Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код
Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике Целью изобретения является расширение частотного диапазона повышение точности и помехоустойчивости Поставленная цепь достга ется тем что в преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код содержащий двухканальный источник 1 эталонного напряжения суммирующий интегратор 2 аналоговые ключи 3, 4 5 6 7 пороговый элемент 8, четыре триггера 9 10 11 22 два пассивных сумм орд 30 31 нуль-орган 18 умножитель частоты 19 логический элемент 2И 20, двоичный счетчик 21 логический элемент 2И-НЕ 16 генератор 23 стабильной частоты, логический элемент ЗИ 24, двоично-десятичный счегчик 25, дополнительно введены два пороговых элемента 12 13, два интегратора 14 15 четыре аналоговых ключа 26-29 1 ил (Л С
((1к11 .r!(I(1 (.l И (.(!I((ЛГ ЛИ(: (и II КИ
РI СI(УЬПИК (s()5 С 01 R 21/133
I ОсудАРстпв(-(ныЙ КОмит(.т
IIO ИЗОБРГ (FIIVI(IM И 01КРЫ ТИЯМ (II и r K(IT cccP
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о (ф
О
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4298663/21 (22) 31.08.87 (46) 15.10.91. Бюл. N. 38 (71) Азербайджанский институт нефти и хил1ии им. M.Àçèçáåêoâà (72) И.М.Абдуллаев, А.Н.Абиев и Ф.Г.Агаев (53) 621.317.016.24 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 739736, кл, Н 03 К 13/20, 1978.
Авторское свидетельство СССР
1597759, кл. G 01 R 21/133, 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ
MOlH,HOCTVl ТРЕ ФАЗНОЙ 3J1EKTP(14t—
СКОЙ ЦЕПИ В ЦИФРОВОЙ КОД (57) Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике. Целью изобретения является расширение часто(ного
Изобретение относится к цифровой электроиэмерительной технике и может быть использовано в измерительно-информационных системах для преобразования и кодирования информации, Цель изобретения - расширение частотного диапазона, повышение точности и помехоустойчивости
На чертеже представлена структурная электрическая ссемл преобразователя активной мощнос(и трехфазной электрической цепи в цифровой код.
Преобразователь содержи1 двухполярный источник 1 эталонног(1 напряжения, суммирующий интегратор 2. первый 3. 4, второй 5, третий 6 7 r nr(! (и н(.риь(й пороговый элемент R, 1(пи(-н1 9 (((,р.!. 1(((ретий
11 триг(еры, второ(1 12 а1 10 гч1 1(ппрпго„., SU ÄÄ 1684709 A l диапазона. повышение точности и помехоустойчивос((1. Поставленная цель доссигается тем, что в ппеобразова(ель активнои
Moùнос Tи трехфаз ной элpK T ð(1÷pской цепи в цифровой код, содержащий двухканальный источник 1 эталонного напряжения, сумл1ирующий интегратор 2, анало(овь(е ключи 3, 4, 5. 6. 7, пороговый элемент 8, четыре триггера 9. 10. 11, 22, два пассивных сумме1ора 30. 31. ((уль-opган 18, умножитель частоты 19. ло(ическ(1й элемент 2И
20, двоичныи счетчик 21, логическии элемент 2И-НЕ 16, генератор 23 стабильной частоты, логический элемент ЗИ 24, двоично-десятичный сче(чик 25, дополнит(. лы(о введены два пороговых элемента 12. 13, два интегратора 14. 15, четь(ре аналоговых кл(оча 26-29. 1 ил, вые элементы, первый 14 и второй 15 интеграторы, логический элемент 2И-НЕ 16, генератор 17 импульсов, нуль-орган 18, умножитель 19 частоты, логический элемент
2И 20, счетчик 21, четвертый триггер 22, генератор 23 стабильной частоты, логический элемент ЗИ 24, двоично-десятичный счетчик 25 с цифровой индикацией, четвертый, пятый, шестой, седьмой ключи 26-29, первый и второй пассивные сумматоры 30, 31, шины 32, 33 измеряемых фазных напряжений. шины 34, 35 измеряемых линейных токов.
