RU204749U1 - DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOID VOLTAGE - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOID VOLTAGE Download PDFInfo
- Publication number
- RU204749U1 RU204749U1 RU2021108548U RU2021108548U RU204749U1 RU 204749 U1 RU204749 U1 RU 204749U1 RU 2021108548 U RU2021108548 U RU 2021108548U RU 2021108548 U RU2021108548 U RU 2021108548U RU 204749 U1 RU204749 U1 RU 204749U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- phase
- rectifier
- adder
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области измерения параметров электрической энергии и может быть использована в устройствах измерения частоты трехфазного переменного напряжения или тока, а также в устройствах автоматики и релейной защиты. Устройство содержит трехфазный мостовой выпрямитель, два измерительных резистора, блок выделения максимума, инвертор, пиковый детектор, сумматор, блок масштабирования, вычитающее устройство, дифференциатор, делительное устройство, блок выделения модуля и фильтр нижних частот, причем первый, второй и третий входы трехфазного мостового выпрямителя подключены соответственно к первому, второму и третьему фазным проводам трехфазного напряжения, плюсовой вывод выпрямителя соединен с первым входом сумматора и через первый измерительный резистор соединен с нейтральным проводом, минусовой вывод выпрямителя через второй измерительный резистор соединен с нейтральным проводом, выход дифференциатора соединен с первым входом делительного устройства, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом устройства, а второй вход делительного устройства соединен с выходом пикового детектора, вход которого подключен к первому фазному проводу трехфазного напряжения, минусовой вывод выпрямителя через инвертор соединен со вторым входом сумматора и со вторым входом блока выделения максимума, первый вход которого подключен к плюсовому выводу выпрямителя, выход блока выделения максимума соединен с первым входом вычитающего устройства, выход которого соединен с входом дифференциатора, а выход сумматора через блок масштабирования соединен со вторым входом вычитающего устройства.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия устройства. 2 ил.The utility model relates to the field of measuring the parameters of electrical energy and can be used in devices for measuring the frequency of three-phase alternating voltage or current, as well as in automation and relay protection devices. The device contains a three-phase bridge rectifier, two measuring resistors, a maximum selection unit, an inverter, a peak detector, an adder, a scaling unit, a subtractor, a differentiator, a divider, a module selection unit and a low-pass filter, with the first, second and third inputs of a three-phase bridge rectifier are connected respectively to the first, second and third phase wires of three-phase voltage, the positive terminal of the rectifier is connected to the first input of the adder and through the first measuring resistor is connected to the neutral wire, the negative terminal of the rectifier is connected to the neutral wire through the second measuring resistor, the output of the differentiator is connected to the first input of the divider device, the output of which is connected to the input of the extraction unit of the module, the output of which is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is the output of the device, and the second input of the divider device is connected to the output of the peak detector, the input of which is connected connected to the first phase wire of three-phase voltage, the negative output of the rectifier through the inverter is connected to the second input of the adder and to the second input of the maximum extraction unit, the first input of which is connected to the positive terminal of the rectifier, the output of the maximum extraction unit is connected to the first input of the subtractor, the output of which is connected to the input of the differentiator, and the output of the adder through the scaling unit is connected to the second input of the subtractor. The technical result of the claimed utility model is to increase the speed of the device. 2 ill.
Description
Полезная модель относится к области измерения параметров электрической энергии и может быть использована в устройствах измерения частоты трехфазного переменного напряжения или тока, а также в устройствах автоматики и релейной защиты.The utility model relates to the field of measuring the parameters of electrical energy and can be used in devices for measuring the frequency of three-phase alternating voltage or current, as well as in automation and relay protection devices.
Известно устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения [Авторское свидетельство СССР №577469 МПК8 G01R 23/02, опубл. 25.10.1977 г.], содержащее трехвходовой компаратор, дешифратор, блок ключей, пиковый детектор, блок выделения модуля, последовательно соединенные дифференциатор и делительное устройство, причем входы компаратора соединены с входами фаз трехфазного напряжения и с тремя управляемыми входами блока ключей, а выходы компаратора через дешифратор подключены к управляющему входу блока ключей, объединенный выход которых подсоединен к входу дифференциатора, при этом вход пикового детектора подключен к первому входу трехвходового компаратора, а выход пикового детектора подключен к первому входу делительного устройства, выход которого подключен к входу блока выделения модуля.Known device for measuring the frequency of a three-phase sinusoidal voltage [USSR author's certificate No. 577469 IPC 8 G01R 23/02, publ. 10/25/1977], containing a three-input comparator, a decoder, a key block, a peak detector, a module extraction unit, a series-connected differentiator and a dividing device, and the comparator inputs are connected to the three-phase voltage phase inputs and to three controlled inputs of the key block, and the comparator outputs through the decoder they are connected to the control input of the block of keys, the combined output of which is connected to the input of the differentiator, while the input of the peak detector is connected to the first input of the three-input comparator, and the output of the peak detector is connected to the first input of the divider device, the output of which is connected to the input of the module selection unit.
Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения частоты, обусловленная большим числом преобразований входных сигналов и пульсациями выходного напряжения.The disadvantage of this device is the low accuracy of frequency measurement, due to the large number of conversions of input signals and output voltage ripple.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения [Патент РФ №189666 МПК8 G01R 23/02, опубл. 30.05.2019 г.], содержащее трехфазный мостовой выпрямитель, первый и второй измерительные резисторы, сумматор, дифференциатор, делительное устройство, пиковый детектор, блок выделения модуля и фильтр нижних частот, причем первый, второй и третий входы трехфазного мостового выпрямителя подключены соответственно к первому, второму и третьему фазным проводам трехфазного напряжения, плюсовой вывод выпрямителя соединен с первым входом сумматора и через первый измерительный резистор соединен с нейтральным проводом, минусовой вывод выпрямителя через второй измерительный резистор соединен с нейтральным проводом, выход дифференциатора соединен с первым входом делительного устройства, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом устройства, а второй вход делительного устройства соединен с выходом пикового детектора, вход которого подключен к первому фазному проводу трехфазного напряжения.The closest analogue to the proposed utility model is a device for measuring the frequency of a three-phase sinusoidal voltage [RF Patent No. 189666 IPC 8 G01R 23/02, publ. 05/30/2019], containing a three-phase bridge rectifier, the first and second measuring resistors, an adder, a differentiator, a divider, a peak detector, a module isolation unit and a low-pass filter, and the first, second and third inputs of the three-phase bridge rectifier are connected respectively to the first , the second and third phase wires of the three-phase voltage, the positive terminal of the rectifier is connected to the first input of the adder and through the first measuring resistor is connected to the neutral wire, the negative terminal of the rectifier is connected to the neutral wire through the second measuring resistor, the output of the differentiator is connected to the first input of the divider, the output of which connected to the input of the module extraction unit, the output of which is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is the output of the device, and the second input of the divider device is connected to the output of the peak detector, the input of which is connected to the first phase wire of the three-phase voltage.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.
Недостатком данного устройства является невысокое быстродействие, особенно в переходных режимах, обусловленное наличием на выходе фильтра нижних частот, частота среза которого выбирается из условия получения достаточной точности измерения на низшей рабочей частоте.The disadvantage of this device is its low performance, especially in transient modes, due to the presence of a low-pass filter at the output, the cutoff frequency of which is selected from the condition of obtaining sufficient measurement accuracy at the lowest operating frequency.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия устройства.The technical result of the claimed utility model is to increase the speed of the device.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель, первый и второй измерительные резисторы, сумматор, дифференциатор, делительное устройство, пиковый детектор, блок выделения модуля и фильтр нижних частот, причем первый, второй и третий входы трехфазного мостового выпрямителя подключены соответственно к первому, второму и третьему фазным проводам трехфазного напряжения, плюсовой вывод выпрямителя соединен с первым входом сумматора и через первый измерительный резистор соединен с нейтральным проводом, минусовой вывод выпрямителя через второй измерительный резистор соединен с нейтральным проводом, выход дифференциатора соединен с первым входом делительного устройства, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом устройства, а второй вход делительного устройства соединен с выходом пикового детектора, вход которого подключен к первому фазному проводу трехфазного напряжения, дополнительно введены блок выделения максимума, инвертор, блок масштабирования и вычитающее устройство, причем минусовой вывод выпрямителя через инвертор соединен со вторым входом сумматора и со вторым входом блока выделения максимума, первый вход которого подключен к плюсовому выводу выпрямителя, выход блока выделения максимума соединен с первым входом вычитающего устройства, выход которого соединен с входом дифференциатора, а выход сумматора через блок масштабирования соединен со вторым входом вычитающего устройства.The specified technical result is achieved by the fact that a known device for measuring the frequency of a three-phase sinusoidal voltage, containing a three-phase bridge rectifier, first and second measuring resistors, an adder, a differentiator, a divider, a peak detector, a module extraction unit and a low-pass filter, the first, second and the third inputs of the three-phase bridge rectifier are connected respectively to the first, second and third phase wires of the three-phase voltage, the positive terminal of the rectifier is connected to the first input of the adder and through the first measuring resistor is connected to the neutral wire, the negative terminal of the rectifier is connected to the neutral wire through the second measuring resistor, the output the differentiator is connected to the first input of the divider device, the output of which is connected to the input of the module selection unit, the output of which is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is the output of the device, and the second input of the divider is connected to the output of the peak detector, the input of which is connected to the first phase wire of the three-phase voltage, a maximum extraction unit, an inverter, a scaling unit and a subtractor are additionally introduced, and the negative output of the rectifier is connected through the inverter to the second input of the adder and to the second input of the maximum extraction unit, the first the input of which is connected to the positive terminal of the rectifier, the output of the maximum extraction unit is connected to the first input of the subtractor, the output of which is connected to the input of the differentiator, and the output of the adder through the scaling unit is connected to the second input of the subtractor.
