Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті

Номер патенту: 56708

Опубліковано: 15.05.2003

Автори: Бекіров Ескендер Алімович, Масліков Анатолій Дмитрович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті, який містить синхронізатор живильної напруги, генератор, що задає, дільник частоти і RS-тригер, який відрізняється тим, що синхронізатор живильної напруги виконаний у вигляді першого суматора, що виділяє різницеву частоту мережі і генератора синусоїдальної напруги, генератор, що задає, виконаний у вигляді генератора нормованих імпульсів, дільник частоти виконаний у вигляді лічильника нормованих імпульсів і дешифратора тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдальної напруги, а RS-тригер виконаний у вигляді тригера керування включенням виходу генератора синусоїдальної напруги в мережу, крім того додатково уведені формувач імпульсів установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і тригера керування, вузол контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, другий суматор, що підсумовує рівність частот і рівень напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, причому на входи першого суматора надходять напруги мережі і генератора синусоїдальної напруги, а вихід першого суматора з'єднаний із входом формувача імпульсів, вихід якого підключений до входу установки в нуль лічильника нормованих імпульсів, на рахунковий вхід якого надходять імпульси з виходу генератора нормованих імпульсів, вихід лічильника нормованих імпульсів з'єднаний із входом дешифратора, вихід якого з'єднаний з S-входом тригера керування, R- вхід якого з'єднаний з виходом формувача імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом другого суматора, другий вхід якого з'єднаний з виходом вузла контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, на входи якого надходять випрямлені і відфільтровані напруги мережі і генератора синусоїдальної напруги, при цьому вихід другого суматора з'єднаний із входом релейно-транзисторного вузла, вихід якого з'єднаний з мережею і виходом генератора синусоїдального сигналу.

2. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п.1, який відрізняється тим, що лічильник нормованих імпульсів і дешифратор тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдальної напруги виконані з можливістю підрахунку не менше 5000 нормованих імпульсів.

3. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п.1, який відрізняється тим, що генератор нормованих імпульсів виконаний з можливістю генерування нормованих імпульсів тривалістю 2 мс.

4. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п.1, який відрізняється тим, що перший суматор виконано у вигляді трьохобмоточного підсумовуючого трансформатора, вхідні обмотки якого з'єднані з мережею і генератором синусоїдальної напруги, а вихідна обмотка з'єднана з першим мостовим випрямлячем, вихід якого з'єднаний з конденсатором, до виводів якого підключений індикатор «нульових биттів», виконаний у вигляді послідовно з'єднаних першого світлодіода і струмообмежувального резистора, точка з'єднання яких підключена до входу, що не інвертує, першого компаратора, вхід, що інвертує, якого підключений до резистивного дільника випрямленої і стабілізованої сіткової напруги.

5. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п.1, який відрізняється тим, що формувач імпульсів виконаний на цифрових мікросхемах у вигляді першого інвертора, вихід якого навантажений на ланцюжок, що диференціює, з послідовно включених конденсатора і резистора, загальна точка яких підключена до входу другого інвертора, вихід якого підключений до входу установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і до входу третього інвертора, вихід якого з'єднаний з першим входом схеми збігу на логічному елементі «1», другий вхід якого з'єднаний з виходом дешифратора.

6. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п.1, який відрізняється тим, що вузол контролю різниці напруг виконано у вигляді другого мостового випрямляча, вхід якого підключений до генератора синусоїдальної напруги, а вихід навантажений на конденсатор і резистивний дільник, середня точка якого підключена до входу, що не інвертує, другого компаратора, вхід, що інвертує, якого з'єднаний з резистивним дільником, підключеним до виводів конденсатора і виходу третього мостового випрямляча, вхід якого підключений до напруги мережі.

7. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п.1, який відрізняється тим, що другий суматор виконаний у вигляді схеми збігу на логічному елементі «1».

8. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п.1, який відрізняється тим, що релейно-транзисторний вузол виконаний у вигляді транзистора, у колекторний ланцюг якого через перемикач режиму включена обмотка реле, зашунтована діодом, крім того, у колекторний ланцюг транзистора включений індикатор підключення генератора синусоїдальної напруги до мережі, виконаний у вигляді послідовно з'єднаних другого світлодіода і струмообмежувального резистора.

9. Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за пп.1-3, 5, 7, який відрізняється тим, що формувач імпульсів, лічильник і генератор нормованих імпульсів, дешифратор, тригер керування і другий суматор об'єднані в блок логічної обробки сигналу.

Текст

1 Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті, який містить синхронізатор живильної напруги, генератор, що задає, дільник частоти і RS-тригер, який відрізняється тим, що синхронізатор живильної напруги виконаний у вигляді першого суматора, що виділяє різницеву частоту мережі і генератора синусоїдальної напруги, генератор, що задає, виконаний у вигляді генератора нормованих імпульсів, дільник частоти виконаний у вигляді лічильника нормованих імпульсів і дешифратора тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдальної напруги, а RS-тригер виконаний у вигляді тригера керування включенням виходу генератора синусоїдальної напруги в мережу, крім того додатково уведені формувач імпульсів установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і тригера керування, вузол контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, другий суматор, що підсумовує рівність частот і рівень напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, причому на входи першого суматора надходять напруги мережі і генератора синусоїдальної напруги, а вихід першого суматора з'єднаний із входом формувача імпульсів, вихід якого підключений до входу установки в нуль лічильника нормованих імпульсів, на рахунковий вхід якого надходять імпульси з виходу генератора нормованих імпульсів, вихід лічильника нормованих імпульсів з'єднаний із входом дешифратора, вихід якого з'єднаний з S-входом тригера керування, R- вхід якого з'єднаний з виходом формувача імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом другого суматора, другий вхід якого з'єднаний з виходом вузла контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, на входи якого надходять випрямлені і відфільтровані напруги мережі і генератора синусоїдальної напруги, при цьому вихід другого суматора з'єднаний із входом релейно-транзисторного вузла, вихід якого з'єднаний з мережею і виходом генератора синусоїдального сигналу 2 Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п 1, який відрізняється тим, що лічильник нормованих імпульсів і дешифратор тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдальної напруги виконані з можливістю підрахунку не менше 5000 нормованих імпульсів 3 Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п 1, який відрізняється тим, що генератор нормованих імпульсів виконаний з можливістю генерування нормованих імпульсів тривалістю 2 мс 4 Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п 1, який відрізняється тим, що перший суматор виконано у вигляді трьохобмоточного підсумовуючого трансформатора, ВХІДНІ обмотки якого з'єднані з мережею і генератором синусоїдальної напруги, а вихідна обмотка з'єднана з першим мостовим випрямлячем, вихід якого з'єднаний з конденсатором, до виводів якого підключений індикатор «нульових биттів», виконаний у вигляді послідовно з'єднаних першого світлодюда і струмообмежувального резистора, точка з'єднання яких підключена до входу, що не інвертує, першого компаратора, вхід, що інвертує, якого підключений до резистивного дільника випрямленої і стабілізованої сіткової напруги 5 Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п 1, який відрізняється тим, що формувач імпульсів виконаний на цифрових мікросхемах у вигляді першого інвертора, вихід якого навантажений на ланцюжок, що диференціює, з послідовно включених конденсатора і резистора, загальна точка яких підключена до входу другого інвертора, вихід якого підключений до входу установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і до входу третього інвертора, вихід якого з'єднаний з першим входом схеми збігу на логічному елементі «1», другий вхід якого з'єднаний з виходом дешифратора 6 Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п 1, який відрізняється тим, що вузол контролю різниці напруг виконано у вигляді другого мостового випрямляча, вхід якого підключений до генератора синусоїдальної напруги, а вихід навантажений на конденсатор і рези 00 о (О ю 56708 через перемикач режиму