора 4. При этом сигнал с элемента 7 устанавливает триггер 15 в единичное состо ние. Если частота скольжени сравниваемых напр жений не превышает допустимую величину, то через период или несколько периодов импульс на выходе, формировател 2 будет формироватьс одновременно с импульсом на втором выходе, а еще через период или несколько периодов - одновременно с импульсом на первом выходе ждущего мультивибратора 4, Это вызывает установку в единичное состо ние соответственно триггера 14 с помощью элемента 6 и триггера 13 с помощью элемента 5.This goal is achieved by the fact that in the synchronization device containing five elements AND, element OR, time relay, three triggers, two inverters and rectangular pulse shapers with inputs for connecting to the mains voltage and the generator, respectively, the output of the second driver is connected to the first input of the first element And, the output of which is connected to the recording unit input of the first trigger and through the inverter to the first input of the second element And, the output of which is connected to the recording zero input of the first trigger Pa, the output of the first driver is connected via an inverter to the second input of the first element And and to the second input of the second element And, the third inputs of the first and second elements And are connected to the inverse output of the second trigger, a three-stroke standby multivibrator is used as a time relay, while the device is equipped with a sixth , the seventh, eighth and ninth elements AND, the NAND element, the fourth trigger, the third inverter, and the input of the waiting multivibrator is connected through the OR element to the outputs of the rectangular imp The first inputs of the third, fourth, and fifth elements are connected to the output of one, the second inputs of these elements, the outputs of which are connected to the recording inputs of the second, third and fourth flip-flops, respectively, to the third inputs of the third, fourth and n In addition, the And, the first, second and third outputs of the three-cycle standby multivibrator are connected to the fourth input of the fourth element And are connected to the inverse output of the second trigger, the fourth input of the fifth And element to the inverse the output of the third trigger, recording the zero inputs of the second, third and fourth triggers are connected to the output of the sixth element I, the first input of which is connected to the third output of the waiting multivibrator, and the second through the element IS-NOT with the outputs of both pulse shapers, direct outputs of the second, third and the fourth trigger are connected to the input of the sixth element And, and the direct and inverse outputs of the first trigger are connected to the inputs of the eighth and nine elements And, the second inputs of which are connected to the direct output of the second trigger, third The third inputs of these elements are connected via the third inverter to the output of the seventh element I. A signal to turn on the generator contactor or automatic switch is formed when the second, third, and fourth triggers are set to one. Installing them in a single state can occur during pulses on the first, second, and third outputs of a three-stroke standby multivibrator. The duration of the pulses at the second and third outputs is determined by the maximum slip frequency at which the generator turns on, and the pulse duration at the first output determines the angle of advance. By varying the pulse duration at the first output of the waiting multivibrator, it is possible to change the pitch angle almost from O to 180 °. The drawing shows the principle on the scheme of the proposed device. The device for automatic synchronization consists of formers 1 and 2 rectangular pulses connected to the same phases of the network voltage and the generator. The outputs of the formers 1 and 2 are connected to the input of the element OR 3, the output of which is connected to the input of the three-stroke iro of the multivibrator 4. Moreover, the output of the driver 1 is connected to the first inputs of the AND 5 - 9 elements directly and through the inverter 10 to the input of the element And 11, and the output of the driver 2 - to the second inputs of the elements 5,6,7,8 and 11 and through the inverter 12 to the second input of the element 9. The third inputs of the elements 5-7 are connected respectively to the first, second and third outputs of the three-stroke waiting multivibrator 4. The output of element 5 is connected to the recording unit. at the input of the trigger 13, the inverse output of which is connected to the fourth input of element 6 and the third inputs of elements 9 and ll, the Output element 6 is connected to recording input of the trigger 14, the inverse output of which is connected to the fourth input of element 7, the output of which, in turn connected to the unit recording trigger input 15. There are three inputs to the zero recording inputs: —GER 13-15 is connected to the output of an AND 16 element, one input of which is connected to the inverse output of element 8 and the other to the third output of the waiting multivibrator 4. Element 11 output connect It goes to the recording unit of the trigger input 17, and the output of the element 9 to the recording zero input. The other outputs of the flip-flops 13-15 are connected to the inputs of the element. And 18. The direct and inverse outputs of the trigger 17 are connected to the first inputs, respectively, of the elements AND 19 and 20, to the second inputs of which the direct output of the trigger 13 is connected, and to the third inputs through the inverter 21, output of the 1 V. Connecting the second and third elements 19 and 20 can be made differently from that shown in the drawing, but in such a way as to provide single signals on them with a single state of flip-flop 13 and a zero state of one of the flip-flops 14 and 15. The device works as follows. The outputs of the formers 1 and 2 form rectangular pulses of duration equal to half the period of the compared voltages. The shift of pulses in time. from the angle of mismatch in the phase of these voltages. When one of the Pulses arrives at the element 3 from the formers, for example from the former 1, a three-stroke wait-and-run vibrator 4 is triggered and pulses are sequentially formed at its outputs — first at the first output, then at the second and at the third. When the phase angles of the compared voltages are much different, the impulse from the other mapper comes after the impulses are formed at all three outputs of the waiting multivibrator 4; therefore, no signal from the triggers 13-15 from the elements 5-7. on the third output of the standby multivibrator 4 to the zero-recording inputs. these triggers are given signals using elements 8 and 16. In addition, when a pulse arrives from the imaging unit 1 using element 9, the trigger 17 is set to the zero state. With the help of the inverter 10, the element 1.1, serving to set the trigger 17 to one state, is blocked. When the difference in phase angles of the compared voltages is reduced, there comes a moment when the pulse at the output of shaper 2 is generated simultaneously with the pulse at the third output of the waiting multivibrator 4. At the same time, the signal from element 7 sets the trigger 15 to one state. If the slip frequency of the compared voltages does not exceed the permissible value, then after a period or several periods a pulse at the output, the former 2 will form simultaneously with the pulse at the second output, and after another period or several periods simultaneously with the pulse at the first output of the waiting multivibrator 4, This causes the trigger 14 to be set to one, respectively, with element 6 and trigger 13 with element 5.

