Методика проектування пристроїв синхронізації (стр. 3 из 6)

. (2.4)

Використання синхронізаторів з постійним кутом випередження може бути виправдано тільки у випадку застосування швидкодіючих вимикачів.

Складність схемної реалізації пристроїв синхронізації з постійним часом випередження пов'язана з необхідністю формування команди зі змінним кутом випередження, величина якого залежить від фактичної швидкості ковзання.

2.2 Вибір способу виміру частоти ковзання

Точність обробки постійного часу випередження визначається точністю виміру кута δ між синхронізуємими напругами й точністю виміру частоти ковзання ω_s.

У застосовуванні у цей час в пристроях синхронізації для виміру величини δ і ω_s часто використовується так званий непрямий метод виміру, заснований на використанні огинаючої напруги биття U_s (t). Миттєве значення напруги биття u_s (t) дорівнює різниці миттєвих значень синхронізуємих напруг u₁ (t) і u₂ (t):

. (2.5)

У випадку, коли U₁=U₂=U, представимо (2.5) у вигляді:

. (2.6)

Величина огинаючої напруги биття U_s (t) визначається з (2.6) і дорівнює:

. (2.7)

Використовуючи (2.7), можливо визначити як частоту ковзання ω_s, так і поточний кут зрушення фаз δ. Дійсно, інформацію про величину ω_s несе в собі час T_s між моментами проходження через нуль огинаючих биттів. Визначивши період биттів T_s і обчисливши величину

, одержують частоту ковзання f_s і далі швидкість ковзання ω_s. Величина кута зрушення фаз визначається зі співвідношення:

, (2.8)

з якого видно, що по величині напруги биттів можна побічно судити про величину кута зрушення фаз.

Однак непрямому методу виміру параметрів синхронізації ω_s і δ властиві помилки, що особливо сильно проявляються тоді, коли U₁≠U₂, тобто тоді, коли огинання биттів через нуль не проходить, у зв'язку із чим важко визначити як період биттів T_s, так і встановити однозначний зв'язок між величинами δ і U_s.

Запропоновано для визначення параметрів синхронізації використати прямий метод виміру, заснований на вимірі часу між моментами проходження через нуль синхронізуємих напруг. Викладені основні способи формування команди на включення вимикача генератора, засновані на використанні прямого методу виміру.

3. Способи одержання постійного часу випередження

3.1 Кінцево-різнісний спосіб

По цьому способі команду подають у момент часу, коли поточне значення кута зсуву фаз стає рівним розрахунковому значенню, тобто тоді, коли виконується наступна рівність:

. (3.1)

Перейдемо від диференціального рівняння (3.1) до кінцево-різнісного рівняння:

, (3.2)

де

й - два послідовні значення кута, виміряні через час, рівний періоду меншої частоти .

Увівши позначення

запишемо (3.2) у вигляді:

. (3.3)

З (3.3) видно, що якщо сформувати команду в момент часу, коли поточне значення кута

стане рівним розрахунковому, певному з рівності:

(3.4)

то тим самим буде отриманий постійний час випередження.

3.2 Часовий спосіб одержання постійного часу випередження

По цьому способі порівнюють між собою тривалості

й двох послідовних відрізків часу між імпульсами, сформованими на початку періоду синусоїдальних напруг мережі й генератора.

У системі відліку імпульсів великої частоти

величини кутів і , що відповідають відрізкам часу й , рівні:

. (3.5)

Кутова частота ковзання

дорівнює:

(3.6)

Час випередження визначається в такий спосіб:

(3.7)

Для формування команди часом випередження

, рівним часу включення , необхідно, щоб величина визначалася зі співвідношення:

. (3.8)

Відповідно до умови для одержання постійного часу випередження необхідно послідовно визначати тривалість відрізків

і й порівнювати їх один з одним. У реверсивному лічильнику необхідно записати число , пропорційне , і зчитувати число протягом відрізка часу із частотою проходження імпульсів у раз більшої, ніж частота запису.

Якщо після закінчення часу

зчитування числа не закінчено, то повинна подаватися команда на включення вимикача генератора.

3.3 Імпульсний спосіб одержання постійного часу випередження

Постійний час випередження можна одержати, формуючи в момент переходу через нуль синусоїдальних напруг керуючі, основні й допоміжні імпульси (рис.3.8).

Рис.3.3.1 Імпульсний спосіб одержання постійного часу випередження.

Керуючі імпульси 1, 1́ прив'язані по фазі до нуля синусоїди, основні імпульси 2, 2́ своїм переднім фронтом прив'язані до переднього фронту керуючих імпульсів, а допоміжні імпульси 3, 3́ своїм переднім фронтом прив'язані до заднього фронту основних імпульсів 2, 2́. Основні й допоміжні імпульси мають однакову тривалість

Пакет імпульсів більшої частоти своїм керуючим імпульсом 1́ насувається на пакет імпульсів меншої частоти з боку заднього фронту допоміжного імпульсу 3. Збігу імпульсів 1́ і 3 використовуються для оцінки різниці частот, а збігу імпульсів 1́ і 2 - для одержання постійного часу випередження. Оцінка ковзання, як і в синхронізатора з постійним кутом випередження, виробляється по числу збігів N імпульсів 1́ і 3. Для N справедлива рівність:

(3.9)

У процесі синхронізації значення

й змінюються не більше ніж на 5% у порівнянні з номінальним значенням, у зв'язку із чим добуток можна вважати величиною постійної й рівної К. У зв'язку із цим число збігів є функція тільки частоти ковзання:

(3.10)

Умова на виконання синхронізації

з врахуванням (3.11) формується так:

(3.12)

Постійний час випередження відпрацьовується в момент чергового збігу імпульсів 1́ і 2 за умови, що число попередніх збігів дорівнює: