Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код

Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Ресйублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<„>855518

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 021179 (21)2780188/18-21 с присоединением заявки Мо— (23) Приоритет

Опубликовано 15.08,81. Бюллетень N9 30

Дате опубликования описания 180881 (53)М. Кл З

G 01 R 21/06

Н 03 К 13/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (З) НЖ . 621. З17.

i.787(088.8) (72) Авторы изобретения

Ш. Ю. Исмаилов, И.М. Абдуллаев, Р.М. АхмедОв и A.Н. Абиев

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ AKTHBHOA МОЩНОСТИ

ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и може.. быть использовано в измерительных информационных системах для преобразования и кодирования информации.

Известен преобразователь активной мощности трехфазной электрической сети в цифровой код, содержащий четыре ан гов " " юча три рбра- 10 зователя напряжения в частоту, источник опорного-напряжения, нуль-орган, триггер, реверсивный счетчик, блок управления направлением счета, четыре элемента И и клапан. В этом устройстве преобразуются напряжения, пропорциональные фазным токам, в частоту импульсов, с помощью двух преобразователей напряжение-частота, которые, управляя аналоговыми ключами, подключенными к источникам образцового и измеряемого напряжений, осуществляют их коммутации ко входу третьего преобразователя напряжениечастота и тем самым на выходе по следнего получаются импульсы с частотой, пропорциональной мгновенному. значению активной мощности, которая кодируется в реверсивном счетчике за время измерения с учетом знака мгновенной мощности 1 .. 36

Недостатком этого устройства является низкая точность.

Известен также преобразователь активной мощности трехфазной элект рической цепи в цифровой код, содержащий пять ключей, три триггера, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, их вторые входы соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с. первым и вторым входами первого (суммирукицего интегратора, третий вход которого соединен с выходом третьего ключа, вход которого соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, а управляющий вход соединен с первым входом первого элемента И и с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом третьего компаратора, первый вход которого соединен с обирай шиной, а второй вход соединен с выходом первого

855518 интегрирующего сумматора, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход нуль-органа соединен с первой шиной входного сигнала, а выход через умножитель частоты соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с шиной запускакщего сигнала, а второй вход через счетчик соединен с выходом второго элемента И и с первым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения $2) .

Недостатком данного преобразователя является узкий частотный диапа- 15 зон.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь активной мощнос-Щ ти трехфазной электрической цепи в цифровой код, содержащий пять ключей, три триггера, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, их вторые входы соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входом первого суммирующего интегратора, третий вход которого соединен с выходом третьего ключа, вход которого соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, а управляющий вход соединен с первым входом первого элемента И и с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом третьего компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход соединен с выходом первого интегрирую- 4 щего сумматора, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход нульоргана соединен с первой шиной входного сигнала, а выход через умножитель частоты соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с шиной запускающего сигнала, а второй вход через счетчик соединен с выходом второго элемента И и с первым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения, введены третий и четвертый сумматоры, элемент ИЛИ; шестой ключ, второй сум- ф) мирующий интегратор, четвертый, пятый и шестой компараторы, третий элемент И и реверсивный счетчик, причем первые входы всех сумматоров соединены соответственно с второй, треть- ей, четвертой и пятой шинами входного сигнала, их вторые входы соединены с вторым выходом источника эталонного напряжения, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с первыми входами четвертого и пятого компараторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первыми входами четвертого и пятого ключей, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами второго суммирующего интегратора, третий вход которого соединен с выходом шестого ключа, первый вход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым выходом третьего триггера, первый вход которого соединен с вторым входом первого триггера, с вторым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения и с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, второго, четвертого и пятого компараторов, вход шестого ключа соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, второй вход третьего триггера соединен с выходом шестого компаратора, первый вход которого соединен с общей шинсй, а второй вход соединен с выходом второго суммирующего интегратора, второй вход третьего элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вторые выходы первого и третьего триггеров соединены соответственно с третьими входами первого и третьего элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит шесть ключей

1-6, три триггера 7-9, шесть компараторов 10-15, четыре сумматора 1619, генератор 20 пилообразного напряжения, два суммирующих интегратора 21 и 22, источник 23 эталонного напряжения, три элемента И 24-26, генератор 27 тактовых импульсов, нуль-орган 28, умножитель 29 частоты, счетчик 30, элемент ИЛИ 31, реверсивный счетчик 32.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сигнала "Пуск" с шины запускающих импульсов на вход элемента И 25 поступает разрешающий сигнал от триггера 8.

Первый же импульс от умножителя

29 частоты через элемент И 25 запускает генератор 20, выходной сигнал которого поступает на соответствующие входы компараторов 10, 11, 13, L4 и через аналоговые ключи 1, 2, 4, 5 на первые и вторые входы сумми 855518

15 чений

0„(т, ) =к„и (т„) =ко(20

25 рующих интеграторов 21 и 22. Ключи 1, 2, 4, 5 управляются выходными сигналами соответствующих компараторов

10, 11, 13, 14, на другие входы котарых от сумматоров 16-19 поступают напряжения соответственно:

U„(t) = UAc (t) + USA(t) + Vo (1а)

0,() = UW (t) + Uig (t) + Vo (lб)

u>(t) = uAc(t) - u;A ()+ Ч„ (1в)

U4(t) = USc (t) "„.g ()+ Vo (1i) где U с(t ) и U bc (t ) — напряжения, пропорциональнйе линейным напряже.ниям, U„. (с) и U;> (t) — напряжения, пропорцйональные токам фаз А и В соответственно, Vo — стабильное напряжение положительной полярности.

