RU214610U1 - ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER - Google Patents
ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU214610U1 RU214610U1 RU2022122148U RU2022122148U RU214610U1 RU 214610 U1 RU214610 U1 RU 214610U1 RU 2022122148 U RU2022122148 U RU 2022122148U RU 2022122148 U RU2022122148 U RU 2022122148U RU 214610 U1 RU214610 U1 RU 214610U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- phase shifter
- voltage
- reset
- Prior art date
Links
- 241001442055 Vipera berus Species 0.000 claims abstract description 16
- 241001646071 Prioneris Species 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения активной мощности в цепях переменного тока. Преобразователь содержит амплитудный детектор, квадратурный фазовращатель, компаратор, одновибратор, интегратор со сбросом, преобразователь частота-напряжение, источник опорного напряжения, сумматор, управляемый фазовращатель и перемножитель. Вход сигнала, пропорционального напряжению исследуемой цепи, через квадратурный фазовращатель соединен с входом управляемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу перемножителя, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, вход которого соединен с входом сигнала, пропорционального току исследуемой цепи, и входу компаратора, выход которого соединен с входом одновибратора и входом преобразователя частота-напряжение, выход которого соединен с входом интегратора со сбросом, вход сброса которого соединен с выходом одновибратора, выход интегратора со сбросом соединен с первым входом сумматора, второй вход которого присоединен к источнику задающего сигнала, выход сумматора соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, а выход управляемого фазовращателя является выходом устройства. Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия преобразователя. 2 ил. The utility model relates to electrical measuring technology and can be used to measure active power in AC circuits. The converter contains an amplitude detector, a quadrature phase shifter, a comparator, a single vibrator, an integrator with a reset, a frequency-voltage converter, a reference voltage source, an adder, a controlled phase shifter and a multiplier. The input of a signal proportional to the voltage of the circuit under study is connected through a quadrature phase shifter to the input of a controlled phase shifter, the output of which is connected to the first input of the multiplier, the second input of which is connected to the output of an amplitude detector, the input of which is connected to the input of a signal proportional to the current of the circuit under study, and to the input of the comparator, the output of which is connected to the input of the one-shot and the input of the frequency-voltage converter, the output of which is connected to the input of the integrator with reset, the reset input of which is connected to the output of the one-shot, the output of the integrator with reset is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the source of the setting signal, the output The adder is connected to the control input of the controlled phase shifter, and the output of the controlled phase shifter is the output of the device. The technical result of the claimed utility model is to increase the speed of the converter. 2 ill.
Description
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения активной мощности в цепях переменного тока. The utility model relates to electrical measuring technology and can be used to measure active power in AC circuits.
Известен измеритель активной мощности [Авторское свидетельство СССР №951167, МПК G01R 21/06, опубл. 15.08.1982 г.], содержащий преобразователь напряжения, преобразователь тока, преобразователь измерительного сигнала, регистратор, измерительный преобразователь, включающий полевой транзистор, аналоговый сумматор, корректор, делитель напряжения, преобразователь напряжение - ток, фильтр низкой частоты.Known active power meter [USSR Author's certificate No. 951167, IPC G01R 21/06, publ. 08/15/1982], containing a voltage converter, a current converter, a measuring signal converter, a recorder, a measuring converter including a field-effect transistor, an analog adder, a corrector, a voltage divider, a voltage-to-current converter, a low-frequency filter.
Данное устройство имеет низкое быстродействие, обусловленное наличием фильтра низкой частоты и невысокую точность из-за нелинейности характеристик полевого транзистора.This device has low speed due to the presence of a low-frequency filter and low accuracy due to the non-linearity of the characteristics of the field-effect transistor.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока [Авторское свидетельство СССР №1076840, МПК G01R 21/00, опубл. 28.02.1984 г.], содержащий блок управления, интегратор, коммутатор, источник опорного напряжения, сумматор, фильтр низких частот и компаратор, причем входы коммутатора подключены к входным шинам преобразователя и выходам источника опорного напряжения, управляющие входы - к выходам блока управления, а первый выход - к входу интегратора, первый вход компаратора через сумматор подключен к выходам коммутатора, выход - к входу блока управления, а второй вход - к выходу интегратора и через фильтр низких частот - к выходной шине преобразователя.The closest analogue to the proposed utility model is a converter of active power to DC voltage [USSR Author's certificate No. 1076840, IPC G01R 21/00, publ. February 28, 1984], containing a control unit, an integrator, a switch, a reference voltage source, an adder, a low-pass filter and a comparator, the switch inputs being connected to the input buses of the converter and the outputs of the reference voltage source, the control inputs to the outputs of the control unit, and the first output - to the input of the integrator, the first input of the comparator through the adder is connected to the outputs of the switch, the output - to the input of the control unit, and the second input - to the output of the integrator and through a low-pass filter - to the output bus of the converter.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.
