Преобразователь составляющих комплексной величины в электрические сигналы

Преобразователь составляющих комплексной величины в электрические сигналы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ(ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.11.76 (21) 2424144)18-21 с присоединением заявки М- (23) Приоритет— (51) М, К..

G 01 R 27/00

Государственный комнтет ссср по делам нзооретеннй н открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (53) УДК621.314 ,332 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ю. Кнеллер и В. И. Курчавов

Ордена Ленина институт проблем управления (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОИ

ВЕЛИЧИНЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано для измерения и преобразования параметров комплексных величин переменного тока, например активной и реактивной составляющей комплексного сопротивления или коэффициента передачи, в частности для формирования электрических сигналов в виде напряжений переменного тока, амплитуды которых пропорциональны составляющим комплексной величины, которые затем непосредственно измеряются с помощью обычных измерителей скалярных величин или используются для управления.

Известен преобразователь составляющих комплексной величины в электрические сигналы, содержащий последовательно соединенные источник питания и блок формирования сигналов, пропорционального преобразуемой комплексной величине, а также цепь компенсации одной составляющей этого сигнала, которая выполнена в виде последовательного соединения блока с регулируемым коэффициентом передачи, сумматора и нульоргана. Выход нуль-органа подключен к управляющему входу блока с регулируемым коэффициентом передачи, а вход этого блока — к источнику питания. Выходами такого преобразователя является выход сумматора и выход блока с регулируемым коэффициентом передачи 11).

В этом преобразователе из-за неидеальности блоков, например, из-за фазовых нестабильностей статизма цепи компенсации, возникают погрешности преобразования. Эти погрешности определяются первой степенью тангенса угла фазовой нестабильности, причем, если погрешность некомпенсируемой составляющей, представляемой сигналом на выходе сумматора, находится в квадратуре с информативной составляющей этого сигнала, погрешность преобразования компенсируемой составляющей, представляемой сигт5 налом на выходе блока с регулируемым коэффициентом передачи, синфазна с информативной составляющей этого сигнала и к тому же зависит от отношения составляющих измеряемой комплексной величины.

Наиболее близок к предлагаемому преобразователь, содержащий последовательно соединенные источник питания и блок формирования сигнала пропорционального пре661407

20

3 образуемой комплексной величине, а также две цепи компенсации составляющих этого сигнала, каждая из которых выполнена в виде последовательного соединения блока с регулируемым коэффициентом передачи, сумматора и нуль-органа, выход которого подключен к управляющему входу блока с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход блока формирования сигнала, пропорционального преобразуемой величине, подключен ко входам сумматоров цепей компенсации, а входы блоков с регулируемыми коэффициентами передачи соединены с источником питания. Выходами преобразователя являются выходы сумматоров (2).

Недостатком преобразователя является низкая точность преобразования, обусловленная влиянием угла фазовой нестабильности.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь составляющих комплексной величины в электрические сигналы, содержащий источник питания, выход которого соединен с блоком формирования сигнала, пропорционального преобразуемой комплексной величине, а также с первым и вторым каналами компенсации, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных блока с регулируемым коэффициентом передачи, сумматора и нуль-органа, выход которого соединен с другим входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, а другой вход нуль-органа первого канала компенсации через фазовращатель и другой вход нуль-органа второго канала компенсации непосредственно соединены с выходом блока питания, выход блока формирования сигнала, пропорционального преобразуемой комплексной величине, соединен соответственно со вторыми входами сумматоров первого и второго каналов компенсации, введены блок вычитания, один вход которого соединен с выходом блока с регулируемым коэффициентом передачи первого канала компенсации, а другой вход — с выходом сумматора второго канала компенсации; третий вход сумматора второго канала компенсации соединен с выходом блока с регулируемым коэффициентом передачи первого канала компенсации.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит последовательно соединенные источник питания 1 и блок 2 формирования сигнала, пропорционального преобразуемой комплексной величине, а также первую и вторую цепи компенсации составляющих этого сигнала

3 и 4 соответственно. Цепь компенсации 3 выполнена в виде последовательно соединенных блока с регулируемым коэффициентом передачи 5 сумматора 6 (например, суммирующего усилителя),нуль-органа 7, на25