Выходные напряжения суммирующих интеграторов 21 и 22 достигают эна"1 tg

) KKtdt 1 K„tdк) (2а)

0 +4 )

) Кддбд+) K„«t) (2б)

0 0 где Т 6. — интервал времени, соответствующий большему из t„, t>, t>, t4, КЛ вЂ” коэффициент линейного напряжения °

Интервалы времени t„, с, t> и t4 определяются промежутками времени между моментами запуска генератора пилы

20 и срабатываний соответствующих компараторов 10, 11, 13 и 14:

U1(t)() кл (За) оа(к )

Кд (Зб)

0ь(Ъ) к (Зв)

U4,(< 40 кл (Зг) кт где t = — — моменты измерения мгноМ венных значений напряжений uÄ (t), U (t) U (t) и U4(t) М вЂ” количест- 45 во внутрипериодных измерений> T — пе« риод измеряемых сигналов, К вЂ” индекс, К = 1-М.

К концу интервалов времени

С, t4 соответствующие аналоговые ключи 1, 2, 4 и 5 размыкаются и тем самым прекращается поступление напряжения генератора 20 пилы на входы суммирующих интеграторов 21 и 22. К концу интервала времени Т выходной сигнал логического элемента ИЛИ 31 перебрасывает триггеры 7 и 9 и возвращает генератор 20 пилы в исходное состояние. Выходные импульсы триггеров 7, 9 замыкают ключи 3 и б, и g) на третьи входы суммирующих интеграторов 21 и 22 поступает постоянное напряжение Ч00 отрицательной полярности. При этом выходные напряжения суммирующих интеграторов 21, 22 иэ- Я меняются в обратном направлении по закону

М

e„(t) =, (т д)- „„ vÄdt; (4 )

6О.() =6 (тк ) -К „),) d t (4б)

В моменты перехода выходных напряжений суммирующих интеграторов 21 и 22 через нуль срабатывают компара" торы 12 и 15, перебрасываются триггеры 7 и 9 в исходное состояние и тем самым ключи 3 и б размыкаются и прекращается поступление постоянного напряжения на входы суммирующих интеграторов 21 и 22. Интервалы времени

T„ и Т, соответствующие длительностям второго такта интегрирования на К-ом шаге квантования, определяем ,из уравнений (4) с учетом e„.(t)

o„ e>(t) = о, т.е.

1К

6„(т„б) - К„„3 Voc d t = Î (5a) е (т, ) - к „ vÄ dt = 0 (5б) о откуда с учетом выражений (2) и (3) получаем

Тк 2к V Ku (t Ä) + u<(t„)) (ба) л ОС

То.к - "2:. j" К + U (кК) (бб)

2" л Ч0 к 4 к

С учатом длительности шага квантования и выражений (1), из (б) получаем

1 Г (t

7 „- „ (ода (t„)+ о(д(кк)+об)+

+ (о (t„) + ц д (кк)д v,) ) (7а)

UAc(t„) U1A (ta)+Vo

+gut (tK) — о;а(кк)+оо) ) (7б) Мгновенное значение активной мощности пропорционально разности временных интервалов д Тк т.е. антк = )т к - так)

С учетом выражений (7) для дт< получаем:

27К (UAc(tc) U;K(t„) +

"лЧоь

+ Ue,c (t)(,) U„.g (t „) Vo (U>A(ty.)

+ о„а(кк))) (8)

Интервал времени д Тк заполняется импульсами с частотой fo< от генератора 27 и записывается в реверсивный счетчик 32. Направление счета последнего зависит от того, какой из компараторов 12 и 15 сработал первым, что определяется с помощью триггеров 7 и 9 и элементов И 24, 26. Если мгновенная мощность имеет положительный знак, то Т„ > Т0, реверсивный счетчик 32 работает в режиме

855518

50 сложения, а в случае, когда мгновен ная мощность имеет отрицательный знак, то Т„ (Т к и реверсивный счетчик работает в режиме вычитания.

Таким образом, эа время интегрирования Тид =и. Т на реверсивном счетчике фйксируется количество импульсов, пропорциональное активной мощности трехфазной электрической цепи.

Формула изобретения

Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код, содержащий пять ключей, три триггера, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, их вторые входы соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами первого суммирующего интегратора, третий вход которого соединен с выходом третьего ключа, вход которого соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, а управляющий вход соединен с первым входом первого элемента И и с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом третьего компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход соединен с выходом первого интегрирующего сумматора, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход нуль-органа соединен с первой шиной входного сигнала, а выход через умножитель частоты соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с шиной запускающего сигнала, а второй вход через счетчик соединен с выходом второго элемента И и с первым син-. хронизирующим входом генератора пилообразного напряжения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в !

5 !

О

45 него введены третий и четвертый сумматоры, элемент ИЛИ, шестой ключ, второй суммирующий интегратор, четвертый, пятый и шестой компараторы, третий элемент И и реверсивный счетчик, причем первые входы всех сумматоров соединены соответственно с второй, третьей, четвертой и пятой шинами входною. сигнала, их вторые входы соединены со вторым выходом источника эталонного напряжения, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с первыми входами четвертого и пятого компараторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первыми входами четвертого и пятого ключей, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами второго суммирующего интегратора, третий вход которого соединен с выходом шестого ключа, первый вход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым выходом третьего триггера, первый вход которого соединен с вторым входом первого триггера, с вторым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения и с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, второго, четвертого и пятого компараторов, вход шестого ключа соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, второй вход третьего триггера соединен с выходом шестого компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход соединен с выходом второго суммирующего интегратора, второй вход третьего элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вторые выходы первого и третьего триггеров соединены соответственно с третьими входами первого. и третьего элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР гг 347906, кл. G 01 R 21/00, 21.10.70.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2449578, 30.0б.78.

855518

Составитель Т. Ераснова

Редактор К. Волощук Техред Ж. Кастелевич Корректор С. Корниенко

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6898/62

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4