Блок синхронизации генераторов бсг в системе «Ижора - м»
Блок входит в состав СУ СЭЭС «Ижора-М» и предназначен для включения СГ на параллельную работу методом точной синхронизации с предварительной автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте сети.
Блок выдает сигнал на включение автомата при:
разности напряжений U ≤ 0,12 Uном;
разности частот 0,2 Гц ≤ f ≤ 0,6Гц;
угле сдвига фаз φ ≤10º.
Элементной базой блока являются микросхемы, которые включают в себя логические элементы, генераторы импульсов, счетчики, дешифраторы, триггеры и т.д.
Рисунок 3 – Функциональная схема блока синхронизации БСГ
Напряжение работающего генератора G1 подается на трансформаторы TV1 и TV3, а подключаемого генератора на TV2. Напряжение с TV3 подается на узел питания УП. С выходов трансформаторов TV1 и TV2 напряжение поступает на вход узла УСН сравнения напряжений и входы формирователей Ф1 и Ф2.
При U > 0,12 Uном с выхода узла УСН поступает запрет на синхронизацию в виде логического нуля.
Формирователи Ф1 и Ф2 предназначены для получения импульсов двух видов: коротких и длинных с продолжительностью, равной половине периода напряжения генератора. Длинные импульсы поступают на вход узла синхронизации УС, а короткие на узел подгонки частоты УПЧ.
Квантовый генератор UZ вырабатывает импульсы стабильной частоты 100 кГц, которые после триггера DТ, выполняющего роль делителя частоты, с частотой 50 кГц поступают на УС и УПЧ. Узел уставки УУ устанавливает все триггеры БСГ в исходное состояние при включении блока.
УПЧ вырабатывает сигналы на увеличение или уменьшение частоты подключаемого генератора, а при допустимой разнице частот выдает логическую единицу, поступающую на вход узла УС. УС выдает сигнал на включение автомата генератора при условии, что U, f, φ находятся в установленных пределах. Для повышения надежности используются два блока БСГ, выходы которых включаются последовательно (схема совпадений).
Устройство синхронизации генераторов усг-35 в системе «Ижора»
Устройство синхронизации УСГ-35 входит в состав системы «Ижора» и предназначен для включения генераторов на параллельную работу методом точной синхронизации с автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте работающего. Устройство подключается к сети и синхронизируемому генератору через измерительные трансформаторы напряжения.
В состав устройства УСГ-35 входят:
трансформаторно-выпрямительный блок ТВБ;
основной канал синхронизации ОКС;
резервный канал синхронизации РКС;
блоки подгонки частоты БПЧ1 и БПЧ2;
блок развода генераторов БРГ;
схема совпадения СС.
Рисунок 4 – Функциональная схема устройства УСГ-35
Резервный канал синхронизации устройства УСГ-35. Предназначен для контроля выполнения всех условий синхронизации и состоит из трех основных узлов:
контроля разности напряжений;
контроля разности частот;
контроля угла рассогласования напряжений.
Узел контроля разности напряжений построен на триггере Тr 1 Шмитта. Если разность напряжений не превышает установленного значения, узел разрешает синхронизацию.
Узел контроля разности частот построен на триггере Тr 2 Шмитта, на вход которого поступает напряжение (Us2+Us2’). Этот узел обеспечивает постоянство времени опережения при любой допустимой разности частот. При частоте fs<fs доп узел выдает разрешение на синхронизацию.
Узел контроля угла рассогласования напряжений контролирует этот угол косвенно по напряжению Us1 огибающей. Если угол рассогласования φ ≤ 10º, то узел разрешает синхронизацию.
Симметричный триггер TrC1 служит для проверки выполнения всех условий синхронизации. На его вход подаются выходные напряжения триггеров Tr1 и Tr2 и напряжение Us1 узла контроля угла рассогласования. Если все три условия выполняются одновременно, с выхода триггера TrC1 через выходной усилитель ВУ поступает сигнал на включение реле KV1, контакты которого включены в цепь включающего электромагнита генераторного автомата.
