Методика проектування пристроїв синхронізації (стр. 6 из 6)
У синхронізаторі використовується режим утримання. Перехідний стан системи, при якому режим биттів переходить із часом у режим утримання або квазисинхронізма, називається режимом захвату. Під смугою захвату розуміють область початкових розстроювань, у якій при будь-яких початкових умовах установлюється режим утримання або квазисинхронізма. Факт існування смуги захвату для ІФАПЧ кожного з каналів синхронізатора є визначальним при виборі припустимого діапазону зміни частот синхронізуємих напруг.
 |
У синхронізаторі застосований КГІ, частота якого лінійно залежить від величини середньої напруги на виході і ІФД, середнє значення напруги на виході якого лінійно залежить від кута зрушення фаз між вхідними сигналами. У силу цього, ІФАПЧ синхронізатора в режимі втримання забезпечує формування на виході ІФД (рис.4.2 г) прямокутних імпульсів, відносна тривалість яких τ21 стосовно періоду 2T1 пропорційна частоті
синхронізуємої напруги 
. Як видно з рис.4.2 б, в, м, ця тривалість одночасно є тимчасовим інтервалом, на який зрушується убік відставання імпульсна послідовність КГІ стосовно імпульсної послідовності ДФІ. Легко бачити, що тимчасовій затримці 
відповідає затримка по фазі на величину 
, (4.4)де ДО1 - коефіцієнт пропорційності, що залежить від коефіцієнтів підсилення елементів ІФАПЧ: КГІ, ІФД, негативного зворотного зв'язку.
Доповненням до періоду є часовий інтервал
(рис.4.2 в), якому відповідає фазовий кут 
(4.5)На цей кут і необхідно зрушувати імпульсну послідовність ДФІ убік відставання, причому для здійснення зрушення досить перенести інтервал
на іншу сторону імпульсів ДФІ (рис.4.2 д, ж, з, к).Задачу виміру кута
, а також зрушення на цей кут відповідної імпульсної послідовності убік відставання вирішують комутатор операцій і пристрій переносу.Комутатор операцій (КО) виділяє один період для виміру кута зсуву
, а другий - для переносу імпульсів відповідної послідовності на цей кут убік відставання (рис.4.3 ж, з). 
Таким чином, на виходах пристроїв переносу в обох каналах виходять імпульсні послідовності синхронізуємих напруг
і 
, зсунуті по фазі убік відставання на кути α1 і α2 - рис.4.3 к. Ці імпульсні послідовності подаються на вихідний імпульсної фазовий детектор (ВІФД), що представляє собою тригер. Тривалість імпульсів на виході ВІФД залежить від фазових співвідношень вхідних імпульсних послідовностей. Тимчасова діаграма роботи ВІФД показана на рис.4.3.При рівності частот
і 
тривалість імпульсу 
на одному виході тригера (паузи - на іншому), буде пропорційна різниці фаз зрушених імпульсних послідовностей напруг 
і . При нерівності частот різниця фаз 
буде безупинно мінятися від 0 до 
за один період ковзання Тск, а на одному виході ВІФД буде наростати від 0 до Т и при =0 стрибком падати до 0 (рис.4.3 в). На іншому виході ВІФД, навпаки, буде зменшуватися від 
до нуля, а при =0 стрибком зростати до Т (рис.4. г). При зміні знака ковзання виходи ВІФД як би міняються місцями. Крім чіткого позначення моменту рівності фаз на вихід ВІФД контролюється знак і величина ковзання.Контроль ковзання здійснюється за допомогою ПКПК і ПКЗК. Один вихід ВІФД підключений до ПКПК, а другий - до ПКЗК. Ці блоки здатні розрізняти знак ковзання, а при припустимому ковзанні - зафіксувати постійний час випередження в момент збігу фаз зрушених по фазі імпульсних послідовностей синхронізуємих напруг. Залежно від знака ковзання, у момент збігу фаз в ПКПК або ПКЗК формуються імпульси, що управляють через схему АБО тиристорний ключ (КТ), що, у свою чергу, управляє включенням вимикача.
Настроєчний генератор імпульсів (НГІ) використається тільки при настроюванні синхронізатора. У формуванні вихідної команди при синхронізації НГІ не бере участь.
