Микроэлектронный аналоговый автоматический синхронизатор

Микроэлектронный аналоговый автоматический синхронизатор типа СА-1 с вычисляемым углом опережения устанавливает угол опережения δ с учетом ускорения вращения генератора a_s [3,4]:

Функциональная схема автоматического синхронизатора с вычисляемым углом опережения приведена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 Функциональная схема автоматического синхронизатора с вычисляемым углом опережения типа СА-1

Условие срабатывания синхронизатора или

Измерительный орган угла опережения (ИОУО) состоит из времяимпульсного преобразователя угла сдвига фаз между и , фильтра низких частот , выделяющего постоянную составляющую напряжения , пропорциональную углу , двух дифференциаторов , и сумматора-компаратора сравнивающего напряжения согласно (4.7)

, (4.8)

где - напряжение на выходе при углах .

Схема времяимпульсного измерительного преобразователя ВИП угла сдвига фаз между напряжением на шинах электростанции и ЭДС синхронного генератора представлена на рисунке 4.6.

ВИП выполнен на транзисторных элементах несовпадения по знаку мгновенных значений и , рисунок 4.7.

При положительных напряжениях и открыты токами базы транзисторы VT1 и VT3, а при отрицательных напряжениях и открыты транзисторы VT2 и VT4 и напряжение на выходе ВИП фазы практически равно нулю. В течение времени несовпадения мгновенных значений напряжений и ,, один из двух указанных транзисторов закрыт обратными напряжениями на их эмиттерных переходах [3,4].

В положительные полупериоды напряжения закрыты транзисторы VT1 или VT4, а в отрицательные полупериоды - VT2 и VT3. Напряжение на выходе ВИП равно части ЭДС источника питания , определяемой делителем на резисторах R1, R2. Напряжение ,на выходе ВИП, представляет собой прямоугольные импульсы с изменяющейся длительностью , пропорциональной углу сдвига фаз (рисунок 4.7).

Постоянная составляющая времяимпульсного напряжения пропорциональна углу при стабильной ЭДС питания . выделяется высокодобротным инерционным фильтром ZF нижних частот. Минимальное напряжение при углах равно , а при углах максимальное значение равное .

Рисунок 4.6 – Схема измерительного органа угла опережения

Рисунок 4.7 – Графики, иллюстрирующие формирование сигнала по углу сдвига фаз и других сигналов измерительным органом угла опережения

На выходе активного дифференциатора AD1, включенного в

режим инвертора, формируется сигнал в виде напряжения , моделирующего производную угла сдвига фаз , т.е. частоту скольжения синхронного генератора .

Напряжение на выходе дифференциатора AD2 отображает ускорение вращения турбогенератора.

Постоянные времени дифференциаторов и устанавливаются дискретными изменениями сопротивлений резисторов обратной связи и .

Сумматор-компаратор WEA1 суммирует и сравнивает поступающие на его входы напряжения. В момент времени их равенства он выдает дискретный (единичный) сигнал , рисунок 4.7, по которому при выполнении всех условий точной синхронизации формируется сигнал на включение выключателя с вычисленным углом опережения .

Измерительный орган угла опережения содержит выпрямитель ASV напряжения , выходное напряжение которого отображает абсолютное значение угловой скорости частоты скольжения .

Измерительный орган разности амплитуд (ИОА) автоматического синхронизатора СА-1 представлен на рисунке 4.8.

Напряжение от трансформатора напряжения системы поступает на вход промежуточного трансформатора напряжения TLV1, а напряжение , от трансформатора напряжения синхронизируемого генератора, поступает на вход промежуточного трансформатора напряжения TLV2.

Данные напряжения выпрямляются с помощью двух выпрямителей VS1 и VS2 из которых с помощью простейших RC - частотных фильтров выделяются постоянные составляющие и и их разность . Релейность действия измерительного органа обеспечивается компараторами ЕА1 и ЕА2, выполненными на интегральных операционных усилителях в инвертирующем и дифференциальном включении соответственно, сравнивающими возможные разнополярные напряжения , пропорциональные разности амплитуд с допустимым значением их разности , которое устанавливается с помощью резисторов R1 и R2 источника питания .

Компаратор ЕА1 срабатывает при отрицательной , а ЕА2 - при положительной , разности амплитуд, превышающих по абсолютному значению допустимую .

Дискретные сигналы с выходов компараторов ЕА1 и ЕА2 в виде положительных постоянных напряжений , соответствующих логическим единицам, поступают на вход логического элемента DW (ИЛИ) и после интегрального инвертера

Рисунок 4.8 – Схема измерительного органа разности амплитуд

DU1 (НЕ) превращаются в запрещающий сигнал , соответствующий логическому нулю. При разностях амплитуд, меньше допустимой, напряжения , которые не проходят через элемент DW и поэтому на входе инвертора DU1 будет логический нуль, а на выходе разрешающий единичный логический сигнал .

Измерительный орган частоты скольжения (ИОС) представлен на рисунке 4.9. На входы измерительного органа частоты скольжения, рисунок 4.9, поступают сигналы в виде напряжений с выхода измерительного органа угла опережения пропорциональные соответственно углу сдвига фаз между напряжениями , абсолютному значению частоты скольжения и ускорению вращения синхронного генератора.

Сумматор-компаратор WEA1 контролирует максимально допустимую частоту скольжения в момент включения выключателя генератора путем сравнения напряжения на его инвертирующем входе с напряжением, поступающим на второй вход.

При частоте скольжения на выходе WEA1 появляется разрешающий сигнал в виде положительного напряжения . При частоте скольжения на выходе WEA1 появляется запрещающий сигнал в виде отрицательного напряжения .

Сумматор-компаратор WEA2 формирует запрещающий сигнал на действие синхронизатора по предельным абсолютным значениям частоты скольжения и ускорению вращения турбогенератора . Формирование сигнала производится путем сравнения напряжения или с установленным напряжением . Благодаря диодам VD1, VD2 на инвертирующий вход WEA2 поступает большее из указанных напряжений: или положительное значение (при положительном ускорении). При отрицательном ускорении напряжение меняет знак и через диод VD3 на неинвертирующий вход WEA2, его абсолютное значение вычитается из напряжения .

Сигнал с выхода ИОА и сигналы с выходов сумматоров-компараторов (ИОУО) и (ИОС), соответственно и поступают в логическую часть синхронизатора ЛЧ, рисунок 4.5.