Аналого-цифровой преобразователь реактивной мощности

Аналого-цифровой преобразователь реактивной мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистииесних

Республин (i i687404 (61) Д9полннтельное K авт. саид-ву о

{51) М. Кл 01 R 21/06 (22) Заявлено 24.06.77 (21) 2500336/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет реуаеретеехньй юетет

СССР ее делам нза5ретеиха и открытий (53) УДК621.317.

784(088 8) Опубликовано 25.09 79. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 28.09.79

Б, B. Султанов, В. М. Шляндин, В. Ф. Бахмутский, P. 3. Шептебань и B. С. Якушев (71) Заявитель

Пенэечский политехнический институт (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ PEAKTHBHOA

МОЩНОСТИ

Изобретение относится к алектроиэме- рительной технике.

Известен цифровой прибор для измерения реактивной мошности, содержаший датчики тока и напряжения, аналоговое устройство умножения тока наЗЫ х и получения произведения тока, напряжения ЯЬЮ (1Л.

Такие приборы для измерения реактивной мошности характеризуются низкой точностью, обусловленной влиянием на резуль- о тат преобразования параметров целого-ряда аналоговых узлов, обеспечение высоких метрологических характеристик которых представляет собой сложную техническую задачу. т5

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство, которое содержит аналоговые запоминаюшие устройства (АЗУ ), переключа30 тель, преобразователь код-напряжения, счетчики, дифференциатор, преобразователь напряжение - код и блок управления, (БУ), причем сигнальный вход одного из АЗУ подключен к одной из входж х клемм прибора, к входу дифференциатора и к одному из входов БУ; сигнальный вход другого

АЗУ соединен со второй входной клеммой прибора управляюшие входы обоих АЗУ связаны с соответствуюшими выходами блока управления; выход первого АЗУ соединен с одним из сигнальных входов переключателя, второй сигнальный вход которого соединен с выходом преобразователя код - напряжение; управляюший вход переключателя подключен к выходу блока управления; выход переключателя связан с входом преобразователя код - напряжение, выход которого соединен с сигнальными входами двух схем переписки кодов, управляюшие входы которых подключены к соответствуюшим выходам блока управления; выходи схем переписки кодов соединены с входами соответствуюших счетчиков, выход одного из счетчиков связан с кодовым входом преобразователя код - напряжение, вход напряжения которого подключен к выходу второго АЗУ; выход дифз 6874 ферендиатора связан с входом блока управления f2).

Процесс преобразования в устройстве тактируется последовательностью управляющих импульсов, вырабатываемых блоком управления, работа которого синхронизирована от входного напряжения U ® по величине его максимальной положительной производной.

Однако в прямом тракте преобразования находятся два аналогичных запоминающих устройства, что снижает точность измерения.

Белью изобретения являегся повышение точности измерения.

1S

Для этого в предлагаемое устройство, содержащее переключатель, преобразователь код - напряжение, дифференциатор, блок управления и два счетчика, вход дифференциатора соединен с входом устройства, выход одного из счетчиков связан с кодовым входом преобразователя код - напряжение, управляющий вход переключателя подключен к выходу блока управления, введены узел выделения периода сигнала, 25 второй переключатель, интегрирующий преобразователь напряжения во временной интервал, генератор опорной частоты, делитель частоты, преобразователь код — часЗО тота, и три ключа, причем один из сигнальных входов переключателя соединен с одним иэ сигнальных входов другого переключателя и с входом дифференциатора, выход последнего подключен ко второму сигнальному входу переключателя, выход которого

35 связан с входом узла выделения периода сигнала, второй сигнальный вход второго переключателя соединен с другим входом устройства, управляющие входы обоих пе40 реключателей объединены между собой, выход второго переключателя связан с сигнальным входом интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал, тактирующий вход которого подключен к выходу узла выделения периода сигнала и к входу блока управления, а параметрический - к выходу преобразователя код - напряжение, выход интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал соединен с другим входом блока управления, управляющие входы всех трех ключей связаны с соответствующими выходами блока управления, сигнальный вход одного иэ ключей связан с выходом генератора опорной частоты и с входом делителя частоты, выход этого ключа подключен к входу счетчика, сигнальный вход другого ключа соединен с выходом дели04 теля частоты, а выход его связан с управляюшим входом преобразователя кодчастота; другой выход делителя частоты подключен к сигнальному входу преобразователя код - частота, выход которого соединен с сигнальным входом третьего ключа, выход последнего связан с входом счетчика.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит дифференциатор

1, переключатель 2 с контактами 2 и

22 и переключатель 3 с контактами 3 и 32 „узел 4 выделения периода сигнала, блок управления 5, интегрирующий преобразователь 6 напряжения во временной интервал, ключи 7, 8 и 9; счетчик 1G и

1 1, преобразователи код - частота 1 2 и код — напряжение 13, генератор опорной частоты 14 и делитель частоты 15.