включена обмотка реле, стивнии дільник, середня точка якого підключена зашунтована діодом, крім того, у колекторний ландо входу, що не інвертує, другого компаратора, цюг транзистора включений індикатор вхід, що інвертує, якого з'єднаний з резистивним підключення генератора синусоїдальної напруги дільником, підключеним до виводів конденсатора і до мережі, виконаний у вигляді послідовно виходу третього мостового випрямляча, вхід якого з'єднаних другого світлодюда і струмообмежупідключений до напруги мережі вального резистора 7 Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті за п 1, який відрізняється тим, 9 Пристрій синхронізації генератора з мережею по що другий суматор виконаний у вигляді схеми збігу напрузі і частоті за пп 1-3, 5, 7, який відрізняється на логічному елементі «1» тим, що формувач імпульсів, лічильник і генератор нормованих імпульсів, дешифратор, тригер керу8 Пристрій синхронізації генератора з мережею по вання і другий суматор об'єднані в блок логічної напрузі і частоті за п 1, який відрізняється тим, обробки сигналу що релейно-транзисторний вузол виконаний у вигляді транзистора, у колекторний ланцюг якого Винахід відноситься до електротехніки і може бути використай в системах синхронізації пристроїв керування транзисторами генераторами синусоїдальної напруги Відомий цифровий пристрій для імпульснофазового керування (Преобразувальна 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 Недоліком даного пристрою є нестабільність фази імпульсів керування і неможливість роботи даного пристрою 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 13/16,1974р), 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 Недоліком даного пристрою є недостатня точність, що виявляється при коливаннях частоти мережі, і неможливість роботи даного пристрою 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 динистором і логічною схемою НЕ, причому анод динистора з'єднаний із другими виводами другого резистора і конденсатора, катод динистора - з анодом тиристора, що керує, електрод якого з'єднаний з виходом логічної схеми НЕ і третім резистором, а вхід логічної схеми НЕ з'єднаний з виходом нуль-органа Недоліком відомого пристрою є неможливість роботи даного пристрою з двотактним транзисторним перетворювачем чи транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом, незважаючи на явне достоїнство пристрою - його простоту 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», 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 з керуючим входом імпульсного фільтра, a R- і Sвходи з'єднані ВІДПОВІДНО З ВИХОДОМ синхронізатора й останнім виходом розподільника імпульсів, об'єднаних з установчим входом лічильника Недоліком прототипу є складність пристрою і неможливість роботи даного пристрою 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, а розподільник імпульсів є формирователем імпульсів для керування логікою схеми керування Задачею винаходу є розробка нової схемотехники синхронізатора з досягненням технічного результату - спрощення синхронізатора транзисторного генератора синусоїдального сигналу Поставлена задача досягається тим, що в «Пристрої синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті», якій містить синхронізатор живильного напруги, генератор, що задає, дільник частоти і RS-тригер, синхронізатор живильного напруги виконаний у вигляді першого суматора, що виділяє різницеву частоту мережі і генератора синусоїдальної напруги, генератор, що задає, виконаний у вигляді генератора нормованих імпульсів, а дільник частоти виконаний у вигляді лічильника нормованих імпульсів і дешифратора тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдального напруги, а RS-тригер виконай у вигляді тригера керування включенням виходу генератора синусоїдальної напруги в мережу, крім того, додатково уведені формирувач імпульсів установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і тригера керування, вузол контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, другий суматор, що підсумовує рівність частот і рівень напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, причому на входи першого суматора надходять напруги мережі і генератора синусоїдальної напруги, а вихід першого суматора з'єднаний із