Шины 32, 33 измеряемых фазных напряжений соединены с первыми входами первого 3 и третьего 7 кл,очей, выходы которых подключены к первому и пятому входам суммирующего интегратора 2, соединенного
168 > 709 вторым и четвертым входами со Biopvvtt выходами первого 4 и Третьсго 6 ключей, вторые в од» которых г>од> .л>оч;tlbl к отрицательному вь>воду двухполяр»п>о источника 1 эталонного напряжения Lt первым входам пассивных сумматоров ЗО, 31. В1оРЫЕ ВХОДЫ ПЕРВОГа И ВТОРОГО Па СHB»t>X султтлаторов 30, 31 саед lttettt.-t с шинами 34, 35) измеряелlh>x ли«ейных таков. а их выходы
«epåç четвертый и шестой ключи 26, 28 подключены K перв,lf1входам первого и второго
L1ttTel раТороВ 14, 15, соедин )««ых выходами через второй Lt третий пороговые элелтенты 12, 13 с перв >ra«Bxo tat>L> второго и третьего 1риггеров 10, 11 соответственна.
Положительный вылод источника 1 э1алo>I
>toro на»р5>)ксни5> сopд>1«е«>!I>pз агар; и к >K) > 5 f. третьим входом L1>l tel 5);llupа 2, а те1)ез пят».>1 и r,e.!û1r)ll кл>а «; 2>, 29 с
>tePBl IML1 вхоДа>111 IlcPPo .> Ll . >с)1)>)> 1«>:I рагоров 14, 15. 11уль-арга«18, >.е "д.;»".>I»i:itl входом с таиной,)3 _#_at>eplleMI Ix (I аз«> lx I>a
«ряже«ий, вь>ходал1 подключен через умнажитель 19 час о1ы, логическ>.тй a>EP>1elt1 2И
20, счетчик 21 импульсов к парному входу четвертого триггера 22, вторым входам соединенного с шиной "Пуск". Выход чет вертог) 1риггерл 22 падклю >е« t: вторим входам вта:ol а и трет ьего ттвтt герон 10, 11, i> r )ра>>у входу логическа о элемента 2И 20. у«равляк)щим входам >етверто>а и шестого кл>очей
26, 28, второму входу >tort> >ecvаго лел>е«га
311 24, входу сброса двоична-дссят>1 >5>а)га счетчика 25 с цифровой индилацией, Выход
cyrsvt>pytotttего и5>тегратара 2 через первый
fIuporoIE»Iй элет>енг 8, пеГ)т>ь "l! риггер 9 соеди«ен с перт>ь»1 т>хада»1:ла> ичаскага алел>с«та ЗИ 24 Ll входом ут>рапlле«ия второго клгоча
5, Первый выход второ>о тригтерл 10 саед>1нен с входами управления l)ept)oro 3, 4 и пятого 27 ключей, Первый вь>ход третьего триггера 11 падкл>о >е«к входам упрлвле«»я третьего 6, 7 и седьмого 29 ключеи. Б гарые выходы второго и третьего григгерав 10, 11 соединены с гxoäaML> лol ическсfo элеме» Та
2И-НЕ 16, соединенного выходам са вторь;м входом первого триггера 9, Выход ге«ератора 23 стабильной частоты соединен с1ретьим входом логического элемента ЗИ 21, подкл>оченного выходом к двоична-деся г>1чному счетчику 25 с цифровой L»täè> aöèPLI.
Вторые входы первого, второго, 1>».T»pt.o пороговых элеме«тов 8, 12, 13, пepвога и
B1Opof O 51HTPl pf> f opoB 14, 1 .) СО(Д> «i .>Et l С общей шиной.
Прес>61)азат)атал» работает с»еду>ot>IL;M образом.