Существенными отличиями предлагаемого устройства является введение блока выделения максимума, инвертора, блока масштабирования, вычитающего устройства и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышения быстродействия устройства.Significant differences of the proposed device are the introduction of a maximum extraction unit, an inverter, a scaling unit, a subtractive device and the organization of new connections between the elements of the device. The combination of elements and connections between them provide a positive effect - increasing the speed of the device.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы напряжений uф, u1-u4, u6 и uвых.The essence of the utility model is illustrated by drawings. Figure 1 shows a functional diagram of the device, figure 2 - timing diagrams of voltages u f , u 1 -u 4 , u 6 and u out .
Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения (фиг.1) содержит трехфазный мостовой выпрямитель 1, первый и второй измерительные резисторы 2 и 3, блок выделения максимума 4, инвертор 5, пиковый детектор 6, сумматор 7, блок масштабирования 8, вычитающее устройство 9, дифференциатор 10, делительное устройство 11, блок выделения модуля 12 и фильтр нижних частот 13.A device for measuring the frequency of a three-phase sinusoidal voltage (Fig. 1) contains a three-
Устройство работает следующим образом. На входы трехфазного мостового выпрямителя 1 поступают соответственно напряжения uA, uB, uC, пропорциональные фазным напряжениям сети (фиг.2):The device works as follows. At the inputs of the three-
uA=Umфsinωt; uB=Umфsin(ωt-120°); uC=Umфsin(ωt+120°),u A = U mf sinωt; u B = U mph sin (ωt-120 °); u C = U mph sin (ωt + 120 °),
где Umф - амплитуда фазного напряжения;where U mf is the amplitude of the phase voltage;
ω - круговая частота фазного напряжения.ω is the angular frequency of the phase voltage.
В результате выпрямления положительных полуволн фазных напряжений uA, uB, uC, на плюсовом выводе выпрямителя 1 формируется пульсирующее постоянное напряжение u1 положительной полярности (фиг.2).As a result of rectifying the positive half-waves of the phase voltages u A , u B , u C , a pulsating constant voltage u 1 of positive polarity is formed at the positive terminal of the rectifier 1 (Fig. 2).
В результате выпрямления отрицательных полуволн фазных напряжений ua, uB, uC, на минусовом выводе выпрямителя 1 формируется пульсирующее постоянное напряжение u2 отрицательной полярности, которое инвертируется инвертором 5 и на его выходе формируется напряжение u3 (фиг.2).As a result of rectifying the negative half-waves of the phase voltages u a , u B , u C , a pulsating constant voltage u 2 of negative polarity is formed at the negative terminal of the
В блоке выделения максимума формируется огибающая u4 напряжений u1 и u3 (фиг.2) и подается на первый вход вычитающего устройства 9.In the block for extracting the maximum, the envelope u 4 of the voltages u 1 and u 3 (Fig. 2) is formed and fed to the first input of the
Одновременно напряжения u1 и u3 подаются на входы сумматора 7, на выходе которого после операции суммирования формируется переменное напряжение u5, пропорциональное входному линейному напряжению. В блоке масштабирования напряжение u5 приводится к одному масштабу с фазными напряжениями.At the same time, the voltages u 1 and u 3 are supplied to the inputs of the
Коэффициент передачи блока масштабирования равен:The scaler transmission ratio is:
Полученное напряжение u6 поступает на второй вход вычитающего устройства 9, где вычитается из напряжения u4 и на его выходе формируется переменное напряжение u7, имеющее форму близкую к треугольной (фиг.2).The resulting voltage u 6 is fed to the second input of the
В результате дифференцирования дифференциатором 10 напряжения u7 на его выходе формируется переменное напряжение u8, по форме близкой к прямоугольной. Для исключения влияния величины фазного напряжения на измеряемую частоту, в делительном устройстве 11 выходное напряжение u8 дифференциатора 10 делится на напряжение u9 пропорциональное амплитуде фазного напряжения Umф и вырабатываемого пиковым детектором 6 (фиг.2).As a result of differentiation by the
После выпрямления переменного напряжения u10 в блоке выделения модуля 12, на его выходе формируется постоянное напряжение u11, содержащее незначительные пульсации, которые эффективно сглаживаются фильтром нижних частот 13, имеющим небольшую постоянную времени.After rectifying the alternating voltage u 10 in the separation unit of the
В результате на выходе фильтра нижних частот 13 и на выходе устройства формируется постоянное напряжение uвых, которое не содержит переменной составляющей, а его величина пропорциональна измеряемой частоте ω трехфазного синусоидального напряжения сети. As a result, a constant voltage u out is formed at the output of the low-
Таким образом, частота переменного напряжения на выходе дифференциатора в два раза выше и имеет меньшую амплитуду пульсаций, чем у прототипа. В результате этого для достижения требуемого уровня амплитуды пульсаций выходного напряжения фильтр нижних частот 13 имеет значительно меньшую постоянную времени. Следовательно, имеет место повышение быстродействия устройства.Thus, the frequency of the alternating voltage at the output of the differentiator is twice as high and has a lower ripple amplitude than that of the prototype. As a result, to achieve the required level of the amplitude of the output voltage ripple, the low-
При практической реализации предлагаемого устройства трехфазный мостовой выпрямитель 1 выполнен по известной схеме Ларионова. Блок выделения максимума 4 можно выполнить на операционном усилителе (ОУ) по схеме (Справочник по средствам автоматики / Под. Ред. ВЭ. Низэ и И.В. Антика. - М.: Энергоатомиздат, 1983, стр. 168, рис. 6.57). Инвертор 5 представляет собой инвертирующий усилитель на ОУ с единичным коэффициентом усиления. Пиковый детектор 6 можно выполнить по одной из известных схем (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналотовая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 292, рис. 11.17; стр. 304, рис. 11.29). Сумматор 7 представляет собой обычный двухвходовой сумматор на ОУ. Блок масштабирования 8 выполнен в виде усилителя на ОУ с коэффициентом передачи, равным 0,577. Вычитающее устройство 9 представляет собой параллельный сумматор на операционном усилителе (ОУ). Дифференциатор 10 можно выполнить по известной схеме на ОУ с времязадающей RC-цепью. Делительное устройство 11 можно выполнить на ОУ, включив перемножитель напряжений на микросхеме К525ПС3А в цепь его отрицательной обратной связи. В качестве блока выделения модуля 11 можно использовать схему двухполупериодного выпрямителя на ОУ, выполненного по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 315, рис. 11.37). Фильтр нижних частот 13 можно выполнить по схеме фильтра нижних частот первого порядка на ОУ (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 105, рис. 6.10).In the practical implementation of the proposed device, the three-
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021108548U RU204749U1 (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOID VOLTAGE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021108548U RU204749U1 (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOID VOLTAGE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU204749U1 true RU204749U1 (en) | 2021-06-09 |
Family
ID=76313956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021108548U RU204749U1 (en) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOID VOLTAGE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU204749U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU577469A1 (en) * | 1976-06-14 | 1977-10-25 | Предприятие П/Я А-3327 | Arrangement for measuring frequency of three-phase sinusoidal voltage |
US6985824B2 (en) * | 2003-06-02 | 2006-01-10 | Tmt & D Corporation | Frequency measuring device |
RU168373U1 (en) * | 2016-09-29 | 2017-01-31 | Евгений Борисович Колесников | DEVICE FOR MEASURING FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE |
RU189666U1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-05-30 | Евгений Борисович Колесников | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE |
-
2021
- 2021-03-29 RU RU2021108548U patent/RU204749U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU577469A1 (en) * | 1976-06-14 | 1977-10-25 | Предприятие П/Я А-3327 | Arrangement for measuring frequency of three-phase sinusoidal voltage |
US6985824B2 (en) * | 2003-06-02 | 2006-01-10 | Tmt & D Corporation | Frequency measuring device |
RU168373U1 (en) * | 2016-09-29 | 2017-01-31 | Евгений Борисович Колесников | DEVICE FOR MEASURING FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE |
RU189666U1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-05-30 | Евгений Борисович Колесников | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0181719A1 (en) | Electronic electricity meters | |
RU168373U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
RU189666U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
KR960011534B1 (en) | Negative sequence detector for a continuous wave frequency transducer | |
RU97108360A (en) | DIGITAL COMPARATOR | |
RU204749U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOID VOLTAGE | |
RU204691U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOID VOLTAGE | |
RU189717U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
RU162209U1 (en) | THREE-PHASE AC VOLTAGE MEASURING TRANSMITTER | |
CN115656864B (en) | Radio frequency power supply signal acquisition circuit and semiconductor process equipment | |
RU195861U1 (en) | AC / DC TRANSMITTER | |
RU189665U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
RU2621880C1 (en) | Device for determining rotation speed of induction motor rotors | |
RU223943U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU222789U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU212147U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU196115U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU163230U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU163765U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU190694U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
RU212580U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU196223U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU187664U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU187663U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
JPWO2020022255A1 (en) | Measuring device and voltage generation method |