входом формирувача імпульсів, вихід якого підключений до входу установки в нуль лічильника нормованих імпульсів, на рахунковий вхід якого надходять імпульси з виходу генератора нормованих імпульсів, вихід лічильника нормованих імпульсів з'єднаний із входом дешифратора, вихід якого з'єднаний з Sвходом тригера керування, R-вхід якого з'єднаний з виходом формирувача імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом другого суматора, другий вхід якого з'єднаний з виходом вузла контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, на входи якого надходять выпрямленные і відфільтровані напруги мережі і генератора синусоїдальної напруги, при цьому вихід другого суматора з'єднаний із входом релейно-транзисторного вузла, вихід якого з'єднаний з мережею і виходом генератора синусоїдального сигналу, крім того, лічильник нормованих імпульсів і дешифратор тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдальної напруги виконані з можливістю підрахунку не менш 5000 нормованих імпульсів, а генератор нормованих імпульсів виконаний з можливістю генерування нормованих імпульсів тривалістю 2мс, при цьому перший суматор виконаний у вигляді трьохобмоточного підсумовуючого трансформатора, ВХІДНІ обмотки якого з'єднані з мережею і генератором синусоїдальної напруги, а вихідна обмотка з'єднана з першим мостовим випрямлячем, вихід якого з'єднаний з конденсатором, до виводів якого підключений індикатор «нульових б и т в » , виконаний у вигляді послідовно з'єднаних першого світлодюда і струмообмежувачого резистора, крапка з'єднання яких підключена до входу, що нешвертує, першого компаратора, інвертуючій вхід якого підключений до резистивному дільника випрямленої і стабілізованої сіткової напруги, а формирувач імпульсів виконаний на цифрових мікросхемах у вигляді першого інвертора, вихід якого навантажений на ланцюжок, що диференціює, з послідовно включених конденсатора і резистора, загальна 56708 крапка яких підключена до входу другого інвертора, вихід якого підключений до входу установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і до входу третього інвертора, вихід якого з'єднаний з першим входом схеми збігу на логічному елементі «1», другий вхід якого з'єднаний з виходом дешифратора, причому вузол контролю різниці напруг виконаний у вигляді другого мостового випрямляча, вхід якого підключений до генератора синусоїдальної напруги, а вихід навантажений на конденсатор і резистивний дільник, середня крапка якого підключена до входу, що нешвертує, другого компаратора, вхід, що інвертує, якого з'єднаний з резистивний дільником, підключеним до виводів конденсатора і виходу третього мостового випрямляча, вхід якого підключений до напруги мережі, а другий суматор виконаний у вигляді схеми збігу на логічному елементі «1», крім того, релейно-транзисторний вузол виконаний у вигляді транзистора, у колекторний ланцюг якого через перемикач режиму включена обмотка реле, зашунтована діодом, крім того, у колекторний ланцюг транзистора включений індикатор підключення генератора синусоїдальної напруги до мережі, виконаний у вигляді послідовно з'єднаних другого світлодюда і струмообмежувального резистора, при цьому, формирувач імпульсів, лічильник і генератор нормований імпульсів, дешифратор, тригер керування і другий суматор об'єднані в блок логічної обробки сигналу Новим у «Пристрої синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті» є нова схемотехніка побудови синхронізатора, що відрізняється, у порівнянні з прототипом, схемною простотою і, як наслідок, високою надійністю роботи Тому очевидно, що реалізація синхронізатора, якій заявляється, дозволить виконати задачу, поставлену у винаході, з досягненням технічного результату - спрощення синхронізатора транзисторного генератора синусоїдального сигналу Істотними ознаками пристрою, якій заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки - синхронізатор живильної напруги, - генератор, що задає, - дільник частоти, RS-тригер ВІДМІТНИМИ ВІД прототипу істотними ознаками пристрою, якій заявляється, є наступні ознаки - синхронізатор живильного напруги виконаний у вигляді першого суматора, що виділяє різницеву частоту мережі і генератора синусоїдальної напруги, - генератор, що задає, виконаний