差频电压.ppt

一、差频正弦波电压的形成,差频电压,两个交流电压当它们之间电压数值相等或接近相等，且这二个电压的频率差接近于零但不等于零时这二个交流电压的差。这个差也称为频差电压、差频电压。,uG＝UMSinωGtuB＝UMSinωBt,uS＝uG－uB＝UMSinωGt－UMSinωBt＝UM（SinωGt－SinωBt）,据三角函数和差化积公式,,,自动并车装置中，最有实际意义的是脉动电压振幅变化的规律。,二、脉动电压的特性,当脉动电压US＝0时，待并发电机电压与电网电压同相位当US＝2UM时，待并发电机电压与电网电压相位差为180,δ角每变化360，待并发电机电压与电网电压重合一次,δ角每变化360所经过的时间称为差频周期或脉动周期，用TS表示。,函数的周期为π，则有,,三、运用Us时并车条件,1.脉动电压US等于零,,2.脉动周期TS足够长,四、脉动电压US存在问题,（代替了电压相等、相位一致）,（满足频差在允许范围内）,三角波差频电压相敏电路,相敏电路的基本功能,将两个频率不同的电压信号，变换成一个仅与它们之间的相位差（δωst）有关的直流电压。相敏电路的输出电压就是三角波差频电压，它与正弦波脉动电压有类似的特性，但它不是通过信号电压相减而获得，而是经过波形变换后进行叠加获得。主要优点输出三角波电压的幅值不受信号电压波形幅值的影响，当δ0时，总能令三角波过0。,①Ux1和Uf1的正半波分别使BG1和BG2导通，R1、R3使晶体管获得一个正向偏压，保证过零瞬间晶体管处于导通或截止的边缘。②D1、D2用来保护晶体管的基极-发射极不至于反向击穿。③D3、D4为温度补偿二极管，利用它们正向压降受温度影响而变化的特点，来补偿BG3基极与发射极之间压降Ube的变化，从而保证Vb不随温度而改变。④电位器Rs用来用来改变Vb对地电压，调试时，Vb对恒定超前时间有很大关系。⑤R7、C1构成低通滤波器；R8、R9、R10以及C2、C3、C4构成双T型选频滤波器。⑥BG3、R11构成射极跟随器，用作阻抗匹配。,五、差频三角波电压的形成,（相敏电路）,逻辑处理,将相位差变换成脉冲占空比宽窄不等的矩形波,鉴相电路,所得差频波与实际的脉动电压同相。,信号处理中其他基本单元,一、两相位鉴别电路,1.相位鉴别原理,通过检测UG与UB、UB’重合先后次序即可判别差频方向。检测差频三角波过零点的先后次序。,2.相位鉴别电路原理,△f＞0UG先与UB重合，后与U’B相重合；△f＜0UG先与U’B重合，后与UB相重合；△f≈0怠速区。,与门,移相重合法鉴别频差正负,频差符号鉴别电路,二、恒定越前时间的获得,恒定越前时间的获得大都采用比例-微分电路，俗称复合微分电路,差频三角波下降部分的方程,当US’0时t的值就是提前发出的合闸脉冲时刻，即,可见这一提前时间t仅与比例系数K值有关，式中负号表示在差频电压等于0前的意思。,恒定超前时间超前时间不随频差、压差而变，是一个固定的数值。在原理上能保证在相位差δ0时使主开关的主触头闭合，应用十分广泛。恒定超前相角合闸脉冲的发出，总是超前δ0一个固定相角（即在差频电压过零前一个固定相角δq2πfStkd，fS允许频差，tkd主开关合闸时间），也不随频差、压差而变，是一个固定的数值。因δq确定后不再改变，而在发出合闸指令后，频差又不可能恰好等于允许频差，使实际的超前时间随实际角频率的大小而改变，不再等于主开关的合闸时间，从而造成主开关的主触头闭合瞬间相位差不再等于0，出现了合闸误差角δs2π（fSS-fsy）tkd。fSS并车时实际频差，fsy计算恒定超前相角用允许频差。可见，采用恒定超前相角的自动并车装置从原理上不能保证主开关主触头闭合时δ0，故应用不多。,将电流过零（i0）的时刻记为t0,i过零时刻比Us比过零时刻提前一时间tq，tq与差频大小无关，只是由电路参数R、C所决定。,根据主开关的合闸时间tkd来选择R、C的数值，使恒定超前时间tqtkdRC。当电平检测器输出突变时，也就是恒定超前时间到来的时刻。,为简化推导，将坐标原点设在三角波的右侧，从原点向左的坐标为负值。因为超前时间总是在-π-0这一段上，因此只分析该段电压与电流的变化规律。,Tq为负值，是因为电流i过零时刻tq比差频电压US过零时刻提前的缘故。,三、最大允许投入差频的检测,1.微分法,通常电平检测器的返回值取在0电平上作检零器使用，这样允许投入条件为,I0即IRIC0,在-π0区域内允许投入最小差频周期的差频三角波方程,通过检测TS的长短实现检测允许投入的差频，只要做到对最小TSmin的检测就可实现对最大允许差频的检测。,差频三角波的周期与三角波的斜率有关。,当电平检测器输入端电平接近于0时,2.积分法,Siemens,电网电压与待并机电压经“同或”门输出矩形波，通过积分电路后，得到一组不等幅的差频三角波。,三角波的高取决于差频周期的大小，差频周期越长积分时间也长，三角波的幅值也就越高。,投入角限制和大频差闭锁,合闸指令在超前时间发出，但是这一段时间所对应的相角应限制在一定范围内才能保证投入的安全。,当δ角限定后，在tq确定后，允许合闸的最小脉动周期Ts就自动地被限制住了。,因为每一相角δ都有确定的脉动电压Us与之对应，因此对相角的测定就可以通过对电压的测定来实现。,由于超前时间的合闸信号在各种频差下都会发出，为了保证合闸信号的输出更可靠，引入了大频差闭锁以使在大频差时闭锁合闸信号。,