Спосіб бекірова синхронізації генератора з мережею по частоті

Спосіб синхронізації генератора з мережею по частоті, який включає формування імпульсів з частотою мережі, перетворення їх у ПОСЛІДОВНІСТЬ імпульсів за період напруги мережі і порівняння з ПОСЛІДОВНІСТЮ імпульсів за період напруги генератора, формування керуючого сигналу на вихідний пристрій чи на підстроювання частоти генератора, який відрізняється тим, що формують імпульси тривалості періоду сіткової напруги и імпульси тривалості періоду генератора напруги, які заповнюють каліброваними імпульсами, а потім перетворюють тривалості періоду напруги мережі і періоду генератора напруги у ДВІЙКОВІ числа, кожне з яких записують у свою буферну пам'ять, потім порівнюють ці ДВІЙКОВІ числа і при їхньому збігу дозволяють підключення генератора синусоїдального сигналу до мережі, а при розбіжності цих двійкових чисел за допомогою безконтактного цифрового перемінного резистора, керованого реверсивним лічильником, коректують частоту задавального генератора до збігу и з частотою мережі Винахід відноситься до преобразуючої техніки і може бути використай в системах синхронізації пристроїв керування транзисторними генераторами синусоїдальної напруги Відомий цифровий пристрій для імпульснофазового керування (Преобразуюча 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 чи транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом Відомий пристрій для імпульсно-фазового керування перетворювачем (А с СРСР №425296, МПК-3 Н 02 Р 13/16, 1974 р), 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 імпульсно фазового 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 перетворювачем чи 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-46-85 р), 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 послідовно з'єднаним навантаженням, при цьому воно постачено діністором і логічною схемою НЕ, причому анод діністора з'єднаний із другими виводи другого резистора і конденсатора, катод ю СО Ю 57395 діністора - з анодом тірістора, елеісгрод, що керує, якого з'єднаний з виходом логічної схеми НЕ і третім резистором, а вхід логічної схеми НЕ з'єднаний з виходом нуль-органа Спосіб, що реалізує роботу відомого пристрою, полягає в тім, що з вхідної синусоїдальної напруги формують двохполупериодну випрямлену напругу, яку подають на перший вхід нуль-органа Якщо ця напруга перевищує поріг спрацьовування нуль-органа, то останній спрацьовує, при цьому параметри елементів схеми вибирають таким чином, щоб виключити дія імпульсів перешкод, час появи яких не синхронізовано з нулями вхідної напруги Недоліком відомого пристрою і способу, що реалізує його роботу, є неможливість роботи даного пристрою і способу з двотактним транзисторним перетворювачем чи транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом, незважаючи на явне достоїнство пристрою - йогопростоту Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, по технічній сутності і результату, що досягається, і обраним як прототип є «Цифровий пристрій для синхронізації системи керування перетворювача» (А с СРСР №1150707, МПК - 4 Н 02 М 1/08, БИ-14-85 р), якій містить синхронізатор в одній фазі живильного напруги, генератор, що задає, виходи синхронізатора і генератора, що задає, підключені до входів дільника частоти, вихід дільника частоти підключений до розподільника імпульсів, виходи якого призначені для підключення до блоків фазового зрушення, крім того, воно постачено RS-тригером, елементом И, лічильником, ціфроаналоговим перетворювачем і імпульсним фільтром, а генератор, що задає, постачений керуючим входом, причому вихід ціфроаналогового перетворювача через інформаційний вхід імпульсного фільтра з'єднаний з керуючим входом генератора, що задає, а вхід з виходом лічильника, рахунковий вхід якого через елемент И з'єднаний з виходом генератора, що задає, і прямим входом RS-тригера, інверсний вихід якого з'єднаний с керуючим входом імпульсного фільтра, a R- і S-входи з'єднані ВІДПОВІДНО з виходом синхронізатора й останнім виходом розподільника імпульсів, об'єднаних з настановним входом лічильника Робота пристрою по прототипі здійснюється по способі, що включає формування синхронізатором імпульсів з частотою один імпульс за період напруги мережі, що перетворять у дільнику в ПОСЛІДОВНІСТЬ m імпульсів за