у вигляді генератора нормованих імпульсів, - дільник частоти виконаний у вигляді лічильника нормованих імпульсів і дешифратора тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдальної напруги, - RS-тригер виконай у вигляді тригера керування включенням виходу генератора синусоїдальної напруги в мережу, - формирувач імпульсів установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і тригера керування, - вузол контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, - другий суматор, що підсумовує рівність час 56708 8 тот і рівень напруг генератора синусоїдальної навходу другого інвертора, вихід якого підключений пруги і мережі, до входу установки в нуль лічильника нормованих - на входи першого суматора надходять наімпульсів і до входу третього інвертора, вихід якопруги мережі і генератора синусоїдальної напруги, го з'єднаний з першим входом схеми збігу на логі- вихід першого суматора з'єднаний із входом чному елементі «1», другий вхід якого з'єднаний з формирувача імпульсів, виходом дешифратора, - вихід формирувача імпульсів підключений до - вузол контролю різниці напруг виконаний у входу установки в нуль лічильника нормованих вигляді другого мостового випрямляча, вхід якого імпульсів, підключений до генератора синусоїдальної напруги, а вихід навантажений на конденсатор і рези- на рахунковий вхід лічильника нормованих стивный дільник, середня крапка якого підключена імпульсів надходять імпульси з виходу генератора до входу, що нешвертує, другого компаратора, нормованих імпульсів, вхід, що інвертує, якого з'єднаний з резистивный - вихід лічильника нормованих імпульсів з'єддільником, підключеним до виводів конденсатора і наний із входом дешифратора, виходу третього мостового випрямляча, вхід якого - вихід дешифратора з'єднаний з S-входом підключений до напруги мережі, тригера керування, - R- вхід тригера керування з'єднаний з вихо- другий суматор виконаний у вигляді схеми дом формирувача імпульсів, збігу на логічному елементі «1», - вихід тригера керування з'єднаний з першим - релейно-транзисторний вузол виконаний у входом другого суматора, вигляді транзистора, у колекторний ланцюг якого через перемикач режиму включена обмотка реле, - другий вхід другого суматора з'єднаний з визашунтована діодом, крім того, у колекторний ланходом вузла контролю різниці напруг генератора цюг транзистора включений індикатор підключенсинусоїдальної напруги і мережі, ня генератора синусоїдальної напруги до мережі, - на входи вузла контролю різниці напруг надвиконаний у вигляді послідовно з'єднаних другого ходять випрямлені і відфільтровані напруги мережі світлодюда і струмообмежувального резистора, і генератора синусоїдальної напруги, - вихід другого суматора з'єднаний із входом - формирувач імпульсів, лічильник і генератор релейно-транзисторного вузла, вихід релейнонормований імпульсів, дешифратор, тригер керутранзисторного вузла з'єднаний з мережею і виховання і другий суматор об'єднані в блок логічної дом генератора синусоїдального сигналу обробки сигналу Приватними ВІДМІТНИМИ від прототипу істотниМіж ІСТОТНИМИ ознаками винаходу, що заявлями ознаками пристрою, якій заявляється, є настується, і технічним результатом, якій досягається, пні ознаки існує наступний причинно-наслідковий зв'язок - лічильник нормованих імпульсів і дешифраДійсно, ТІЛЬКИ використання усіх ВІДМІТНИХ ІСтор тривалості періоду проходження імпульсів різТОТНИХ ознак винаходу, що заявляється, дозволяє ниці частот мережі і генератора синусоїдальної виконати задачу, поставлену у винаході - розробку напруги виконані з можливістю підрахунку не менш нової схемотехники синхронізатора, яка відрізня5000 нормованих імпульсів, ється простотою схемного рішення (у порівнянні з прототипом) - з досягненням технічного результа- генератор нормованих імпульсів виконаний з ту - спрощення синхронізатора транзисторного можливістю генерування нормованих імпульсів генератора синусоїдального сигналу тривалістю 2мс, - перший сумматор виконаний у вигляді трьохА приватні ІСТОТНІ ознаки лише конкретизують обмоточного підсумовуючого трансформатора, один з можливих варіантів практичної реалізації пристрою, що заявляється - ВХІДНІ обмотки підсумовуючого трансформатора з'єднані з мережею і генератором