Спосіб синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті

Спосіб синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті, який включає формування імпульсів з частотою мережі, підрахунок наперед заданого числа генерованих нормованих імпульсів і формування керуючого сигналу, який відрізняється тим, що порівнюють напругу і частоту генератора синусоїдального сигналу з напругою і частотою мережі, при цьому виділяють різницевий сигнал по напрузі і «нульові биття» по частоті і подають ці сигнали на блок логічної обробки сигналів, сигнал, що керує, з якого подають на комутуючий пристрій, з допомогою якого синхронізують частоту генератора синусоїдального сигналу з частотою мережі і дозволяють підключення виходу генератора синусоїдальної напруги до мережі, причому в блоці логічної обробки сигналу генерують імпульси з тривалістю 2 мс, подають їх на лічильник з дешифратором, відраховуючи 5000 імпульсів, а установку лічильника в нуль здійснюють різницевим сигналом «нульових биттів» по частоті, крім того формують керуючий сигнал з виходу блока логічної обробки сигналу за допомогою різницевого сигналу по напрузі Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використай в системах синхронізації пристроїв керування транзисторними генераторами синусоїдальної напруги Відомий цифровий пристрій для імпульснофазового керування (Перетворювальна техніка, збірник, 1977, № 7 (37), с 17, мал 2), якій містить датчик початку відліку в кожній фазі, виходи цих датчиків з'єднані з блоками фазового зрушення Даний пристрій реалізує спосіб імпульснофазового керування, по якому відраховують початкові Імпульси в кожній фазі і подають їх на блоки фазового зрушення Недоліком даного пристрою і способу є нестабільність фази імпульсів керування і неможливість роботи даного пристрою по відомому способі з двотактним транзисторним перетворювачем транзисторним чи генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом Відомий пристрій для імпульсно-фазового керування перетворювачем (Ас СРСР № 425296, МПК-3 Н02Р 13/16, 1974р), якій містить датчик початку відліку в одній фазі живильного напруги, генератор, що задає, виходи генератора, що задає, і синхронізатора підключені до дільника частоти, вихід дільника частоти підключений до розподільника імпульсів, виходи якого призначені для підключення до блоків фазового зрушення Даний пристрій реалізує спосіб імпульснофазового керування перетворювачем, що включає ВІДЛІК імпульсів у кожній фазі живильного напруги, генерування нормованих імпульсів генератором, що задає, подачу імпульсів на дільник частоти і розподільник імпульсів, а керуючі імпульси подають на блоки фазового зрушення Недоліком даного пристрою і способу є недостатня точність, що виявляється при коливаннях частоти мережі і неможливість роботи даного пристрою по відомому способі з двотактним транзисторним чи перетворювачем транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом Відомий пристрій для синхронізації з напругою мережі (Ас СРСР № 1198687, МПК - 4 Н 02 М 1/08, БИ-46-85р), якій містить дюдний випрямляч, вихід якого через перший резистор приєднаний до першого входу нуль-органа, приєднаного другим входом до середнього виводу резистивного дільника напруги, крайні виводи якого з'єднані з клемами для підключення джерела харчування, а вихід нуль-органа приєднаний до другого резистора, третій резистор і конденсатор, перші виводи яких з'єднані з клемою для підключення джерела харчування, і клеми для підключення тиристора з о (О ю 56709 ють на вхід генератора, що задає, підбудовуючи послідовно з єднаним навантаженням, при цьому його частоту для компенсації флуктуацій частоти воно постачено динистором і логічною схемою НЕ, генератора і змін частоти мережі причому анод динистора з'єднаний із другими виНедоліком прототипу і способу, його реалізуюводами другого резистора і конденсатора, катод чого, є складність пристрою і способу і неможлидинистора - з анодом тиристора, що керує електвість роботи даного пристрою по відомому способі род якого з'єднаний з виходом логічної схеми НЕ і з двотактним транзисторним перетворювачем чи третім резистором, а вхід логічної схеми НЕ з'єдтранзисторним генератором синусоїдального сигнаний з виходом нуль-органа налу з двотактним вихідним каскадом Спосіб, що реалізує роботу відомого пристрою, полягає в тім, що з вхідної синусоїдальної Варто врахувати, що в прототипі синхронізанапруги формують двохнапівперіодну випрямлену тор по суті є генератором імпульсів з частотою напругу, яку подають на перший вхід нуль-органа мережі, а розподільник імпульсів є формирувачом Якщо ця напруга перевищує поріг спрацьовування імпульсів для керування логікою схеми керування нуль-органа, то останній спрацьовує, при цьому Задачею винаходу є розробка нового способу параметри елементів схеми вибирають таким чисинхронізації з досягненням технічного результату ном, щоб виключити дію імпульсів перешкод, час - спрощення способу синхронізації транзисторного появи яких не синхронізовано з нулями вхідної генератора синусоїдального сигналу з мережею по напруги напрузі і частоті Недоліком відомого пристрою і способу, що Поставлена задача досягається тим, що в реалізує його роботу, є неможливість роботи дано«Способі синхронізації генератора з мережею по го пристрою і способу з двотактним транзисторним напрузі і частоті», якій включає формування імпуперетворювачем чи транзисторним генератором льсів з частотою мережі, підрахунок наперед засинусоїдального сигналу з двотактним вихідним даного числа генеруємих нормованих імпульсів і каскадом, незважаючи на явне достоїнство приформування керуючого сигналу, порівнюють настрою - його простоту пруги і частоти генератора синусоїдального сигналу з напругою і частотою мережі, при цьому видіНайбільш близьким до пристрою, що заявляляють різницевий сигнал по напрузі і «нульові ється, по технічній сутності і результату, якій досябиття» по частоті і подають ці сигнали на блок логається, і обраним як прототип є «Цифровий пригічної обробки сигналів, сигнал, що керує, з якого стрій для синхронізації системи керування подають на комутуючій пристрій, за допомогою перетворювача», якій містить синхронізатор в одякого синхронізують частоту генератора синусоїній фазі живильного напруги, генератор, що задає, дального сигналу з частотою мережі і дозволяють виходи синхронізатора і генератора, що задає, підключення виходу генератора синусоїдальної підключені до входів дільника частоти, вихід дільнапруги до мережі, причому в блоці логічної оброника частоти підключений до розподільника імпубки сигналу генерують імпульси з тривалістю 2мс, льсів, виходи якого призначені для підключення до подають їх на лічильник з дешифратором, відраблоків фазового зрушення, крім того, воно постаховуючи 5000 імпульсів, а установку лічильника в чено RS-тригером, елементом Й, лічильником, нуль здійснюють різницевим сигналом «нульових цифроаналоговим перетворювачем і імпульсним б и т в » по частоті, крім того, формують керуючий фільтром, а генератор, що задає, постачений кесигнал з виходу блоку логічної обробки сигналу за руючим входом, причому вихід цифроаналогового допомогою різницевого сигналу по напрузі перетворювача через інформаційний вхід імпульсного фільтра з'єднаний з керуючим входом генеНовим у «Способі синхронізації генератора з ратора, що задає, а вхід - з виходом лічильника, мережею по напрузі і частоті» є нова логічна ПОрахунковий вхід якого через елемент И з'єднаний з СЛІДОВНІСТЬ роботи нової схемотехніки побудови виходом генератора, що задає, і прямим входом синхронізатора, що відрізняється, у порівнянні з RS-тригера, інверсний вихід якого з'єднаний з кепрототипом, схемною простотою і, як наслідок, руючим входом імпульсного фільтра, a R- і Sвисокою надійністю роботи входи з'єднані ВІДПОВІДНО З ВИХОДОМ синхронізатоТому очевидно, що реалізація синхронізатора, ра й останнім виходом розподільника імпульсів, якій заявляється, дозволить виконати задачу, пооб'єднаних з