RU206074U1 - 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE - Google Patents

90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU206074U1
RU206074U1 RU2021109337U RU2021109337U RU206074U1 RU 206074 U1 RU206074 U1 RU 206074U1 RU 2021109337 U RU2021109337 U RU 2021109337U RU 2021109337 U RU2021109337 U RU 2021109337U RU 206074 U1 RU206074 U1 RU 206074U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
integrator
amplitude
analog multiplier
Prior art date
Application number
RU2021109337U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Борисович Колесников
Original Assignee
Евгений Борисович Колесников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Борисович Колесников filed Critical Евгений Борисович Колесников
Priority to RU2021109337U priority Critical patent/RU206074U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU206074U1 publication Critical patent/RU206074U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G01R25/04Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents involving adjustment of a phase shifter to produce a predetermined phase difference, e.g. zero difference

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована в различных радиотехнических устройствах, использующих квадратурное расщепление синусоидального сигнала, а также в счетчиках реактивной электрической энергии. Устройство содержит интегратор, первый и второй амплитудные детекторы, блок деления, аналоговый перемножитель и инвертор, причем вход устройства соединен с входами интегратора и первого амплитудного детектора, выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход аналогового перемножителя через инвертор соединен с выходом устройства.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности устройства. 2 ил.The utility model relates to electrical measuring equipment and can be used in various radio engineering devices using quadrature splitting of a sinusoidal signal, as well as in reactive electrical energy meters. The device contains an integrator, first and second amplitude detectors, a division unit, an analog multiplier and an inverter, and the input of the device is connected to the inputs of the integrator and the first amplitude detector, the integrator output is connected to the first input of the division unit and the input of the second amplitude detector, the output of which is connected to the second input division unit, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first amplitude detector, and the output of the analog multiplier through the inverter is connected to the output of the device. The technical result of the claimed utility model is to improve the accuracy of the device. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована в различных радиотехнических устройствах, использующих квадратурное расщепление синусоидального сигнала, а также в счетчиках реактивной электрической энергии.The utility model relates to electrical measuring equipment and can be used in various radio engineering devices using quadrature splitting of a sinusoidal signal, as well as in reactive electrical energy meters.

Известно устройство для сдвига фаз на 90° [Авторское свидетельство СССР №1511705 МПК G01R 25/04, G01R 25/00, опубл. 30.09.1989 г.], содержащее фазосдвигающий элемент, фазовый детектор, интегратор, управляемый делитель напряжения и сумматор, причем вход интегратора соединен с выходом фазового детектора, один из входов которого соединен с входом фазосдвигающего элемента, являющегося входом устройства, выход сумматора является выходом устройства и соединен со вторым входом фазового детектора, а входы сумматора - соответственно с выходами фазосдвигающего элемента и управляемого делителя напряжения, а управляющий вход - с выходом интегратора.Known device for phase shift by 90 ° [USSR author's certificate No. 1511705 IPC G01R 25/04, G01R 25/00, publ. 09/30/1989], containing a phase-shifting element, a phase detector, an integrator, a controlled voltage divider and an adder, and the input of the integrator is connected to the output of the phase detector, one of the inputs of which is connected to the input of the phase-shifting element, which is the input of the device, the output of the adder is the output of the device and is connected to the second input of the phase detector, and the inputs of the adder - respectively with the outputs of the phase-shifting element and the controlled voltage divider, and the control input - with the output of the integrator.

Недостатком данного устройства является невысокая его точность, обусловленная тем, что оно не обеспечивает равенства амплитуд входного и выходного напряжений в широком диапазоне частот.The disadvantage of this device is its low accuracy, due to the fact that it does not provide equality of the amplitudes of the input and output voltages in a wide frequency range.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является устройство сдвига фазы на 90° [Патент на ПМ №168700 РФ, МПК G01R 25/04, опубл. 15.02.2017 г.], содержащее интегратор, сумматор, усилитель с управляемым коэффициентом усиления, первый и второй амплитудные детекторы и ПИ-регулятор, а сумматор выполнен дифференциальным, причем вход устройства соединен с входом первого амплитудного детектора и входом интегратора, выход которого соединен с входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом второго амплитудного детектора и является выходом устройства, а выходы первого и второго амплитудных детекторов подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам сумматора, выход которого через ПИ-регулятор соединен с управляющим входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления.The closest analogue to the proposed utility model is a 90 ° phase shift device [Patent for PM No. 168700 RF, IPC G01R 25/04, publ. 02/15/2017], containing an integrator, an adder, an amplifier with a controlled gain, the first and second amplitude detectors and a PI controller, and the adder is made differential, and the input of the device is connected to the input of the first amplitude detector and the input of the integrator, the output of which is connected to the input of the amplifier with a controlled gain, the output of which is connected to the input of the second amplitude detector and is the output of the device, and the outputs of the first and second amplitude detectors are connected, respectively, to the non-inverting and inverting inputs of the adder, the output of which is connected through a PI controller to the control input of the amplifier with a controlled gain gain.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.