Одни из сигнальных входов обоих переключателей 2 и 3 объединены между собой и связаны с входом дифференциатора 1 и входом устройства. Выход дифференциатора 1 подключен ко второму сигнальному входу переключателя 2. Второй сигнальный вход переключателя 3 соединен со вторым входом устройства. Управлявшие входы обоих переключателей связаны между собой и с выходом блока управления 5, Выход переключателя 2 подключен к входу узла 4 выделения периода сигнала, выход которого соединен с входом блока управления 5 и тактирующим вхо дом интегрирующего преобразователя 6 напряжения во временной интервал,сигнальный вход которого подключен к выходу переключателя 3, а параметрический - к выходу преобразователя код - напряжение

13. Выход интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал

6 соединен со вторым входом блока управления 5, Управляющие входы ключей 7, 8 и 9 связаны с соответствующими выходами блока управления 5. Сигнальный вход ключа 9 соединен " выходом генера тора опорной частоты 14 и с входом делителя частоты 15. Выход ключа 9 соединен с входом счетчика 1, выход которого связан с входом преобразователя код - напряжение 13. Сигнальный влад ключа 8 подключен к выходу делителя частоты 15, а выход ключа 8 связан с управляющим входом преобразователя кодчастота 1 2, сигналып1й вход которого соединен с другим выходом делителя часто- ° ты 15, а выход с сигнальным входом

687404 ключа 7, выход последнего подключен к входу счетчика 10.

Устройство работает в три такта.

В первом такте по команде с блока управления открыт ключ 8, остальные ключи закрыты, положение переключателей 2 и 3 безразлично. Длительность первого такта Т задается с помошью узла 4 выделения периода, равной полупериоду ис следуемого сигнала. В течение этого вре- 1О мени счетчик li заполняется импульсами выходной частоты генератора опорной частоты У оы, код которого является управляюшим для преобразователя код - напряжение 13. В результате по окончании пер- 15 вого такта в последнем оказывается набранным напряжение где К д„ы — коэффициент преобразования преобразователя код -,напряжение.

2О

В дальнейшем это напряжение исцользуется в качестве образцового в иитегрируюшем преобразователе 6 напряжения во временной интервал. Во втором такте блок

25 управления устанавливает переключатели

2 и 3 в положения 2, 3 . Кроме того, на время, равное длительности выходного информационного интервала преобразователя 6, открывается ключ 8. При этом на вход преобразователя 6 оказывается подключенным сигнал Uц (4), пропорциональный напряжению нагрузки. Время интегрирования преобразователя 6 посредством узла 4 задается равным Т синфазно с полупериодом интегрируемого сигнала О„(+) . По истечении второго такта в управляюшем счетчике цреобраэователя код - частота 12 Фиксируется число

$U (t, с (р 4О д 1 1 ч1 О ы= Ач ц и( где ч, выходная частота делителя частоты;

Х Ц (t)dt — т — выходной информапион1

О

И ный интервал преобра.45 эователя 6; .0 - образцовое напряжение, преобразователя 6;

Ц -средневыпрямленное

P значение сигнала Uu (t) 5о

Учитывая равенство (1), а также и то, что.МО =0„ ° К©„, где Ои - действуюшее значение сигнала Цц Я„ (@ в коэффициент Форьая, можно записать

О„К р 0 мы Каки КА н кыы где k>< коэффициент деления делителя частоты

В третьем такте по команде с блока управления переключатели 2 и 3 устанавливаются в положения 2, 3 также на время, равное длительности выходного информативного интервала преобразователя 6.