настановним входом лічильника ставлену у винаході - розробку нового способу синхронізації генератора з мережею по напрузі і Прототип реалізує спосіб, що включає формучастоті - з досягненням технічного результату вання синхронізатором імпульсів з частотою один синхронізацією транзисторного генератора синусоімпульс за період напруги мережі, що перетворюїдального сигналу з мережею по напрузі і частоті ють у дільнику в ПОСЛІДОВНІСТЬ m імпульсів за період Ці імпульси розподіляють у розподільнику віІстотними ознаками способу, якій заявляється, домим образом по своїх каналах і подають на вхід співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки блоків фазового зрушення, у яких роблять затримформування імпульсів з частотою мережі, ку імпульсів на час, що задається сигналом керугенерування нормованих імпульсів, вання, при цьому ВИХІДНІ імпульси блоків фазового підрахунок наперед заданого числа нормовазрушення є керуючими імпульсами вентилів перених імпульсів, творювача Погрішність виміру усувають логічною формування керуючого сигналу схемою, у лічильник якої записують наперед задаВІДМІТНИМИ ВІД прототипу істотними ознаками не число, що також використовують у дільнику для способу, що заявляється, є наступні ознаки формування вихідних імпульсів Різницевий сигнал порівнюють напругу і частоту генератора сина виході лічильника в цифроаналоговом перенусоїдального сигналу з напругою і частотою метворювачі перетворять в аналогову форму і подарежі, 56709 підключений індикатор «нульових биттів», виконавиділяють різницевий сигнал по напрузі і «нуний у вигляді послідовно з'єднаних світлодюда і льові биття» по частоті і подають ці сигнали на резистора, крапка з'єднання яких підключена до блок логічної обробки сигналів, прямого входу першого компаратора, вхід, що інкеруючий сигнал із блоку логічної обробки сигвертує, якого підключений до резистивного дільниналів подають на комутуючій пристрій, ка випрямленої і стабілізованої сіткової напруги комутуючім пристроєм синхронізують частоту генератора синусоїдального сигналу з частотою Формирувач імпульсів 2 установки в нуль лімережі і дозволяють підключення виходу генерачильника нормованих імпульсів і тригера керувантора синусоїдальної напруги до мережі, ня може бути виконаний на цифрових мікросхемах у вигляді інвертора, вихід якого навантажений на у блоці логічної обробки сигналу генерують імланцюжок, що диференціює, з послідовно включепульси з тривалістю 2мс, подають їх на лічильник з них конденсатора і резистора, загальна крапка дешифратором, відраховуючи 5000 імпульсів, а яких підключена до входу другого інвертора, вихід установку лічильника в нуль здійснюють різницеякого підключений до входу установки в нуль лічивим сигналом «нульових биттів» по частоті, льника нормованих імпульсів і до входу третього формують керуючий сигнал з виходу блоку лоінвертора, вихід якого з'єднаний з першим входом гічної обробки сигналу за допомогою різницевого схеми збігу на логічному елементі «1», другий вхід сигналу по напрузі якого з'єднаний с виходом дешифратора Між ІСТОТНИМИ ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, якій досягається, Лічильник нормованих імпульсів 3 може бути існує наступний причинно-наслідковий зв'язок виконаний на цифровій мікросхемі 16-ти розрядного двоичного лічильника Дійсно, ТІЛЬКИ використання усіх ВІДМІТНИХ ІСТОТНИХ ознак винаходу, що заявляється, дозволяє Генератор нормованих імпульсів 4 може бути виконати задачу, поставлену у винаході - розробку виконаний на двох логічних елементах, резисторі і нового способу синхронізації - з досягненням техконденсаторі за традиційною схемою з можливіснічного результату - спрощення способу синхронітю генерування нормованих імпульсів тривалістю зації транзисторного генератора синусоїдального 2мс сигналу з мережею по напрузі і частоті Дешифратор 5 тривалості періоду проходженСутність способу, що заявляється, пояснюєтьня імпульсів різниці частот мережі і генератора ся кресленням синусоїдальної