синусоїдаСутність пристрою, що заявляється, пояснюльної напруги, ється кресленнями - вихідна обмотка підсумовуючого трансфорНа фіг 1 зображена функціональна блок-схема матора з'єднана з першим мостовим випрямляпристрою, на фіг 2 зображена принципова електчем, вихід першого мостового випрямляча з'єднарична схема пристрою, на фіг 3 зображена принний з конденсатором, ципова електрична (логічна) схема блоку логічної обробки сигналу - до виводів конденсатора підключений індикатор «нульових биттів», Функціональна блок-схема пристрою, представлена на фіг 1, включає наступні блоки і вузли - індикатор «нульових биттів» виконаний у вигляді послідовно з'єднаних першого світлодюда і 1 - перший суматор, що виділяє різницеву часструмообмежувального резистора, тоту мережі і генератора синусоїдальної напруги далі по тексту ГСН - (синхронізатор по прототипі), - крапка з'єднання світлодюда і резистора підключена до входу, що нешвертує, першого компа2 - формирувач імпульсів установки в нуль ліратора, чильника нормованих імпульсів і тригера керування, вхід, що інвертує, першого компаратора, підключений до резистивного дільника випрямленої і 3 - лічильник нормованих імпульсів, стабілізованої сіткової напруги, 4 - генератор нормованих імпульсів (задаючий генератор по прототипі), - формирувач імпульсів виконаний на цифрових мікросхемах у вигляді першого інвертора, ви5 - дешифратор тривалості періоду прохохід якого навантажений на ланцюжок, що дифередження імпульсів різниці частот мережі і генератонціює, з послідовно включених конденсатора і ра синусоїдальної напруги, резистора, загальна крапка яких підключена до 6 -тригер керування включенням виходу гене 56708 ратора синусоїдальної напруги в мережу (RS- тригер по прототипі), 7 - другий суматор, якій підсумовує рівність частот і рівень напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, 8 - вузол контролю різниці напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, 9 - релейно-транзисторний вузол Розглянемо докладніше схемотехнику пристрою Перший суматор 1, що виділяє різницеву частоту мережі і генератора синусоїдальної напруги, виконаний у вигляді трьохобмоточного підсумовуючого трансформатора TV2, ВХІДНІ обмотки якого 1 й II - з'єднані з мережею і генератором синусоїдальної напруги, а вихідна обмотка - III - з'єднана з першим мостовим випрямлячем на діодах VD5-8, вихід якого з'єднаний з конденсатором С2, до виводів якого підключений індикатор «нульових биттів», виконаний у вигляді послідовно з'єднаних першого світлодюда VD14 і струмообмежувального резистора R9, крапка з'єднання яких підключена до прямого (неинвертуючого) входу першого компаратора DA1, вхід, що інвертує, якого підключений до резистивного дільника на резисторах R4, R5 випрямленої і стабілізованої сіткової напруги Формирувач імпульсів 2 установки в нуль лічильника нормованих імпульсів і тригера керування виконаний на цифрових мікросхемах у вигляді першого інвертора DD1-1, вихід якого навантажений на ланцюжок, що диференціює, з послідовно включених конденсатора С5 і резистора R7, загальна крапка яких підключена до входу другого інвертора DD1-2, вихід якого підключений до входу установки в нуль лічильника DD3 нормованих імпульсів і до входу третього інвертора DD1-3, вихід якого з'єднаний з першим входом схеми збігу DD52 на логічному елементі «1», другий вхід якого з'єднаний з виходом дешифратора DD5-1 Лічильник нормованих імпульсів 3 виконаний на мікросхемі DD3 Генератор нормованих імпульсів 4 виконаний на двох логічних елементах DD2-1, DD2-2, резисторі R8 і конденсаторі С6 за традиційною схемою з можливістю генерування нормованих імпульсів тривалістю 2мс Дешифратор 5 тривалості періоду проходження імпульсів різниці частот мережі і генератора синусоїдальної напруги виконаний на трьох логічних елементах DD4-1, DD4-2 і DD5-1 Лічильник 3 і дешифратор 5 виконані з можливістю підрахунку не менш 5000 нормованих імпульсів Тригер керування 6 включенням виходу генератора синусоїдальної напруги в мережу виконаний на мікросхемі DD6 (RS-тригер) Другий суматор 7 якій підсумовує рівність частот і рівень напруг генератора синусоїдальної напруги і мережі, виконаний у вигляді схеми збігу на логічному елементі «H»-DD7-1 Вузол контролю