Открывается ключ 7. На вход преобразователя 6 при этом оказывается подключенным сигнал Ug(4) „пропорциональный току нагрузки. Ток интегрирования преобразователя 6 задается также равным Ти но сдвигается по фазе относительно полу,ю периода Ug (4) на значение Р 5 =Ч 4 1 где У вЂ” угол сдвига фаэ между кривыми напряжения и тока исследуемого процесса.

Такой фазовый сдвиг достигается за счет того, что на вход узла выделения периода в этом случае подается продифференцированное напряжение UU (). В результате длительность выходного информативного интервала преобразователя 6 в третьем такте определяется как

V со5 г, К„ut Sqn(p () о ИО

« где 0 - действуюшее значение сигнала, пропорционального току нагруз» кие

С учетом равенства (4 ) имеют к© 0,ЙМ dt = —. (4) к

ОКН .В течение этогс времени открыт ключ 7, и выходная частота преобразователя код - частота 12 поступает в счетчик 10. Его функция преобразования имеет вид

Нюр

ПкЧ ЦО о где М р - число в управляюшем счетчике преобразователя 12;

М„- емкость его счетчиков;

- частота следования импульсов, поступаюших на его сигнальный вход.

В данном случае (упр= N4 o = к Дчй К „.к - и дчяЯ) Реэультируюшее число в счетчике 10 йа+ -Х„,„.

С учетом выражений (4) и (5) имеют

««« (СР, Чй u в4ьч, К, «« «« "д«ю V «N« и

Кдр

„ U Uz 5Мпу=К($6) .4Ыа "ДН "му "е

К,р где — . коэффициент

Кдц4 кАьщ Ио К„ пропорциональ ности

З - реактивная мощ- .. ность.

Из выражения (6) видно, что результат преобразования в устройстве зависит лишь от величин K,©>, K« и

АЧ1 о) которые могут быть заданы с абсолютной точностью, и коэффициента преобразования преобразователя код — напряжение, являюшегося образцовой мерой большинства . современных измерительных устройств, Поэтому предлагаемый аналого-цифровой преобразователь реактивной мощности является высокочастотным.

Одновременно с выработкой цифрового эквивалента реактивной мощности схема прибора позволяет считать кодовые эквиваленты средневыпрямленного значения напряжения и период сигнала (число в счетчике 11).

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь реактивной мощности, содержащий переключатель, преобразователь код — напряжение, дифференциатор, блок управления и два счетчика, вход дифференциатора соединен с входом устройства, выход одного из счетчиков связан с кодовым входом преобразователя код — напряжение, управляющий вход переключателя подключен к вызо ходу блока управления, о т л и ч а юш и и с я твм, что, с целью повышения точности, в него введены узел выделения периода сигнала, второй переключатель, интегрирующий преобразователь напряжения во временной интервал, генератор опорной частоты, делитель частоты, преобразователь код частота и три ключа, причем один из сигнальных входов переключателя ,4О соединен с одним из сигнальных входов другого переключателя и с входом диффеО„/ted

Ш ИИПИ Заказ ираж 109О П

Филиал ППП " г. Ужгород, ул. П

687404 8 ренциатора, выход последнего подключен ко второму сигнальному входу переключат&ля, Выход котОрого сВязан с ВхОдОм уз ла выделения периода сигнала, второй сигнальный вход второго переключателя сое- . динен с другим входом устройства, управляющие Входы обоих переключателей объединены между собой, Выход второго пере- . ключателя связан с сигнальным входом интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал, тактирующий

Вход которого подключен к выходу узла выделения периода сигнала .и к входу блока управления, а параметрический - к выходу преобразователя код - напряжений, выход интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал соединен с другим входом блока управления, управляющие входы всех трех ключей связаны с соответствующими выходами блока управления, сигнальный вход одного из ключей связан с выходом генератора опорной частоты и с входом делителя частоты;выход этого ключа подключен к входу счетчика, сигнальный вход другого ключа соединен с выходом делителя частоты,а вы ход его связан с уцравляюшим входом преобразователя код - частота, другой выход делителя частоты подключен к сигнальному входу преобразователя код - частота, выход которого соединен с сигнальным входом третьего ключа, выход последнего связан с входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ковалевская В. И. и др. Энергетические измерительные преобразователи

Л. "Знергия", 1969, с. 89, рис. 3-16.

2. Сб. Автоматические устройства учета и контроля, Ижевск, «Думургия», 1973, с. 114, рис. 1 а.