Микропроцессорные синхронизаторы с вычисляемым углом опережения

Микропроцессорные синхронизаторы с вычисляемым углом опережения

Микропроцессорные синхронизаторы АС-М и Спринт являются цифровыми моделями аналоговой измерительно-преобразовательной функциональной части СА-1.

Синхронизатор Спринт содержит времяимпульсный преобразователь угла сдвига фаз, аналогичный используемому в СА-1, из-за чего в области малых скольжений замер не выполняется. Способ получения угла между ЭДС генератора Е_Г и напряжением шин U_Ш  основан на фиксировании переходов мгновенных значений е_Г и u_Ш через нулевые отметки. При этом длительность импульсов напряжения U_Ф с прямоугольной формой кривой равна времени несовпадения по знаку мгновенных значений и пропорциональна углу сдвига фаз между ними δ (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 –   Времяимпульсный способ получения угла между ЭДС генератора  и напряжением шин

Особенностью измерительного органа синхронизатора Спринт (в отличии от аналогового СА-1) является использование для формирования времяимпульсного сигнала времени совпадения по знаку мгновенных значений е_Г и u_Ш, отображающего угол π–δ. Времяимпульсный сигнал U_Ф преобразуется в числоимпульсный, затем в двоичный код. Из цифрового сигнала об угле численным дифференцированием формируются сигналы о частоте скольжения синхронного генератора и ускорения его вращения. Функциональная схема измерительной части синхронизатора Спринт представлена на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Функциональная схема измерительной части синхронизатора Спринт

  В синхронизаторе АС-М уже не содержит времяимпульсный преобразователь угла сдвига фаз, а используется частотно-независимый способ вычисления угла сдвига фаз.

Недостатки синхронизаторов типа АС-М и СПРИНТ.

·  Произошел переход на новую элементную базу без изменения функциональности, при этом наследуются недостатки аналогового синхронизатора СА-1.

·  Синхронизатор Спринт не позволяет осуществлять «подгонку» напряжения генератора и сети.

Микропроцессорный синхронизатор АС-М2

Микропроцессорный синхронизатор АС-М2 так же являются цифровой моделью аналоговой измерительно-преобразовательной функциональной части СА-1. Однако отличается от своих предшественников более совершенным измерительным органом. Улучшения в измерительном органе касаются  способа замера частоты. Схема датчиков частоты  и напряжений показана на рисунке 1.6. 

Рисунок 1.6 –  Упрощенная схема замера частоты (а) и напряжения АС-М2 (б)

Рисунок 1.7 –  Графики, иллюстрирующие принцип измерения угла  сдвига фаз в синхронизаторах типа АС-М и АС-М2

Расчет частоты генератора, частоты сети основан на измерении периодов напряжения генератора и сети. Для измерения периода используется 16-разрядный счетчик микроконтроллера с тактовой частотой 1,25 МГц (в АС-М2). На вход счетчика от компаратора поступают импульсы, передние фронты которых совпадают с моментами положительных переходов через ноль.

Расчет угла между ЭДС генератора и напряжением шин производится согласно выражению:

,

где ,  - значения счетчика (рисунок 1.6 а) в моменты переходов мгновенных значений  и . Считываемые производится воздействием на входы прерываний  прямоугольными импульсами  и  (рисунок 1.7).

АС-М2 так же осуществляет проверку отклонения текущего значения угла от прогнозируемого значения. Прогнозируемое значение угла вычисляется на основании измерений, сделанных в момент времени, предшествующий текущему на определенный интервал времени. Проверка данного условия позволяет контролировать правильность расчета угла опережения.