При установке триггеров 13 - 15 в единичное состо ние на выходе элемента 17 формируетс сигнал на включение генераторного контактора или автоматического выключател .When the flip-flops 13-15 are installed in a single state, at the output of the element 17 a signal is generated to turn on the generator contactor or the circuit breaker.

Угол опережени при включении зависит от длительности импульса на первом выходе ждущего мультивибратора ,, а от длительности импульсов на втором и третьем выходах его зависит максимальна частота скольжени , при которой происходит включение генератора,The advance angle when switching on depends on the pulse duration at the first output of the waiting multivibrator, and the maximum slip frequency at which the generator starts up is dependent on the pulse duration at the second and third outputs.

в;сли частота скольжени превышает величину, при которой может произойти включение генератора, то при уменьшении разности фазных углоэ по крайней мере один из триггегров 14 и 15 не будет.установлен в единичное состо ние.c; if the slip frequency exceeds the value at which the generator can turn on, then when the phase angle difference decreases, at least one of the trigger points 14 and 15 will not be set to one.

Например, импульс на выходе формировател 2 формируетс одновременно с импульсом на третьем выходе ждущего мультивибратора 4, что вызывает ycTciHOBKy в еди} ичное состо ние триггера 15, а через период одновременно . с 11мпульсом на первом йыходе ждущего мультивибратора 4, что вызывает установку в единичное .состо ние триггера 13, При формировании импульса на втором выходе ждущего мультивибратора установка триггера 14 в единичное состо ние не произойдет, так как элемент 6 блокируетс инверсным выходом триггера 13. Сигнал на включение генератора на выходе элемента 18 при этом будет отсутствовать.For example, the pulse at the output of the driver 2 is generated simultaneously with the pulse at the third output of the waiting multivibrator 4, which causes ycTciHOBKy to become a single state of the trigger 15, and after a period simultaneously. with an 11 pulse on the first exit of the standby multivibrator 4, which causes the trigger state to be set to one. 13 When forming a pulse at the second output of the standby multivibrator, the trigger 14 is not set to one state, since element 6 is blocked by the inverse output of the trigger 13. The signal the inclusion of the generator at the output of the element 18 in this case will be absent.

При срабатывании триггера .13 сигнал с его инверсного входа блокирует элементы 9 и 11, состо ние триггера 17 запоминаетс . Сигнал с пр мого выхода триггера 13 разблокирует элементы 19 и 20 и на выходе одного из них в зависимости от состо ни триггера 17 по вл етс сигнал дл воздействи на серводвигатель, регул тора оборотов приводного.двигател генератора.When the trigger .13 is triggered, the signal from its inverse input blocks elements 9 and 11, the state of the trigger 17 is memorized. The signal from the direct output of the trigger 13 unlocks the elements 19 and 20 and at the output of one of them, depending on the state of the trigger 17, a signal appears to act on the servomotor, the speed regulator of the drive alternator motor.

Состо ние триггера после запоминани определ етс тем, какой из импульсов поступил раньше - с формировател 1 или формировател 2.The state of the trigger after memorization is determined by which of the pulses arrived earlier - from shaper 1 or shaper 2.

Эффективность изобретени по, .сравнению с известным заключаетс в возможности изменени угла опережени в зависимости от примен емого крммутационного аппарата.The effectiveness of the invention in comparison with the known one is in the possibility of changing the advance angle depending on the used kmmutation device.

Предлагаемое устройство легко . реализовать с применением интегральных схем.The proposed device is easy. implement using integrated circuits.

Claims

1. USSR author's certificate No. 319993, cl. H 02 J 3/42, 1970.

2. USSR author's certificate number 441628, cl. H 02 J 3/42, 1972.

3. USSR author's certificate No. 438080, class, H 02 J 3/42, 1971.