Недостатком данного преобразователя является низкое быстродействие, обусловленное большой постоянной времени фильтра низких частот. Постоянная времени фильтра низких частот выбирается достаточно большой исходя из обеспечения заданных пульсаций напряжения на самой нижней частоте рабочего диапазона, что предопределяет низкое быстродействие преобразователя во всем рабочем диапазоне частот.The disadvantage of this converter is the low speed due to the large time constant of the low-pass filter. The time constant of the low-pass filter is chosen sufficiently large based on the provision of specified voltage ripples at the lowest frequency of the operating range, which predetermines the low speed of the converter over the entire operating frequency range.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия преобразователя.The technical result of the claimed utility model is to increase the speed of the converter.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока, содержащий источник опорного напряжения, интегратор, компаратор и сумматор, дополнительно введены амплитудный детектор, квадратурный фазовращатель, одновибратор, управляемый фазовращатель, преобразователь частота-напряжение и перемножитель, а интегратор выполнен со сбросом, причем вход сигнала, пропорционального напряжению исследуемой цепи, через квадратурный фазовращатель соединен с входом управляемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу перемножителя, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, вход которого соединен с входом сигнала, пропорционального току исследуемой цепи, и входу компаратора, выход которого соединен с входом одновибратора и входом преобразователя частота-напряжение, выход которого соединен с входом интегратора со сбросом, вход сброса которого соединен с выходом одновибратора, выход интегратора со сбросом соединен с первым входом сумматора, второй вход которого присоединен к источнику задающего сигнала, выход сумматора соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, а выход управляемого фазовращателя является выходом устройства.The specified technical result is achieved by the fact that in the known active power to DC voltage converter containing a reference voltage source, an integrator, a comparator and an adder, an amplitude detector, a quadrature phase shifter, a single vibrator, a controlled phase shifter, a frequency-voltage converter and a multiplier are additionally introduced, and the integrator performed with a reset, and the input of the signal proportional to the voltage of the circuit under study, through a quadrature phase shifter, is connected to the input of the controlled phase shifter, the output of which is connected to the first input of the multiplier, the second input of which is connected to the output of the amplitude detector, the input of which is connected to the input of the signal proportional to the current of the circuit under study , and the input of the comparator, the output of which is connected to the input of the one-shot and the input of the frequency-voltage converter, the output of which is connected to the input of the integrator with reset, the reset input of which is connected to the output of the one-shot, the output of the integrator with reset connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the source of the setting signal, the output of the adder is connected to the control input of the controlled phase shifter, and the output of the controlled phase shifter is the output of the device.
Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение амплитудного детектора, квадратурного фазовращателя, одновибратора, управляемого фазовращателя, преобразователя частота-напряжение, перемножителя, выполнение интегратора со сбросом, а также организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение быстродействия преобразователя.The essential differences of the proposed converter are the introduction of an amplitude detector, a quadrature phase shifter, a single vibrator, a controlled phase shifter, a frequency-voltage converter, a multiplier, an integrator with a reset, as well as the organization of new connections between the device elements. The combination of elements and connections between them provide a positive effect - an increase in the performance of the converter.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя активной мощности, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uu, ui, u1-u3, u5, u7 и u8.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a functional diagram of the active power converter, Fig. 2 - time diagrams of voltages u u , u i , u 1 -u 3 , u 5 , u 7 and u 8 .
Преобразователь (фиг. 1) содержит амплитудный детектор 1, квадратурный фазовращатель 2, компаратор 3, одновибратор 4, интегратор со сбросом 5, преобразователь частота-напряжение 6, источник опорного напряжения 7, сумматор 8, управляемый фазовращатель 9 и перемножитель 10.The converter (Fig. 1) contains an
Измеритель работает следующим образом.The meter works as follows.
Сигнал uu=Umusinωt, пропорциональный напряжению исследуемой цепи, подается на вход квадратурного фазовращателя 2, и на его выходе формируется напряжение u1, сдвинутое по фазе на 90° относительно uu в сторону отставания (фиг. 2):The signal u u \u003d U mu sinωt, proportional to the voltage of the circuit under study, is fed to the input of the
u1=Umusin(ωt-90°),u 1 \u003d U mu sin (ωt-90 °),
где ω=2πf - круговая частота напряжения сети.where ω=2πf is the circular frequency of the mains voltage.