Данное устройство в установившемся режиме обеспечивает равенства амплитуд входного и выходного напряжений в широком диапазоне частот. Однако наличие в устройстве ПИ-регулятора приводит к снижению его быстродействия в переходных режимах, а значит и потере точности. Это объясняется наличием определенного времени переходного процесса при обработке ПИ-регулятором сигнала ошибки в переходных режимах, обусловленном наличием в регуляторе интегральной составляющей коэффициента передачи.This device in the steady state provides equality of the amplitudes of the input and output voltages in a wide frequency range. However, the presence of a PI controller in the device leads to a decrease in its response rate in transient modes, and hence to a loss of accuracy. This is due to the presence of a certain time of the transient process when the PI controller processes the error signal in transient modes, due to the presence of the integral component of the transmission coefficient in the controller.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности устройства.The technical result of the claimed utility model is to improve the accuracy of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство сдвига фазы на 90°, содержащее интегратор, первый и второй амплитудные детекторы, причем вход устройства соединен с входами интегратора и первого амплитудного детектора, дополнительно введены блок деления, аналоговый перемножитель и инвертор, причем выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход аналогового перемножителя через инвертор соединен с выходом устройства.The specified technical result is achieved by the fact that a division unit, an analog multiplier and an inverter are additionally introduced into the known 90 ° phase shift device containing an integrator, first and second amplitude detectors, the input of the device being connected to the inputs of the integrator and the first amplitude detector, and the integrator output connected to the first input of the division unit and the input of the second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first amplitude detector, and the output of the analog multiplier through the inverter is connected to the output of the device ...

Существенными отличиями предлагаемого устройства являются введение блока деления, аналогового перемножителя и инвертора и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение точности устройства.Significant differences of the proposed device are the introduction of a division unit, an analog multiplier and an inverter 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 accuracy of the device.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u3, uвых.The essence of the utility model is illustrated by drawings. FIG. 1 shows a functional diagram of the device, FIG. 2 - timing diagrams of voltages u in , u 1 -u 3 , u out .

Преобразователь (фиг. 1) содержит интегратор 1, блок деления 2, аналоговый перемножитель 3, два амплитудных детектора 4,5 и инвертор 6.The converter (Fig. 1) contains an integrator 1, a division unit 2, an analog multiplier 3, two amplitude detectors 4,5 and an inverter 6.

Преобразователь работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока uвх=Um вх sinωt подается на входы интегратора 1 и амплитудного детектора 5. На выходе интегратора 1 формируется напряжение u1, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону отставания (фиг. 2):The converter works as follows. The input sinusoidal AC voltage u in = U m in sinωt is fed to the inputs of the integrator 1 and the amplitude detector 5. At the output of the integrator 1, a voltage u 1 is formed , shifted in phase relative to u in by an angle of 90 ° towards the lagging side (Fig. 2):

Figure 00000001
Figure 00000001

где Um вх - амплитуда входного напряжения;where U m in - the amplitude of the input voltage;

U1m - амплитуда выходного напряжения интегратора;U 1m - the amplitude of the output voltage of the integrator;

ω - круговая частота входного напряжения;ω is the circular frequency of the input voltage;

R - сопротивление резистора интегратора;R is the resistance of the integrator resistor;

С - емкость конденсатора интегратора.C is the capacitance of the integrator capacitor.

После деления выходного напряжение интегратора на его амплитуду U1m, формируемую амплитудным детектором 4, в блоке деления 2, на его выходе формируется напряжение u2=-cosωt с единичной амплитудой, которое поступает на первый вход аналогового перемножителя 3.After dividing the output voltage of the integrator by its amplitude U 1m , formed by the amplitude detector 4, in the dividing unit 2, a voltage u 2 = -cosωt with a unit amplitude is formed at its output, which is fed to the first input of the analog multiplier 3.

В аналоговом перемножителе 3 производится перемножение напряжения u2 с амплитудным значением входного напряжения Um вх, поступающим с амплитудного детектора 5, в результате на его выходе формируется напряжение u3=-Um вхcosωt, тем самым происходит восстановление амплитуды входного напряжения Um вх.In the analog multiplier 3, the voltage u 2 is multiplied with the amplitude value of the input voltage U m in , coming from the amplitude detector 5, as a result, a voltage u 3 = -U m in cosωt is formed at its output, thereby restoring the amplitude of the input voltage U m in ...

После инвертирования инвертором 6, на его выходе и на выходе устройства формируется напряжение uвых=Um вхcosωt, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90°.After inversion by the inverter 6, at its output and at the output of the device, a voltage u out = U m in cosωt is generated, phase-shifted relative to u in by an angle of 90 °.

Таким образом, в предлагаемой полезной модели исключение ПИ-регулятора приводит к повышению быстродействия устройства в переходных режимах, тем самым достигается технический результат - повышение точности преобразователя.Thus, in the proposed utility model, the elimination of the PI controller leads to an increase in the speed of the device in transient modes, thereby achieving the technical result - an increase in the accuracy of the converter.

При практической реализации предлагаемого устройства интегратор 1 можно выполнить по известной схеме на операционном усилителе (ОУ) с времязадающей RC-цепью. Аналоговый перемножитель 3 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3. Блок деления 2 можно выполнить на ОУ, включив перемножитель на микросхеме К525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. Амплитудные детекторы 4 и 5 можно выполнить по одной из известных схем (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 292, рис. 11.17; стр. 304, рис. 11.29). Инвертор 6 представляет собой обычный инвертирующий усилитель на ОУ с единичным коэффициентом усиления.In the practical implementation of the proposed device, the integrator 1 can be performed according to the well-known scheme on an operational amplifier (OA) with a timing RC circuit. Analog multiplier 3 can be performed on the KR525PS3 microcircuit. Division 2 can be performed on an op-amp by including a multiplier on the K525PS3 microcircuit in its negative feedback circuit. Amplitude detectors 4 and 5 can be made according to one of the well-known schemes (A. J. Peyton, V. Wolsh. Analog electronics on operational amplifiers. - M .: BINOM, 1994, p. 292, Fig. 11.17; p. 304, Fig. . 11.29). Inverter 6 is a conventional unity-gain op-amp inverting amplifier.

Claims (1)

Устройство сдвига фазы на 90 градусов, содержащее интегратор, первый и второй амплитудные детекторы, причем вход устройства соединен с входами интегратора и первого амплитудного детектора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок деления, аналоговый перемножитель и инвертор, причем выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход аналогового перемножителя через инвертор соединен с выходом устройства.A 90-degree phase shift device containing an integrator, first and second amplitude detectors, and the input of the device is connected to the inputs of the integrator and the first amplitude detector, characterized in that it additionally contains a division unit, an analog multiplier and an inverter, and the integrator output is connected to the first the input of the division unit and the input of the second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first amplitude detector, and the output of the analog multiplier through the inverter is connected to the output of the device.
RU2021109337U 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE RU206074U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109337U RU206074U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109337U RU206074U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU206074U1 true RU206074U1 (en) 2021-08-18

Family

ID=77348694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109337U RU206074U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU206074U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141673C1 (en) * 1997-11-21 1999-11-20 АОЗТ научно-производственная фирма "Прорыв" Phase shifting device
JP5644396B2 (en) * 2010-08-06 2014-12-24 株式会社明電舎 Harmonic current suppression device and harmonic current suppression method for power converter
RU168550U1 (en) * 2016-10-12 2017-02-08 Евгений Борисович Колесников 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU168700U1 (en) * 2016-10-10 2017-02-15 Евгений Борисович Колесников 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141673C1 (en) * 1997-11-21 1999-11-20 АОЗТ научно-производственная фирма "Прорыв" Phase shifting device
JP5644396B2 (en) * 2010-08-06 2014-12-24 株式会社明電舎 Harmonic current suppression device and harmonic current suppression method for power converter
RU168700U1 (en) * 2016-10-10 2017-02-15 Евгений Борисович Колесников 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU168550U1 (en) * 2016-10-12 2017-02-08 Евгений Борисович Колесников 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU168700U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU206074U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU205068U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU168431U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU196044U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU166785U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
Piao et al. Conditioning circuit for capacitive position sensor with nano-scale precision based on AC excitation principle
RU167707U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
RU168550U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU205166U1 (en) AC / DC MEASURING CONVERTER
RU215529U1 (en) FREQUENCY TRIPLE
RU212274U1 (en) PHASE-SENSITIVE AC TO DC VOLTAGE CONVERTER
RU215482U1 (en) FREQUENCY TRIPLE
RU226073U1 (en) MEASURING CONVERTER OF AC TO DC VOLTAGE
RU208079U1 (en) CONTROLLED PHASE REFRACTOR
RU215007U1 (en) ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER
RU211821U1 (en) AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER
RU2644612C1 (en) Measuring transducer of variable voltage into constant one
RU187664U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
RU214462U1 (en) POWER FACTOR METER
RU226232U1 (en) MEASURING CONVERTER OF AC TO DC VOLTAGE
RU206073U1 (en) CONTROLLED PHASE RETURNER
RU204718U1 (en) SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER
RU204750U1 (en) SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER
RU211214U1 (en) AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER