RU169439U1 - Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное - Google Patents
Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное Download PDFInfo
- Publication number
- RU169439U1 RU169439U1 RU2016151440U RU2016151440U RU169439U1 RU 169439 U1 RU169439 U1 RU 169439U1 RU 2016151440 U RU2016151440 U RU 2016151440U RU 2016151440 U RU2016151440 U RU 2016151440U RU 169439 U1 RU169439 U1 RU 169439U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- controlled
- voltage
- controller
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/22—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc
Abstract
Полезная модель относится к области электроизмерений, в частности к измерительным преобразователям, и может быть использована в устройствах измерения переменного напряжения электрической сети путем преобразования его в постоянное. Техническим результатом является расширение динамического диапазона входных напряжений. Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит управляемый усилитель, фазосмещатель, первый и второй квадраторы, суммирующее устройство, блок извлечения квадратного корня, управляемый делитель, источник задающего сигнала, вычитающее устройство и ПИ-регулятор. Введение в преобразователь управляемого усилителя, управляемого делителя, источника задающего сигнала, вычитающего устройства и ПИ-регулятора обеспечивает достижение заявляемого технического результата. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области электроизмерений, в частности к измерительным преобразователям, и может быть использована в устройствах измерения переменного напряжения электрической сети путем преобразования его в постоянное.
Известен преобразователь эффективного напряжения [Авторское свидетельство СССР №822056, МПК G01R 19/22, опубл. 15.04.1981 г.], содержащий двухполупериодный выпрямитель, квадратор, два фильтра нижних частот, амплитудный детектор, вычитающее и суммирующее устройства, причем выход фильтра нижних частот соединен с входом амплитудного детектора и с неинвертирующим входом вычитающего устройства, а выход амплитудного детектора соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства и с одним входом суммирующего устройства, выход вычитающего устройства соединен со входом дополнительного фильтра нижних частот, выход которого соединен с другим входом суммирующего устройства, выход которого соединен с фокальным входом квадратора и является выходом устройства.
Недостатком данного преобразователя является невысокое быстродействие и точность измерения напряжения, обусловленная наличием фильтров нижних частот в цепях прохождения сигнала постоянного тока.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное [Патент на ПМ №163230 РФ, МПК G01R 19/22, опубл. 10.07.2016 г.], содержащий фазосмещатель, первый и второй квадраторы, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входами первого квадратора и фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком данного преобразователя является узкий рабочий диапазон измеряемого напряжения. Это связано с тем, что обычный перемножитель напряжений, используемый в устройстве в качестве квадратора и реализующий уравнение Uвых=UxUy/10, имеет коэффициент передачи 0,1. В результате чего уже при перемножении входных сигналов Ux=Uy=0,1 В выходное напряжение перемножителя будет составлять 0,001 В, что с учетом коэффициента сигнал/шум соизмеримо с нижней границей рабочего диапазона полезного сигнала. Следовательно, нижний порог измеряемого входного напряжения будет определяться уровнем напряжения шумов выходного напряжения перемножителя. Тогда при максимальных значениях входных и выходного напряжений перемножителя, равных 10 В, динамический диапазон входных напряжений перемножителя составит примерно D=20lg(10/0,1)=40 дБ. Повышение искусственно коэффициента передачи перемножителя, например, до единицы приведет к снижению верхней и нижней границ диапазона входных напряжений и совсем не повлияет на их динамический диапазон.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение динамического диапазона входных напряжений преобразователя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий фазосмещатель, два квадратора, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход первого квадратора соединен с входом фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего устройства, выход которого соединен с входом блока извлечения квадратного корня, дополнительно введены управляемый усилитель, управляемый делитель, источник задающего сигнала, вычитающее устройство и ПИ-регулятор, причем вход управляемого делителя соединен с выходом блока извлечения квадратного корня, вход которого соединен со вторым входом вычитающего устройства, выход которого соединен с входом ПИ-регулятора, выход которого соединен с управляющими входами управляемого усилителя и управляемого делителя, выход которого является выходом преобразователя, вход которого соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с входом первого квадратора, а выход источника задающего сигнала соединен с первым входом вычитающего устройства.
Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение управляемого усилителя, управляемого делителя, источника задающего сигнала, вычитающего устройства и ПИ-регулятора. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение заявляемого технического результата.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u5, u7 и uвых.
Преобразователь (фиг. 1) содержит управляемый усилитель 1, фазосмещатель 2, первый 3 и второй 4 квадраторы, суммирующее устройство 5, блок извлечения квадратного корня 6, управляемый делитель 7, источник задающего сигнала 8, вычитающее устройство 9 и ПИ-регулятор 10.
Преобразователь работает следующим образом. Входное напряжение uвх=Um вхsinωt, пройдя через управляемый усилитель 1, умножается на его коэффициент усиления Kу и стабилизируется по амплитуде на уровне U1m и поступает на входы фазосмещателя 2 и первого квадратора 3 (фиг. 2):
u1=KуUm вхsinωt=U1msinωt,
где Um вх - амплитуда измеряемого входного напряжения;
Kу - коэффициент усиления управляемого усилителя 1;
U1m - амплитуда выходного напряжения управляемого усилителя 1;
ω - угловая частота измеряемого входного напряжения.
На выходе фазосмещателя 2 формируется напряжение u2, равное по амплитуде и сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону опережения (фиг. 2):
u2=U1msin(ωt+90°)=U1mcosωt.
На входы квадраторов 3, 4 поступают соответственно напряжения u1 и u2, одинаковые по амплитуде и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 90°.
На выходах квадраторов 3, 4 формируются напряжения u3, u4, полученные после возведения в квадрат соответственно напряжений u1 и u2 (фиг. 2):
После суммирования напряжений u3 и u4 в суммирующем устройстве 5 и преобразований на его выходе имеем постоянное напряжение u5, равное квадрату U1m (фиг. 2):
После операции извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 5 на его выходе преобразователя формируется напряжение u6, которое не содержит переменной составляющей:
Напряжение u6, пройдя через управляемый делитель 7, делится на коэффициент деления Kд управляемого делителя 7 и поступает на выход преобразователя (фиг. 2). При выборе равными коэффициента усиления Kу управляемого усилителя 1 и коэффициента деления Kд управляемого делителя 7 их произведение будет всегда равно единице при любых значениях управляющего напряжения u7. В результате на выходе управляемого делителя 7 и преобразователя формируется постоянное напряжение uвых, равное амплитуде входного напряжения Um вх (фиг. 2):
Для поддержания равенства коэффициентов Kу=Kд во всем рабочем диапазоне входных напряжений uвх в преобразователь введена система автоматического регулирования по отклонению, состоящая из источника задающего сигнала 8, вычитающего устройства 9 и ПИ-регулятора 10 (фиг. 1). С помощью источника задающего сигнала 8 задается уровень напряжения u8, который будет поддерживаться на выходе суммирующего устройства 5. В данном случае этот уровень принят равным 1 В. На выходе вычитающего устройства 9 формируется сигнал равный разности напряжений u8 и u6, который подается на вход ПИ-регулятора 10. На выходе ПИ-регулятора 10 формируется управляющее напряжение u7, которое изменяет коэффициент усиления управляемого усилителя 1 таким образом, что выходное напряжение суммирующего устройства 5 поддерживается неизменным, равным 1 В. Одновременно это управляющее напряжение u7 изменяет коэффициент деления управляемого делителя 7 так, что поддерживается равенство коэффициентов Kу=Kд. В результате на выходе преобразователя формируется постоянное напряжение uвых, равное амплитуде входного напряжения Um вх во всем диапазоне входных напряжений uвх.
Так при изменении коэффициента передачи управляемого усилителя 1 и коэффициента деления управляемого делителя 7 в пределах от 0,1 до 100, что вполне реализуемо, динамический диапазон входных напряжений составит 60 дБ, что в полтора раза больше, чем у прототипа. При этом время переходного процесса составляет не более 3 мс (фиг. 2).
Таким образом, применение в преобразователе управляемого усилителя и управляемого делителя позволяет добиться требуемого технического результата - расширение динамического диапазона входных напряжений преобразователя.