різниці напруг 8 генератора синусоїдальної напруги і мережі виконаний у вигляді другого мостового випрямляча VD9-12, вхід якого підключений до генератора синусоїдальної напруги, а вихід навантажений на конденсатор СЗ і резистивный дільник на резисторах R10, R11, 10 середня крапка якого підключена до входу, що нешвертує, другого компаратора DA2 на мікросхемі операційного підсилювача, вхід, що інвертує, якого з'єднаний з резистивный дільником на резисторах R1, R3, підключеним до виводів конденсатора С1 і виходу третього мостового випрямляча на діодах VD1-4, вхід якого підключений до напруги мережі через вторинну обмотку II трансформатора TV1 Релейно-транзисторний вузол 9 виконаний у вигляді транзистора VT1, у колекторний ланцюг якого через перемикач режиму SA1 включена обмотка реле Р 1 , яка зашунтована діодом VD16, крім того, у колекторний ланцюг транзистора включений індикатор підключення генератора синусоїдальної напруги до мережі, виконаний у вигляді послідовно з'єднаних другого світлодюда VD15 і струмообмежувального резистора R12 Крім того, формирувач імпульсів, лічильник і генератор нормований імпульсів, дешифратор, тригер керування і другий суматор об'єднані в блок логічної обробки сигналу - БЛОС Пристрій працює в такий спосіб Харчування пристрою для синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті здійснюється від мережі перемінної напруги 220 В через трансформатор TV1, із вторинної обмотки якого перемінна напруга випрямляється дюдним мостом на діодах VD1-4 і фільтрується конденсатором С1 для харчування мікросхем, стабілізується параметричним стабілізатором R2 і VD13 Сигнал синхронізації по частоті формується в такий спосіб Сіткова напруга, що знімається з вторинної обмотки II трансформатора TV1 надходить на обмотку І підсумовуючого трансформатора TV2, на обмотку II якого надходить напруга з обмотки зворотного зв'язку підсилювача потужності ГСН На III обмотці підсумовуючого трансформатора TV2 одержуємо суму частот, що промодулирована різницею цих частот після демодуляції діодами VD5VD8 і фільтрації конденсатором С2 З вихідної обмотки III підсумовуючого трансформатора TV2 алгебраїчна сума частот мережі і ГСН надходить на демодулятор, виконаний на діодах VD5-VD8, конденсаторі С2 Навантаженням демодулятора є послідовно включені світлодюд VD14 і струмообмежувальний резистор R9 Призначення демодулятора в тім, щоб виділити різницеву частоту мережі і ГСН, якої промодулирована сумарна частота мережі і ГСН У результаті одержуємо пульсуючу напругу різниці частот мережі і ГСН, що візуально можна спостерігати по пульсуючому СВІТІННЮ СВІТЛОДІОД ного індикатора VD14, що є індикатором «нульових биттів» Чим нижче частота пульсацій світлодюд ного індикатора, чим ближче частоти сіткової напруги і ГСН Напруга «нульових биттів» (колоколообразни напівперюди різницевої частоти) із середньої крапки послідовно включених резистора R9 і СВІТЛОДІода VD14 надходить на прямий вхід компаратора DA1, на вхід, що інвертує, якого із середньої крапки дільника на резисторах R4 і R5 надходить ста 11 56708 білізована сіткова напруга Компаратор DA1 ці колоколообразни напівперюди різницевої частоти перетворить у прямокутні імпульси, період проходження яких дорівнює половині періоду різницевої частоти При різниці частот мережі і ГСН, близької до нуля, на виході компаратора DA1 може проявитися ефект так називаного «дребезга контактів», що усувається введенням інтегруючого конденсатора С4, підключеного до входу, що інвертує, і виходу компаратора DA1 Конденсатор С4 призначений для демпфірування вихідного сигналу компаратора DA1 при його повільному переключенні, при цьому ВИХІДНІ імпульси компаратора DA1 мають трапецієподібну форму Резистор R6 є навантаженням компаратора DA1 Вихідний трапецієподібний сигнал компаратора DA1 перетвориться в імпульси прямокутної форми за допомогою формирувача-инвертора DD1 - 1 , потім за допомогою ланцюжка, що диференціює, на конденсаторі С5 і резисторі R7 виділяється негативний фронт (спад імпульсу) і з нього за допомогою усилителя-формирувача-инвертора на логічних елементах DD1 -2 і DD1 -3 формується імпульс установки в «0» лічильника, реалізованого на мікросхемі DD3, і тригера DD6 формування сигналу синхронізації по частоті Генератор нормованих імпульсів зібраний на двох інверторах DD2-1 і DD2-2 мікросхеми DD2, резисторі R8 і конденсаторі С6 і генерує нормовані імпульси, період проходження яких дорівнює 2мс З виходу генератора нормовані імпульси надходять на вхід лічильника нормованих імпульсів DD3, зібраному на 16-ти розрядному двоичном лічильнику типу К561ИЕ16 На логічних елементах DD4-1 і DD4-2 мікросхеми DD4 і на логічному елементі DD5-1 виконаний дешифратор, на виході якого з'являється логічний сигнал «1» тільки при надходженні на вхід лічильника DD3 5000 імпульсів Якщо лічильник DD3 відрахує більше 5000 імпульсів, то пройде більше Юсек, тому що 2мсх5000 імпульсів = 1 0 сек Отже, частота «нульових биттів» менше 0,1 Гц і точність порівняння частот мережі і ГСН < 0,1 Гц Якщо імпульс установки в «0» лічильника DD3 буде приходити з частотою, більшої 0,1 Гц, то лічильник DD3 не буде дораховувати до 5000 імпульсів і на виході дешифратора на мікросхемах DD4 і DD5-1 не буде з'являтися сигнал логічної «1» Виходом дешифратора на мікросхемах DD4 і DD5-1 є вихід мікросхеми DD5-1 і, з появою позитивного фронту на цьому виході, тригер DD6 переходить в одиничний стан і сигнал логічної «1» над 12 ходить на вхід мікросхеми DD7-1, що виконує функції «И» Якщо «1» прийшла і з виходу DA-2, то на виході DD7-1 з'являється сигнал логічного «0» В всіх інших випадках на цьому виході присутній сигнал логічної «1» З виходу DD7-1 сигнал надходить на вхід інвертора DD7-2 і при наявності сигналу логічного «0» на вході DD7-2 на виході DD7-2 з'являється сигнал логічної «1», що через дільник на резисторах R13 і R14 включає VT1 Сигнал синхронізації по напрузі формується в такий спосіб Нестабілізована напруга мережі порівнюється з напругою виходу генератора синусоїдальної напруги (ГСН) на компараторі порівняння DA2, реалізованого на мікросхемі К 140 УД 6 Сіткова напруга із середньої крапки дільника напруги на резисторах R1 і R3 надходить на вхід, що інвертує, компаратора DA2 Напруга від ГСН випрямляється дюдним мостом на діодах VD9-VD12, згладжується конденсатором СЗ і із середньої крапки дільника на резисторах R10 і R11 подається на прямої (неинвертуючий) вхід компаратора DA2 На виході компаратора DA2 сигнал логічної «1» з'являється тільки в тому випадку, якщо напруга мережі менше напруги ГСН Ця логічна «1» дозволяє проходження сигналу «синхронізація по частоті» на базу транзистора VT1 через дільник на резисторах R13 і R14 Навантаженням транзистора VT1 є обмотка реле Р 1 , включена в його колекторний ланцюг через контакти перемикача SA1 Крім того, до колектора транзистора VT1 через струмообмежувальний (баластовий) резистор R12 підключений світлодюдний індикатор «синхронізація» VD15, індиціруючий режим роботи пристрою, що заявляється, при якому вихід ГСН підключений до мережі Обмотка реле Р1 зашунтована діодом VD16, що захищає транзистор VT1 від пробою э д с самоіндукції обмотки реле Р1 при його відключенні Реле Р1 своїми контактами КР1-1 підключає вихід ГСН до мережі перемінної напруги 220 В Крім того, реле Р1 своїми контактами КР1-2 переключає вхід підсилювача потужності ГСН на синхронну з мережею напругу, що знімається з обмотки III трансформатора TV1 Таким чином, можна зробити висновок що задача, поставлена в дійсному винаході, вирішена з досягненням технічного результату - спрощення синхронізатора транзисторного генератора синусоїдального сигналу 13 56708 PI « H i Фіг. 2 VD16 14 15 56708 + Un 16 _E8_ DD2-1 R7 DD2-2 DD3 DD4-1 & l t— I C5-T

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Device for synchronization of a generator in voltage and frequency with mains

Автори англійською

Bekirov Eskender Alimovych, Maslikov Anatolii Dmytrovych

Назва патенту російською

Устройство для синхронизации генератора с сетью по напряжению и частоте

Автори російською

Бекиров Эскендер Алимович, Масликов Анатолий Дмитриевич

МПК / Мітки

МПК: H02M 1/08

Мітки: генератора, частоти, напрузі, пристрій, синхронізації, мережею

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/8-56708-pristrijj-sinkhronizaci-generatora-z-merezheyu-po-napruzi-i-chastoti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій синхронізації генератора з мережею по напрузі і частоті</a>

Подібні патенти