45 пример фазочувствительного детектора, выход которого подключен к управляющему входу блока с регулируемым коэффициентом передачи 5.Аналогичным образом выполнена и цепь компенсации 4, содержащая последовательно соединенные блок с регулируемым коэффициентом передачи 8, сумматор 9 и нуль-орган 10. Выход блока 2 подключен ко входам сумматоров 6 и 9, а входы блоков 5 и 8 подключены к источнику питания 1. Опорный вход фазочувствительного нуль-органа 10 подключен к источнику питания непосредственно, а опорный вход нуль-органа 7 — через 90 -ный фазовращатель !1. Входы блока вычитания 12 подключены к выходу сумматора 9 и к выходу блока 5, соединенного также с одним из входов

cy ÷ìàòoðà 9. Выходами преобразователя являются выход блока вычитания 12 и выход сумматора 6. Сигнал на первом из них определяет реактивную составляющую преобразуемой комплексной величины, а на втором — активную составляющую этой величины.

Преобразователь работает следующим образом.

Сигналы на выходе нуль-органов 7 и 10 воздействуют на управляющие входы блоков с регулируемыми коэффициентами передачи 5 и 8, изменяя их коэффициенты передачи до получения минимально возможного, например, нулевого уровня этих сигналов.

Сигнал на выходе нуль-органа 7 первого контура компенсации

Uã = Кт 3 (Ug.e ) = К (Ц (Ка +

+Q)e 1 ), где К, К, Кт — коэффициенты передачи блока 2, 5 и сумматора 7;

U — напряжение на выходе источника питания 1;

U,; — напряжение на выходе сумматора 6;

<р — угол фазовой нестабильности.

УчитываЯ, что Ка = -(х+ iy), К = jq, К вЂ”вЂ” P, где х, y — активная и реактивная составляющие преобразуемой комплексной величины, р и q — регулируемые величины блоков

8и5, имеем

К U ((q,— y) cos

j .

После отработки сигнала Uq до нуля (или минимума) регулировкой параметра с с(= у — xtgq = y(1 — tg6 tgcp), (1) где tgh = — — тангенс потерь объекта преХ

9 образования, например комплексного сопротивления, а сигналы Ug u Ug на выходе блока с регулируемым коэффициентом передачи

5 и сумматора 6 соответственно

14 = !А Кз = jgUi = jUi у(1 — tgд.tgq>) (2)

U6 = U (— х — jy +10) = — U Х (1+jtgq).

Сигнал на выходе нуль-органа 10 второго канала компенсации

661407

Формула изобретения

Составитель Л. Сотникова

Редактор Б. Федотов Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 2440/43 Тираж 1089 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1- iо = К(о Re (1-/ве / ) = Кiо Re(U1 (— х — jY+

+ p) + Us ) = К q Ui ((р — x) сокр+

+ (q — у) sincp), где К о — коэффициент передачи нуль-органа 1О; 5

Ue — напряжение на выходе сумматора 6.

После отработки сигнала U

1О а следовательно, напряжение на выходе блока 8 и сумматора 9

Ug — — U1 р = x(1+ tg <ð) Ц и

Vg = (р+)< — х — ) Y) = U((xtg V JxtgV)(3) 15

С учетом (2) и (3) сигнал на выходе блока вычитания 12

U,g = Ц вЂ” Ug = U1 Y (j — tg 6 tg гр) . (4)

Как видно из (4), составляющая погрешности преобразования основного параметра у находится в квадратуре к информативной 20 составляющей и пропорциональна квадрату тангенса угла фазовой нестабильности.

Преобразователь составляющих комплексной величины в электрические сигналы, содержащий источник питания, выход которого соединен с блоком формирования сигнала, пропорционального преобразуемой ком- Зо плексной величяне, а также с первым и вто6 рым каналами компенсации, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных блока с регулируемым коэффициентом передачи, сумматора и нуль-органа, выход которого соединен с другим входом блока с регулируемым коэффициентом передачи, а другой вход нуль-органа первого канала компенсации через фазовращатель и другой вход нуль-органа второго канала компенсации непосредственно соединены с выходом блока питания, выход блока формирования сигнала, пропорционального преобразуемой комплексной величине, соединен соответственно со вторыми входами сумматоров первого и второго каналов компенсации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены блок вычитания, один вход которого соединен с выходом блока с регулируемым коэффициентом передачи первого канала компенсации, а другой вход — с выходом сумматора второго канала компенсации; третий вход сумматора второго канала компенсации соединен с выходом блока с регулируемым коэффициентом передачи первого канала компенсации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 572723, G 01 R 27/00, 06.08.75.

2. Карандеев К. Б., Штамберлер Г. Я.

Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока. Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 63.