При поступлении сигнала "Пуск" либ>о от оператора, л5>г)о от генератора 17 >>м»у>ibсав (Гтоклз Ell«ot т) пу«t 1>>pg>1) «> с () > оо
>тл 12.К (Tx f) ) -= > t> I 1 >1(15 ) >1+ / E>2 (Iq ) Гда 1к т И«1ЕрВаЛ ВРЕМЕНИ, СООтВЕтСтВуЮщий болщему из Т1, 11 Т2, 01(t) UAC(t) - >)о, U2(t) =- UBC(t) - Оо; (3) КТ 4 1 tt М r1о>.1снт измерения мгновен«ых значений напряжении Ul(t) и U2(t); М вЂ” количество в«утрипериодных измерений; Т вЂ” период измеряемых сигналов. .) Интервалы времени T E>i и Т2< определяются промежутками времени между моментами включения ключей 27 и 29 и срабатываний соответству>от»их пороговых элементов 12 и 13. Поэтому Тт, и Т2к опре.)0 деляются из следую>цих выражений: То T1I Г (UIA(tt ) — Vol dt = / Ur)d о о То Т2к 1 (а. (Ь.) — U() I dt =- f U) d (4) 55 После раскрытия интегралов и несложных преобразований получим вующие входы лог ических элементов 20 и 24 поступает разрешающий сигнал от триггера 22 и показания счетчика 25 сбрасываются. Одновременно выходным сигналом тригге5 ра 22 замь>каются а«алоговые ключи 26 и 28, и на входь> интеграторов 14 и 15 поступают «апряжения, пропорциональные cooTBBTGT Bу>ащим фазным токам. Вь>ходные «апряжения интеграторов 10 достигают значения Тд ет (t ) =- J (U;A (t ) — U, ) >)т о 11) e2(t) =- f (тЛв(t) — 11о)dt (1) r) где То — время между моментами пуска и запал«ением сче>чи>.а 21. ); Ko«t,ó Bpe>1f t>l1 > „ла >«26 LE 28 раз>тыка>о> ся, три> гPpt.> 10 >111 rll:,ребрасываю1г.ÿ и на вхадь> и.>те> раторов 14 и 15 через залткнуть>е клю >и 27 и 29 подается опорное «àпр51же«ие IIоложительной полярности. Од >овреме««о зал>икаются ключи 3, 4 и 6, 7, lla первый и пят»,й входы суммирующего ос. -) интегратора 2 >таст) 5>ак)т саатветс1вующие напряжения 0дсИ) и UIEE (t), «ропорциональные линейныл1 напря)кениям трехфазной цепи, а на второй 5 1«>вертый входы — стабил «ое t,3,>pяже» >, LI,, OTðL;öaòeëüttoé пол 5> ) I >асти. Выходное»а >>)яже><ие e(t) суммирующего L>t>lerpaTopa 2 достигает значения 1684709 Т1. = (1(ад(т „) - ц.), (4а) Тгк = кг(()я3(т к) — U ), (46) То где К1=Кг= — напряжения, г1ропорUo циональные токам фаз А и В соответственно, К КОНцу ИНтЕрВаЛа ВРЕМЕНИ Т1к И Т1к соответствующие пары ключей (3 и 4, 6 и 7) замыкаются и прекращается поступление напряжений Ul(t) и Uz(t) на суммирующий интегратор 2. К концу интервала времени выходной сигнал логического элемента ИНЕ 16 перебрасывает триггер 9 и выходной сигнал триггера замыкает кл1оч 5, и Hà третий вход суммирующего интегратора 2 поступает постоянное напряжение Uo положительной полярности, одновременно открывается логический элемент 3И 24 и на двоично-десятичный счетчик 25 поступа1от импульсы от генератора 23 стабильной частоты. При этом выходное напряжение интегратора 2 изменяется в обратном направлении по закону ATk e(t) =е(Т,,I ) — К f u.at о (5) В момент перехода выходного напряжения суммирующего интегратора 2 через нуль пороговый элемент 8 срабатывает и перебрасывает триггер 9 в исходное сосгояние, ключ 5 размыкаемся и прекращается поступление импульсов от генератора 23 в счетчик 25, Интервал времени Л Тк, соответствующий длительности выходного сигнала триггера 9, определяют иэ уравнения (5) с учетом e(t) = О, т,е. Лтк Е(Ткg) Кц f uoat =0 о откуда с учетом выражения (2) т1к т Лт = — „ (J й1(ц, )о1+ J иг(ъ)11) (6) о о С учетом длительности шага квантования и выражений (4а) и (46) из (6) получим Л ТК = — (Un f-. (tk ) Оа (tk ) + 11г + U ac (Ь. ) Ultl (lk ) + 2 Uo ) Выходной сигнал триггера 9 длительностью ЛТкзаполняется импульсами с частотой fofl от генератора 23, и в счетчик 25 записывается число 1Чк = топ ЛТк (7) Таким образом за время»ITpгрировлния Тл . — n.(v. счетчике 25 накапливао1гч следуюв1 1е количество импульсов: n fl fl Г 1 М» =- У Цк =Х fоо ЛТ вЂ”вЂ” -И,, +(1,, k ==1 k = l ,,г Т = 2 То n M fon 1 f „, г 10 Uо k=1 Х (ыдс (lk ) UIA { lk ) + 0(3с { II ) I1>п { lk ) — - N> (8) Как видно из выражения (S) предлагаемое устройство позволгет осущесгвить также преобразова1 ие активной мощности однофазнои цепи без каких-либо изменеHkIl1 в cTp)KT) ре. В f7011 cflg IP" напряжения uy(t) и u;1(t), пропорциональные соогветственно фаз 1ым нзпряжеIIv!fo и току полаются на вход I:iffn«a 3 или 7 и на вход пассивньfx сумматоров 16 или 17, Гогда получается код о Г1 (1р — 1о — г g ug (tk ) (-(ф (тк ) (9) 25 0 Количество внутрипериодных измерений M выбирается из условия обеспечения нулевой методическои 11огрешности (1— — (где ITI — порядок наивысшей 1ет 1зй g m+ l 30 гармоники, выражаемой в с1епени с основанием 2). Таким образом, в данном устоойсгве получено новое решение задачи создания преобразователя активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код с относительно простой схемой и улучшен— ными метрологическими характеристиками. заключающееся в построении его по схеме многоканального инпгегрирующего функци40 онального аналого-цифрового преобразователя с промежуточным преобразованиел1 мгновенного значения измеряемой vî!