період Ці імпульси розподіляють у розподільнику відомим образом по своїх каналах і подають на вхід блоків фазового зрушення, у яких роблять затримку імпульсів на час, що задається сигналом керування, при цьому ВИХІДНІ імпульси блоків фазового зрушення є керуючими імпульсами вентилів перетворювача Погрішність виміру усувають логічною схемою, у лічильник якої записують наперед задане число, що також використовують у дільнику для формування вихідних імпульсів Різницевий сигнал на виході лічильника в ціфроаналоговому перетворювачі перетворять в аналогову форму і подають на вхід генератора, що задає, підбудовуючи його частоту для компенсації флуктуацій частоти генератора і змін частоти мережі Недоліком прототипу і способу, його реалізуючого, є складність пристрою і способу і неможливість роботи даного пристрою по відомому способі з двотактним транзисторним перетворювачем чи транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом Варто врахувати, що в прототипі синхронізатор по суті є генератором імпульсів з частотою мережі Задачею винаходу є розробка нового способу синхронізації з досягненням технічного результату - розширення області застосування способу для синхронізації транзисторних генераторів синусоїдального (і квазисинусоидального) сигналу з мережею по частоті Поставлена задача досягається тим, що в «Способі Бекірова синхронізації генератора з мережею по частоті», якій включає формування імпульсів з частотою мережі, перетворення їх у ПОСЛІДОВНІСТЬ імпульсів за період напруги мережі і порівняння з ПОСЛІДОВНІСТЮ імпульсів за період напруги генератора, формування керуючого сигналу на вихідний пристрій чи на підстроювання частоти генератора, при цьому формують імпульси тривалості періоду сіткової напруги й імпульси тривалості періоду генератора напруги, що заповнюють каліброваними імпульсами, а потім перетворюють тривалості періоду напруги мережі і періоду генератора напруги в двоичні числа, кожне з яких записують у свою буферну пам'ять, потім порівнюють ці двоичні числа і, при їхньому збігу, дозволяють підключення генератора синусоїдального сигналу до мережі, а при розбіжності цих двоичних чисел, за допомогою безконтактного цифрового перемінного резистора, керованого реверсивним лічильником, коректують частоту генератора, що задає, до збігу и з частотою мережі Новим у «Способі Бекірова синхронізації генератора з мережею по частоті» є нова технологічна ПОСЛІДОВНІСТЬ роботи нової схемотехники синхронізатора, що відрізняється, у порівнянні з прототипом, більш широкою областю застосування синхронізатора, зокрема для використання в схемах транзисторних генераторів синусоїдальної (і квазисинусоидальної) напруги Тому очевидно, що реалізація синхронізатора, що заявляється, дозволить виконати задачу, поставлену у винаході - розробку нового способу синхронізації з досягненням технічного результату - розширенням області застосування способу для синхронізації транзисторних генераторів синусоїдального (і квазисинусоидального) сигналу з мережеюпо частоті Істотними ознаками способу, що заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки - формування імпульсів з частотою мережі, - перетворення імпульсів з частотою мережі в ПОСЛІДОВНІСТЬ імпульсів за період напруги мережі, - порівняння ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів за період напруги мережі з ПОСЛІДОВНІСТЮ імпульсів за період напруги генератора, - формування керуючого сигналу на вихідний 57395 пристрій чи на підстроювання частоти генератора ВІДМІТНИМИ ВІД прототипу істотними ознаками способу, якій заявляється, є наступні ознаки - формують імпульси тривалості періоду сіткової напруги, - формують імпульси тривалості періоду генератора напруги, - імпульси тривалостей періоду сіткової напруги і періоду генератора напруги заповнюють каліброваними імпульсами, - перетворять тривалості періоду напруги мережі і періоду генератора напруги в двоїчні числа, - кожне з двоїчних чисел записують у свою буферну пам'ять, - порівнюють отримані двоїчние числа, - при збігу двоїчних чисел дозволяють підключення генератора синусоїдального сигналу до мережі, - при розбіжності двоїчних чисел коректують частоту генератора, що задає, до збігу и з частотою мережі, - корекцію частоти генератора, що задає, здійснюють за допомогою безконтактного цифрового