При практической реализации предлагаемого устройства управляемый усилитель может быть выполнен по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 83, рис. 5.2). Управляемый делитель строится на базе операционного усилителя с таким же управляемым усилителем в цепи его отрицательной обратной связи. Применение абсолютно идентичных управляемых усилителей способствует получению высокой точности преобразования. При построении квадраторов 3 и 4 можно использовать перемножители напряжений с коэффициентом передачи, равным единице, выполненные на микросхеме КР525ПС3 (Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. - М.: Радио и связь, 1991, стр. 75, рис. 3.12, а), объединив входы x и y. Вычитающее устройство 9 представляет собой параллельный (дифференциальный) сумматор на операционном усилителе. ПИ-регулятор 10 может быть выполнен на операционном усилителе по известной схеме (Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. - М.: Энергоатомиздат,1987, стр. 151, рис. 5.7, а).
Claims (1)
- Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий фазосмещатель, два квадратора, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход первого квадратора соединен с входом фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего устройства, выход которого соединен с входом блока извлечения квадратного корня, отличающийся тем, что в него дополнительно введены управляемый усилитель, управляемый делитель, источник задающего сигнала, вычитающее устройство и ПИ-регулятор, причем вход управляемого делителя соединен с выходом блока извлечения квадратного корня, вход которого соединен со вторым входом вычитающего устройства, выход которого соединен с входом ПИ-регулятора, выход которого соединен с управляющими входами управляемого усилителя и управляемого делителя, выход которого является выходом преобразователя, вход которого соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с входом первого квадратора, а выход источника задающего сигнала соединен с первым входом вычитающего устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151440U RU169439U1 (ru) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151440U RU169439U1 (ru) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU169439U1 true RU169439U1 (ru) | 2017-03-17 |
Family
ID=58450129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016151440U RU169439U1 (ru) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU169439U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU822056A1 (ru) * | 1979-07-27 | 1981-04-15 | Киевский Ордена Ленина Политехни-Ческий Институт Им.50-Летия Великойоктябрьской Социалистической Pebo-Люции | Преобразователь эффективногоНАпР жЕНи |
SU970243A1 (ru) * | 1980-12-29 | 1982-10-30 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией | Измеритель эффективного значени напр жени |
SU1688179A1 (ru) * | 1988-12-05 | 1991-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики | Измерительный преобразователь трехфазного переменного напр жени в посто нное |
US8035369B2 (en) * | 2007-06-14 | 2011-10-11 | Sma Solar Technology Ag | Method for detecting an isolated network |
-
2016
- 2016-12-26 RU RU2016151440U patent/RU169439U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU822056A1 (ru) * | 1979-07-27 | 1981-04-15 | Киевский Ордена Ленина Политехни-Ческий Институт Им.50-Летия Великойоктябрьской Социалистической Pebo-Люции | Преобразователь эффективногоНАпР жЕНи |
SU970243A1 (ru) * | 1980-12-29 | 1982-10-30 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией | Измеритель эффективного значени напр жени |
SU1688179A1 (ru) * | 1988-12-05 | 1991-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики | Измерительный преобразователь трехфазного переменного напр жени в посто нное |
US8035369B2 (en) * | 2007-06-14 | 2011-10-11 | Sma Solar Technology Ag | Method for detecting an isolated network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2506692C1 (ru) | Управляемый генератор | |
RU168373U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
Zhmud et al. | Modern problems of high-precision measurements of the phase differences | |
WO2016176803A1 (zh) | 一种自动控制光调制器的偏置电压的方法及装置 | |
RU168700U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU169439U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU168431U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU166785U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU167006U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU168459U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU187663U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
US10782329B2 (en) | Phase analysis circuit | |
RU167707U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU163230U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU2644612C1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU163965U1 (ru) | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения | |
RU163765U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU162209U1 (ru) | Измерительный преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное | |
RU187664U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU206669U1 (ru) | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения | |
RU196044U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU187474U1 (ru) | Утроитель частоты | |
RU205166U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU165619U1 (ru) | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения | |
RU208079U1 (ru) | Управляемый фазовращатель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191227 |