öíoсти в ин гарвал времени путем равномерной дискретизации r роцесса преобразования с шагом, пропорциональным периоду входного напряжения и обеспечения времени интегрирования входных напряжений, пропорциональных линейным напряжениям, в прямой зависимости от соотгегствующих 50 фззных токов и с последующил1 цифровым интегрированием результатов за время, кратное периоду напряжения в кон пол;руемой цепи, А применение метода двуктак гного интегрирования как для преобразовани.1 фаз55 н ы х н а и Р" ж е н и и T B K u I.I "- f l p " I "- " " " пропорциональных CQDTBQTc Toy lnf! Iffì фэзным токам. делает усгройстро б 1.. помехоустойчивым, 1604709 Формула изобретения Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код, содержащий двухполярный источник эталонного напряжения, первый, второй и третий ключи, первые выходы которых соединены с первыл1, третьим и пятым входами суммирующего инте«ратора, подключенного выходом « входу первого порогового элемента, выход которого подсоединен к первому входу первого триггера, выход которого соединен с первым входом логического элемента ЗИ и управляющим входом второго ключа, подклю енного входом к положительному выводу двухполярного источника эталонного напряжения, отрицательный вывод которого соединен с первыми входами первоlo и второго пассивных сумматоров, вторые входы которых по,к««юч ны к вход««ым ши««ал1 линейных токов, Dblxo flbl второго и третьего т«ороговь«х элемен«ов соеди;«е «ы с первыми входалги второго и третьего три«герою, подключенных первыми выходами к входам логического элемента 2И-НЕ, соеди««енного выходом со вторьил входом первого триггера, вторые выходы второго и третьего триггеров подключены к управляющим входам первого и третьего ключей соответственно, последовательно соединснные нуль-орган, умножитель частоты, логический элемент 2И, соединенный вторым входом с выходом четвертого триггера, вторым входом логического элемента ЗИ и входом "Сброс" двоично-десятичного счетчика с цифровой и««дикацией, выход логического элемента 2И подключен через двоичный счетчик к первому входу четверто«о триггера, вторым входом соединенног0 с шн««ой "Пуск", треи 35 тий вход логического элемента ЗИ соединен с выходом генератора стабильной частоты, а выход — с входом двоично-десятичного счетчика с цифровой индикацией, вход нульоргана подключен к одной из шин фазного напряжения, второй вход первого порогового элемента соединен с общей шиной, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности, в него введены первый и второй интеграторы, четвертый, пятый, шестой и седьмой ключи, а первый и третий ключи выполнены двухканальными, причем вторые выходы первого и третьего ключей подключены к второму и четвертому входам суммирующего интегратора соответственно, их первые входы — к шинам фазных напряжений, а вторые входы — к отрицательным выводам двухполярного источника эталонного напряжения, соединенного положительным выводом с входами пятого и седьмого ключей, выходы которых, обьединенные с выходом четвертого и шестого ключей соответственно, подключены к первым входам первого и второго интеграторов, соединенных выходом с первыми входами второго и третьего пороговых элементов соответственно, входы четвертого и шестого ключей соединены с выходами первого и второго «ассив««ых сумматоров, выход четвертого т..иггера соединен с управляющими входами четвертого и шестого ключей, управляющие входы пятого и седьк«ого ключей подключены к вторым выходам второго и третьего триггеров соответственно, вторые входы первого 11 второго интеграторов, второго и третьего пороговых элементов соединены с общей шиной. 169 1709 U( зс U) Составитель C.Õðoìîâ Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор М.Демяик Заказ 3504 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при I г Н1 i;Ci l 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин;; 10 !