перемінного резистора, керованого реверсивним ЛІЧИЛЬНИКОМ Між ІСТОТНИМИ ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, якій досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок Дійсно, ТІЛЬКИ використання усіх ВІДМІТНИХ ІСТОТНИХ ознак винаходу, що заявляється, дозволяє виконати задачу, поставлену у винаході - розробку нового способу синхронізації генератора з мережею по частоті - з досягненням технічного результату - розширенням області застосування способу для синхронізації транзисторного генератора синусоїдального сигналу з мережею по частоті Сутність способу, що заявляється, пояснюється кресленням На фіг зображена функціональна блок-схема пристрою, що реалізує спосіб, що заявляється, синхронізації генератора синусоїдального сигналу з мережею по частоті Функціональна блок-схема пристрою, представлена на фіг, включає наступні блоки і вузли 1 - формирувач імпульсів мережі - може бути виконаний у вигляді мережного бестрансформаторного мостового випрямляча з конденсаторами, що гасять, вихідна напруга якого згладжено фільтром, стабілізована і через резисторний дільник подана на вхід компаратора, що інвертує, на прямий вхід якого подана напруга мережі через симетричний резистивно-дюдний дільник, а вихід компаратора навантажений на випромінювач дюдной оптопари, 2 - кварцовий генератор каліброваних імпульсів з дільником частоти - може бути виконаний за типовою схемою на двох інверторах і кварцовому резонаторі з можливістю генерування імпульсів тривалістю 1 мкс, а дільник частоти може бути виконаний на базі двох ЛІЧИЛЬНИКІВ З МОЖЛИВІСТЮ одержання імпульсів тривалістю 4 мкс, 3 - безконтактний цифровий перемінний резистор - може бути виконаний на базі трьох безконтактних комутаторів з можливістю одержання функції керованого безконтактного перемінного резистора з кроком 100 Ом, 4 - перший суматор тривалості періоду мережі - може бути виконаний на базі логічного елемента «И», 5 - перший перетворювач тривалості періоду мережі в двоїчне число - може бути виконаний на основі чотирьох ЛІЧИЛЬНИКІВ з можливістю підрахунку не менш 1024 каліброваних імпульсів, 6 - перший формирувач тривалості періоду мережі - може бути виконаний у вигляді приймача дюдной оптопари, інвертора, двох послідовно включених тригерів, виходи яких підключені до входів логічного елемента «И», 7 - другий формирувач тривалості періоду генератора напруги - може бути виконаний у вигляді двох послідовно включених тригерів, виходи яких підключені до входів логічного елемента «И», 8 - другий суматор тривалості періоду генератора напруги - може бути виконаний у вигляді логічного елемента «И», 9 - другий перетворювач тривалості періоду генератора напруги в двоичне число - може бути виконаний на базі чотирьох ЛІЧИЛЬНИКІВ З МОЖЛИВІСТЮ підрахунку не менш 1024 каліброваних імпульсів, 10 - схема збігу - може бути виконана на логічному елементі «АБО», 11 - перша буферна пам'ять двоичних чисел тривалості періоду мережі - може бути виконана на трьох лічильниках з можливістю запису не менш 1024 каліброваних імпульсів, 12 - друга буферна пам'ять двоичных чисел тривалості періоду мережі -виконана на трьох лічильниках з можливістю запису не менш 1024 каліброваних імпульсів, 13 - блок керування пристроєм синхронізації містить схему установки в «0» блоків 5 - 7 і 9, виконану на основі трьох інверторів і логічного елемента «АБО», схему дозволу запису в блоки 11 і 12, схему підстроювання частоти блоку 17 і схему початкової установки частоти блоку 16 , що можуть бути виконані на основі одновібратора на інверторі і логічному елементі «И», RS-тригерів на двох логічних елементах «И», а також логічному елементі «И», лічильника-дешифратора й інвертора, 14 - вузол порівняння двоичних чисел тривалості періодів мережі і генератора напруги - може бути виконаний на трьох мікросхемах порівняння, 15 - вузол включення - може бути виконаний у вигляді транзистора, у колекторний ланцюг якого включена обмотка реле, зашунтована діодом, а база транзистора підключена до виходу елемента «И», на входи якого подані сигнал від пристрою контролю напруги і сигнал від пристрою порівняння двоичних чисел періодів мережі і генератора напруги, 16 - реверсивний лічильник частоти генератора напруги - може бути виконаний у вигляді двох реверсивних ЛІЧИЛЬНИКІВ, 17 вузол керування реверсивним