Рисунок 5 – Функциональная схема резервного канала синхронизации устройства УСГ-35
Принципиальная схема резервного канала синхронизации представлена на рис. 6. По окончании пуска РДГ формируется сигнал «Готов к приему нагрузки». По этому сигналу в схему резервного канала синхронизации от источника постоянного тока подается напряжение питания 12 и 24 В, и напряжение смещения 3 В. При этом образуется цепь заряда конденсаторов С1 и С1: «+»12 В – диод VD6 – переход эмиттер – база транзистора VT1 – резистор Rб1 – конденсаторы С1 и С1 - резистор R3 – «-»12 В. Зарядный ток конденсаторов кратковременно удерживает триггер Tr1 в опрокинутом состоянии, когда VT1 открыт, а VT2 – закрыт.. Коллектор транзистора VT2 приобретает отрицательный потенциал, поэтому транзистор VT6 открывается током базы по цепи «+»12 В- переход эмиттер-база транзистора VT6 – R6 – Rк2 - «-» 12 В. Симметричный триггер TrC1 автоматически устанавливается в исходное состояние, при котором VT6 открыт, а VT5 закрыт. Открытый VT6 шунтирует вход составного транзистора VT7 – VT8, поэтому оба транзистора закрыты,а реле KV1 обесточено.
По окончании заряда конденсаторов С1 и С1 триггер Tr1 возвращается в исходное состояние, а триггер TrC1 продолжает оставаться в прежнем состоянии. Открытое состояние VT6 поддерживает ток базы через резисторы Rс1 и Rк5.
Входным сигналом узла контроля разности напряжений являются линейные напряжения сети и подключаемого генератора Uа1с1 и Uа2в2, которые понижаются, выпрямляются, фильтруются, а затем сравниваются. Если величина U достаточна для опрокидывания триггера Tr1, то на симметричный триггер поступает сигнал запрета на синхронизацию, так как восстанавливается цепь тока базы транзистора VT6 через R6 и Rк2.
Для контроля разности напряжений генераторов используется схема сравнения на резисторах R1, R2 и R5, R6 (блоки 1, 2). На резисторы R5 и R6 подаются выпрямленные диодами VD16, VD17 и VD22, VD23 напряжения, пропорциональные линейным напряжениям Uа1с1 и Ua2b2 генераторов. Алгебраическая сумма напряжений UR5 и UR6, действующих встречно, приложена к входу выпрямителя UZ1. Если напряжения генераторов одинаковы, то напряжения UR5 и UR6 взаимно компенсируются, поэтому напряжение на выходе выпрямителя U = UR5 - UR6 = 0. При неодинаковых напряжениях генераторов полярность напряжения U зависит от того, какое из напряжений (UR5 или UR6) больше. Напряжение U является входным для триггера Tr1 и должно иметь одну полярность, которую обеспечивает выпрямитель UZ1.
В узле контроля разности частот входным напряжением является напряжение биения Uа1а2, которое выпрямляется, а затем фильтруется.
Рисунок 6 – Принципиальная схема резервного канала синхронизации
В узле контроля разности частот на резистор R7 подается выпрямленное диодами VD7 и VD8 напряжение Us2 огибающей, пропорциональное напряжению биения Ua1a2 первичной обмотки трансформатора TV2. С помощью конденсатора С2 и резистора R8 напряжение Us2 преобразуется в суммарное напряжение (Us2 + Us2), поступающее на вход триггера Тг2. При положительном входном сигнале транзистор VT3 открыт, а транзистор VT4 закрыт, конденсатор C1 заряжается током базы транзистора VT6. При изменении полярности входного сигнала транзистор VT3 открыт, а транзистор VT4 закрыт, конденсатор C1 заряжается
В узле контроля угла рассогласования на делитель напряжения R1-R2 блока 2 подается напряжение Usl биения, полученное с помощью диодов VD9, VD10 и конденсатора С6. При угле рассогласования напряжений > 10° напряжение Usl достаточно для пробоя стабилитрона VD32, вследствие чего узел выдает запрет на синхронизацию.
В качестве выходного усилителя ВУ использован составной транзистор VT7-VT8. Напряжение на его вход поступает с коллектора транзистора VT6, т. е. с правого выхода триггера TrC1. В выходной цепи транзистора VT8 включено реле напряжения KV1, замыкающие контакты которого находятся в цепи включающего электромагнита генераторного АВ.