напруги може бути виконаний на трьох логічних елементах На фігурі зображена функціональна блоксхема пристрою, що реалізує спосіб синхронізації, Лічильник 3 і дешифратор 5 виконують з можщо заявляється, генератора синусоїдального сигливістю підрахунку не менш 5000 нормованих імналу з мережею по напрузі і частоті пульсів Функціональна блок-схема пристрою, предТригер керування 6 включенням виходу генеставлена на фіг, включає наступні блоки і вузли ратора синусоїдальної напруги в мережу виконують на мікросхемі RS-тригера 1 - перший суматор, що виділяє різницеву частоту мережі і генератора синусоїдальної напруги Другий суматор 7, якій підсумовує рівність час(синхронізатор по прототипі), тот і рівень напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, виконують у вигляді схеми збігу на 2 - формирувач імпульсів установки в нуль лілогічному елементі «И» чильника нормованих імпульсів і тригера керування, Вузол контролю різниці напруг 8 генератора синусоїдальної напруги і мережі може бути вико3 - лічильник нормованих імпульсів, наний у вигляді випрямляча, вхід якого підключе4 - генератор нормованих імпульсів (задаючій ний до генератора синусоїдальної напруги, а вихід генератор по прототипі), навантажений на конденсатор і резистивний діль5 - дешифратор тривалості періоду прохоник, середня крапка якого підключена до прямого дження імпульсів різниці частот мережі і генератовходу компаратора на мікросхемі операційного ра синусоїдальної напруги, підсилювача, вхід, що інвертує, якого з'єднаний з 6 -тригер керування включенням виходу генерезистивним дільником, підключеним до виводів ратора синусоїдальної напруги в мережу (RS- триконденсатора і виходу випрямляча, вхід якого підгер по прототипі), ключений до напруги мережі через вторинну об7 - другий суматор, якій підсумовує рівність мотку трансформатора частот і рівень напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, Релейно-транзисторний вузол 9 може бути виконаний у вигляді транзистора, у колекторний ла8 - вузол контролю різниці напруг генератора нцюг якого через перемикач режиму включена синусоїдальної напруги і мережі, обмотка реле, яка зашунована діодом, крім того, у 9 - релейно-транзисторний вузол колекторний ланцюг транзистора включений індиРозглянемо докладніше схемотехніку прикатор підключення генератора синусоїдальної настрою, пруги до мережі, виконаний у вигляді послідовно Перший суматор 1, що виділяє різницеву часз'єднаних світлодюда і резистора тоту мережі і генератора синусоїдальної напруги, може бути виконаний у виді трьохобмоточного Крім того, формирувач імпульсів, лічильник і підсумовуючого трансформатора, ВХІДНІ обмотки генератор нормований імпульсів, дешифратор, якого з'єднані з мережею і генератором синусоїдатригер керування і другий суматор можуть бути льної напруги, а вихідна обмотка з'єднана з демооб'єднані в блок логічної обробки сигналу - БЛОС дулятором (виконаним у виді випрямляча, вихід Спосіб реалізується таким чином якого з'єднаний з конденсатором), до виводів якого Сигнал синхронізації по частоті формують у 56709 8 такий спосіб ної «1» На входи першого суматора 1 подають напруЗ виходу другого суматора 7 через вихідний гу мережі і напругу генератора синусоїдальної наінвертор БЛОС сигнал логічної «1» подають через пруги (далі по тексту - ГСН), з виходу якого сумардільник на резисторах на базу транзистора релейну напругу подають на демодулятор, на якому но-транзисторного вузла 9 виділяють різницеву частоту напруг мережі і ГСН, Сигнал синхронізації по напрузі формують у а напругу «нульових б и т в » подають на прямий такий спосіб Нестабілізована напруга мережі повхід компаратора, на вхід, що інвертує, якого порівнюється з напругою виходу ГСН на компараторі дають стабілізовану сіткову напругу синхронізації 8 по напрузі вузла контролю різниці напруг ГСН і мережі Демодулятор призначений для виділення різницевої частоти мережі і ГСН, якою промодульоСіткову напругу із середньої крапки дільника вана сумарна частота мережі і ГСН напруги на резисторах подають на вхід, що інвертує, компаратора синхронізації 8 по напрузі вузла Чим нижче частота пульсацій «нульових битконтролю різниці напруг ГСН і мережі тів», чим ближче частоти сіткової напруги і ГСН За допомогою компаратора ці колоколообразні Напругу від ГСН випрямляють дюдним моснапівперюди різницевої частоти перетворюють у том, згладжують конденсатором і із середньої кратрапецеїдальні імпульси, період проходження яких пки дільника на резисторах подають на прямий дорівнює половині періоду різницевої частоти вхід компаратора синхронізації 8 по напрузі вузла контролю різниці напруг ГСН і мережі Далі трапецеїдальні імпульси подають у БЛОС, у якому ці імпульси перетворять в імпульси На виході компаратора синхронізації 8 по напрямокутної форми за допомогою формирувача 2, прузі вузла контролю різниці напруг ГСН і мережі на виході якого формують імпульс установки в «0» сигнал логічної «1» з'являється тільки в тому вилічильника 3 нормованих імпульсів і тригера 6 фопадку, якщо напруга мережі менше напруги ГСН рмування сигналу синхронізації по частоті Ця логічна «1» дозволяє проходження сигналу «синхронізація по частоті» на базу транзистора За допомогою генератора 4 нормованих імпуVT1 релейно-транзисторного вузла 9 через дільльсів генерують нормовані імпульси, період проник на резисторах ходження яких дорівнює 2мс Нормовані імпульси подають на вхід лічильниНавантаженням транзистора релейнока 3 нормованих імпульсів, з виходу якого імпультранзисторного вузла 9 є обмотка реле, включена си потім подають на дешифратор 5 тривалості в його колекторний ланцюг через контакти переперіоду проходження імпульсів різниці частот мемикача режимів роботи («автомат»-«ручне») Крім режі і ГСН, на виході якого з'являється логічний того, до колектора транзистора релейносигнал «1» тільки при надходженні на вхід лічильтранзисторного вузла 9 через резистор підключеника 3 нормованих імпульсів рівно 5000 імпульсів ний світлодюдний індикатор «синхронізація», ІНДІціруючий режим роботи пристрою, при якому вихід Якщо лічильник відрахує більше 5000 імпульГСН підключений до мережі сів, то пройде більше Юсек, тому що 2мс х 5000 імпульсів = Юсек З вищевикладеного стає очевидно, що спосіб синхронізації, якій заявляється, генератора з меОтже, частота «нульових биттів» менше 0,1 Гц режею по напрузі і частоті значно простіше спосоі точність порівняння частот мережі і ГСН < 0,1 Гц бу, по якому функціонує пристрій по прототипі, Якщо імпульс установки в «0» лічильника З тому що в технічному рішенні, яке заявляється, нормованих імпульсів буде приходити з частотою, порівнюють напруги і частоти ГСН і мережі, видібільшої 0,1 Гц, то лічильник 3 нормованих імпульляють різницеві сигнали по напрузі і «нульові битсів не буде дораховувати до 5000 імпульсів і на тя» по частоті, подають ці сигнали на обробку в виході дешифратора 5 не буде з'являтися сигнал БЛОС, а керуючий сигнал із БЛОС подають на логічної «1» релейно-транзисторний вузол, за допомогою якого З появою позитивного фронту на виході десинхронізують частоту ГСН с частотою мережі і шифратора 5 тригер керування 6 включенням випідключають вихід ГСН до мережі ходу ГСН у мережу переходить в одиничний стан Сигнал логічної «1» з виходу тригера керуванТаким чином, можна зробити висновок що заня 6 подають на вхід другого суматора 7, при цьодача, поставлена в дійсному винаході - розробка му, якщо «1» прийшла і з виходу компаратора синнового способу синхронізації - вирішена з досягхронізації 8 по напрузі вузла контролю різниці ненням технічного результату - спрощення спосонапруг ГСН і мережі, то на виході другого суматобу синхронізації транзисторного генератора синура 7 з'являється сигнал логічного «0» В всіх інших соїдального сигналу з мережею по напрузі і випадках на цьому виході присутній сигнал логіччастоті 56709 10 4 U мережи і 1 1 3 а 4— 8 UrcH *. до входу ГСН з виходу ГСН Фіг. Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 7 6 5 І