лічильником - може бути виконаний у виді двох RS-тригерів, чотирьох логічних елементів «И» і чотирьох логічних елементів «АБО», 18 - генератор напруги, що задає - може бути 57395 виконаний за типовою схемою генератора на основі двох операційних підсилювачів До виходу генератора, що задає, може бути підключений вихідний транзисторний каскад на транзисторі Спосіб реалізується таким чином Для реалізації способу, що заявляється, необхідні прямокутні імпульси, що відповідають частоті мережі і прямокутні імпульси, що відповідають частоті генератора синусоїдального (чи квазисинусоидального) напруги (далі по тексту- ГСН) Перемінна синусоїдальна напруга мережі 220В + 10% перетворять у знижену стабілізовану напругу (від З В ДО 15В), що служить для харчування пристрою, що реалізує пропонований спосіб Для гальванічної розв'язки постійних і імпульсних напруг у схемі може бути встановлений оптронний перетворювач, наприклад, дюдного типу За допомогою блоку 1 формують прямокутні імпульси із синусоїдальної напруги мережі Для оптимального режиму роботи блоку 1 його напруга харчування повинна бути прямокутне і симетричне, котре одержують за допомогою двостороннього перетворювача (обмежника) Напруга мережі подають на реактивний баластовий опір, за допомогою якого напругу харчування формирувача сіметрірують відносно «0» синусоїдальної напруги мережі За допомогою двостороннього обмежника напруга мережі сіметрірують відносно «0» синусоїдальної напруги Джерело харчування блоку 1 сіметрірують щодо прямокутних імпульсів, сформованих схемою, відносно «мнимої» нульової шини формирувача на операційному підсилювачі Штучну середню крапку харчування мікросхеми створюють резисторами для забезпечення роботи мікросхеми як у режимі посилення, так і в режимі компаратора Напруга, рівна половині напруги джерела харчування подають на інверсний вхід мікросхеми, на прямий вхід якого подають прямокутні імпульси, сформовані двостороннім симетричним обмежником На виході компаратора одержують прямокутні імпульси з амплітудою ~ 26В відносно «-» джерела харчування Ці імпульси подають на світлодюд оптронного перетворювача, за допомогою якого розв'язують напруга мережі ~ 220В перемінного струму з входом блоку 6 Узгодження фотодюда оптронного перетворювача і входу блоку 6 здійснюють схемою на базі логічного інвертора На виході блоку 6 формують негативний імпульс, тривалість якого відповідає тривалості періоду синусоїдальної напруги мережі, а на виході блоку 7 формують негативний імпульс, рівний по тривалості періоду перемінної напруги ГСН блок 2 У блоці 13 формують імпульси керування «Запис А и В», «Підстроювання f», «Установка в 0» і його інверсний сигнал У блоках 4 і 8 роблять підсумовування сигналів тривалості періоду синусоїдальної напруги 8 мережі - блок 6 і сигналів тривалості періоду перемінної напруги ГСН - блок 7 ВІДПОВІДНО З імпульсами з генератора каліброваних імпульсів блок 2 Генератор каліброваних імпульсів - блок 2 реалізують за схемою кварцового генератора з дільником частоти Тривалість періоду переводять у частоту в період, тривалістю 20мс (частота 50Гц), для чого повинно вписатися для виміру з точністю 0,01 Гц 5000 каліброваних періодів імпульсів заповнення, тобто тривалість періоду імпульсів заповнення повинна бути дорівнює 20000мкс 5000 = 4мкс, тобто частота дорівнює 250кгц Пачки імпульсів, що заповнюють тривалості періодів «ТА» і «ТВ» подають на лічильники імпульсів-блоки 5 і 9 - ВІДПОВІДНО За допомогою цих ЛІЧИЛЬНИКІВ тривалості періодів перетворять у двоичні числа періодів, що відповідають частотам мережі і ГСН ВІДПОВІДНО Числа, що відображають точність до 0,01 Гц не беруть участь у порівнянні, їх не записують у буферну пам'ять - блоки 11 і 12 Максимальне число, що може бути записане в лічильники - блоки 5 і 9, дорівнює 1024 Після перетворення лічильниками - блоки 5 і 9 - тривалостей періодів «ТА» і «ТВ» у двоичні числа, що відповідають частоті, ці числа по імпульсі «Запис» блоку 13 перезаписують з ЛІЧИЛЬНИКІВ блоки 5 і 9-у буферну пам'ять - блоки 11 і 12 ВІДПОВІДНО Ці числа порівнюють за принципом «більше дорівнює - менше» на мікросхемах у блоці 14 Позначимо число А - період проходження імпульсів з частотою мережі, число В - період проходження імпульсів з частотою ГСН Якщо ТА > ТВ, то f У >f А, а якщо ТА < ТВ, то f y