4.2 Вибір блоків принципової схеми
У процесі проведення досліджень була перевірена можливість реалізації запропонованих рішень. Для цього був зібраний пристрій синхронізації (макетний зразок).
Розроблювальний синхронізатор призначається для забезпечення включення на паралельну роботу будь-яких типів синхронних генераторів як один з одним, так і з мережею. Обмеження на попередній режим роботи генераторів не накладаються.
Синхронізатор може бути використаний у випадку застосування інерційних вимикачів із часом випередження, більшим 0,2с. У відомих синхронізаторів максимальний кут випередження завжди менше 360. Для такого кута випередження при постійному часі випередження, рівному 0,5с, максимальна частота ковзання, обумовлена з вираження (4.2.1) не перевищує 2Гц.
, (4.6)Ця умова не дозволяє застосовувати у випадку використання відомих технічних рішеннях технологію прискореного пуску й змушує обладнати регулятори швидкості пристроями припасування частоти. Розроблювальний синхронізатор розраховувався з умови, по якому величина кута випередження може досягати 720º, тобто з умови, що максимальна частота ковзання fsmax=4Гц. Синхронізатор призначений для роботи в системах електропостачання із частотою 50 Гц.
При цьому можливий діапазон зміни частот синхронізуємих напруг дорівнює 48 - 52 Гц. Вхідні трансформатори синхронізатора обрані на напругу рівній 230 В. Припустимий діапазон зміни напруги перебуває в межах (0,8 - 1,2) Uном. У випадку включення на паралельну роботу високовольтних генераторів їхнє приєднання до синхронізатора повинне вироблятися через трансформатори напруги.
Закінчення
1. Процес проектування синхронізатора можна представити як процес нагромадження знань про проектовану систему.
2. Інформаційна модель процесу проектування може бути відображена у вигляді розгалуженого графа, вершини якого являють собою знання про створювану систему на даному етапі проекту. Дуги графа інтерпретуються як способи обробки знань.
3. Процес проектування синхронізатора може бути представлений у вигляді ряду фрагментів, частина з яких повинна бути доручена людині, а інша частина комп'ютеру.
4. Людина в процесі проектування формулює мету й завдання проектування. Вона також повинна запропонувати критерії, по яких варто приймати рішення. Комп'ютер повинен проводити оцінку складних ситуацій, використовуючи для цього запропоновані вирішальні правила.
5. При розробці пристроїв автоматичної точної синхронізації варто виходити з того, що при вимірі кутової частоти ковзання й кута між синхронізуємими напругами непрямий метод виміру, заснований на використанні напруги биттів, дає більшу погрішність у порівнянні із прямим методом виміру. Непрямий метод виміру може бути застосований тільки у випадку використання вимикачів генератора з підвищеною швидкодією (tвкл≤0,05с) і тільки в системі електропостачання, електроприймачі яких не критичні до якості споживаної електроенергії.
6. Незважаючи на відносну складність, перевагу варто віддати синхронізаторам, у яких команда на включення вимикача генератора подається з постійним часом випередження.
7. Серед відомих способів одержання постійного часу випередження перевагу, виходячи з вимог точності й швидкодії, варто віддати способу, заснованому на зрушенні по фазі кожної із синхронізуємих напруг убік відставання на кут, пропорційний ковзанню цієї напруги стосовно частоти, загальної для обох генераторів і свідомо більшої кожної із цих частот.
8. Для зрушення по фазі синхронізуємих напруг доцільно використати системи імпульсного фазового автопідстроювання частоти, що працюють у режимі втримання.
9. У зв'язку з тим, що по пропонованому способі одержання постійного часу випередження ωi>ω0, для зрушення по фазі синхронізуємих напруг U1 і U2 варто використати не кути α1 і α2, отримані в системах фазового автопідстроювання частоти, а їхнє доповнення до 360˚.
Література
1. В.Б. Толубко, Б.Т. Кононов, Б.Ф. Самойленко, М.І. Григоров, Електропостачання і електрообладнання військових об'єктів. Частина 2. МО України, 1998.
2. Системы управления электроснабжением и электроприводом, МО СССР, 1991.
3. Залесский А.М. Передача электрической энергии. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1948. - 355 с.
4. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.
5. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, ПА. Илларионов и др. - М.: Энергоатомиздат. - 1985. - 352 с.