Методика проектування пристроїв синхронізації (стр. 4 из 6)

(3.13)

Умова (3.4) означає, що від моменту подачі команди до моменту збігу імпульсів 1́ і 1 залишилося постійне число збігів

Час випередження буде дорівнювати добутку цього залишку на тривалість періоду меншої частоти:

(3.14)

У синхронізаторі при збігу імпульсів 1́ і 3 визначають число збігів

, а потім визначають залишок збігів імпульсів 1́ і 3 і записують цей залишок у лічильник. Зчитування числа, записаного в лічильник, починається з моменту збігів імпульсів 1́ і 2.

Постійний час випередження спрацьовує в момент завершення зчитування залишку

в лічильнику.

3.4 Дискретний спосіб одержання постійного часу випередження

По цьому способі зрівнюються поточні значення різниці фаз, представлені в дискретній формі й обмірювані протягом кожного періоду синхронізуємих напруг, зі збільшенням цієї різниці.

Для визначення величини кута формуються імпульси, що запускають у момент переходу через нуль напруги меншої частоти й що скидають у момент переходу через нуль напруги більшої частоти.

Тривалості імпульсів

відповідно до рис.3.4.1 рівні:

(3.15)

Між моментами

й існує очевидний зв'язок

(3.16)

Відрізки

й еквівалентні величинам поточних кутів зрушення фаз, а різниця між і пропорційна частоті ковзання :

. (3.17)

Рис.3.4.1 Дискретний спосіб формування постійного часу випередження

Постійний час випередження спрацьовує, коли рівні числа у двох лічильниках, один із яких заповнюється із частотою

, а інший - через половину періоду меншої частоти із частотою

.

Порівнюючи число

із числом одержуємо в момент їхньої рівності:

. (3.18)

Зіставляючи (3.4.3) і (3.4.4) знайдемо:

(3.19)

де

- практично постійний коефіцієнт, величина якого може бути обрана рівній часу випередження.

Загальним для кінцево-різницевого, часового, імпульсного й дискретного способів одержання постійного часу випередження є необхідність виміру й порівняння один з одним наступних один за одним інтервалів часу (тривалості відрізків) через що можливий пропуск команди на включення вимикача. Це пов'язане з тим, що можливе таке чергування інтервалів часу, коли команду потрібно подавати не при порівнянні першого із другим, третього із четвертим, п'ятого із шостим і т.д., а при порівнянні другого із третім, четвертого з п'ятим, шостого із сьомим і т.д. Пропуск команди на включення вимикача генератора приводить до затягування процесу синхронізації, що особливо неприємно при малих кутових частотах ковзання.

3.5 Спосіб затримки і зсуву по фазі синхронізуємих напруг

Відзначених недоліків можна уникнути, якщо використати для формування команди на включення вимикача генератора спосіб, заснований на затримці й зсуву по фазі синхронізуємих напруг.

За цим способом необхідно затримати імпульси з меншою частотою проходження на два значення часу, одне із яких більше іншого у два рази. У момент збігу затриманих імпульсів з імпульсами більшої частоти необхідно сформувати нові імпульсні послідовності, перша з яких затримується на час спрацьовування вимикача генератора, а друга - на час, обумовлений обмірюваним часом між затриманими першими й другими, сформованими імпульсами меншої частоти. Затримкою імпульсів на два значення часу досягається їхнє зрушення по фазі убік відставання на кути

й , рівні

, . (3.20)

Затримка імпульсу, одержуваного в момент збігу імпульсних послідовностей напруги більшої частоти й напруги меншої частоти, зрушеного по фазі на кут

, еквівалентна зрушенню по фазі на кут , рівний .

У синхронізаторі виробляється вимір відрізка часу між моментом формування імпульсу, затриманого на час

, і моментом збігу імпульсів більшої частоти зі зрушеними на кут імпульсами меншої частоти. Цьому відрізку часу еквівалентний кут , рівний:

. (3.21)

Команда на включення подається після моменту збігу імпульсів більшої частоти й зрушених на кут

імпульсів меншої частоти через відрізок часу, необхідний для відпрацьовування кута . Величина кута зрушення фаз до моменту подачі команди дорівнює:

. (3.22)

З умови роботи синхронізатора ясно, що

, тобто

и. (3.23)

Вираз (3.23) визначає правило вибору тимчасової затримки знизу. У зв'язку з тим, що величина кута

повинна бути менше 180°, величина повинна бути менше , тобто .

Ця нерівність визначає правило вибору тимчасової затримки зверху. Границя зверху обмежує можливий діапазон кутів включення, а значить і можливих значень

і величинами, обумовленими з наступної нерівності:

. (3.24)

Основний недолік цього способу полягає в складності його схемної реалізації.

Більш простим у реалізації є спосіб, по якому команду на включення вимикача генератора варто подати в момент збігу напруги більшої частоти зі зрушеним по фазі убік відставання напругою меншої частоти.

Підвищити точність відпрацьовування постійного часу випередження можливо, зсовуючи кожну із синхронізуємих напруг убік відставання на кут, пропорційний ковзанню даної напруги стосовно фіксованої частоти, загальної для обох напруг і свідомо більшої частоти кожного з них.

Кут зрушення фази напруги меншої частоти

(рис.3.5.1) дорівнює , а кут зрушення фази напруги більшої частоти дорівнює , де - задана фіксована кутова частота ковзання; K - коефіцієнт пропорційності.