При этом сигнал ui=Umisin(ωt-ϕ) (где ϕ - угол сдвига фаз между напряжением и током исследуемой цепи), пропорциональный току исследуемой цепи, подается на вход компаратора 3, который преобразует это напряжение в напряжение u2 прямоугольной формы (фиг. 2), которое подается на входы преобразователя частота-напряжение 6 и одновибратора 4.In this case, the signal u i \u003d U mi sin (ωt-ϕ) (where ϕ is the phase angle between the voltage and current of the circuit under study), proportional to the current of the circuit under study, is fed to the input of the
По фронтам импульсов напряжения u2 запускается одновибратор 4 и на его выходе формируются узкие импульсы u3 фиксированной длительности с частотой ω, которые подаются на вход сброса интегратора со сбросом 5. Одновременно преобразователь частота-напряжение 6 преобразует частоту этих импульсов в постоянное напряжение U4 положительной полярности величиной:On the fronts of the voltage pulses u 2 , a
где KПЧН - коэффициент передачи преобразователя частота-напряжение 6;where K PCHN - the transfer coefficient of the converter frequency-
ƒ - частота напряжения исследуемой цепи;ƒ - voltage frequency of the circuit under study;
ƒmax - максимальная рабочая частота преобразователя;ƒ max - maximum operating frequency of the converter;
При этом значение KПЧН выбирается из условия получения максимального выходного напряжения U4=10 В при ƒmax, т.е. KПЧН=10/ƒmax.In this case, the value of K PSN is selected from the condition for obtaining the maximum output voltage U 4 =10 V at ƒ max , i.e. K PCHN \
Выходное напряжение U4 преобразователя частота-напряжение 6 поступает на вход интегратора со сбросом 5.The output voltage U 4 of the frequency-
На выходе интегратора со сбросом 5 формируется пилообразное напряжение u5 отрицательной полярности с частотой ƒ напряжения исследуемой цепи преобразователя, амплитуда которого определяется по формуле:At the output of the integrator with
где U5m - амплитуда выходного напряжения интегратора со сбросом 5;where U 5m - the amplitude of the output voltage of the integrator with
T - период напряжения исследуемой цепи uu;T - voltage period of the investigated circuit u u ;
f - частота напряжения исследуемой цепи uu;f - voltage frequency of the investigated circuit u u ;
R - сопротивление резистора интегратора со сбросом 5;R is the resistance of the integrator resistor with
С - емкость конденсатора интегратора со сбросом 5.C - integrator capacitor capacitance with
Таким образом, при выборе постоянной интегрирования RC интегратора со сбросом 5 равной RC=1/ƒmax амплитуда его выходного напряжения U5m не зависит от частоты напряжения uu во всем рабочем диапазоне частот преобразователя.Thus, when choosing the integration constant RC of the integrator with
Выходное напряжение u5 интегратора со сбросом 5 суммируется в сумматоре 8 с напряжением смещения u6=Uсм=5 В от источника опорного напряжения 7, в результате чего на выходе сумматора 8 формируется переменное пилообразное напряжение u7 амплитудой 5 В. Это напряжение подается на управляющий вход управляемого фазовращателя 9.The output voltage u 5 of the integrator with
В устройстве применен управляемый фазовращатель 9, который позволяет линейно изменять фазу ψ входного сигнала от -180° до +180° при изменении величины управляющего напряжения от -5 В до +5 В (фиг. 2). Это пилообразное управляющее напряжение u7, воздействуя на управляемый фазовращатель 9, изменяет фазу ψ его входного сигнала от -180° до +180° с частотой ω напряжения uu (фиг. 2).The device uses a controlled
Учитывая то, что напряжение ui исследуемой цепи совпадает по фазе с выходным напряжением u5 интегратора со сбросом 5, на выходе управляемого фазовращателя 9 формируется напряжение u8:Given that the voltage u i of the circuit under study is in phase with the output voltage u 5 of the integrator with
u8=Umusin(ωt+ψ)=Umusin{ωt-90°+[180°-(ωt-ϕ)]}=Umusin(90°+ϕ)=Umucosϕ.u 8 =U mu sin(ωt+ψ)=U mu sin{ωt-90°+[180°-(ωt-ϕ)]}=U mu sin(90°+ϕ)=U mu cosϕ.
Одновременно сигнал ui=Umisin(ωt-ϕ), пропорциональный току исследуемой цепи, подается на вход амплитудного детектора 1, на выходе которого формируется напряжение u9=Umi.At the same time, the signal u i =U mi sin(ωt-ϕ), proportional to the current of the circuit under study, is fed to the input of the
Напряжения u8 и u9 перемножаются в перемножителе 10, на выходе которого и на выходе преобразователя формируется выходное напряжение uвых:The voltages u 8 and u 9 are multiplied in the
где U, I - действующие значения напряжения и тока исследуемой цепи;where U, I are the effective values of the voltage and current of the circuit under study;
S - полная мощность исследуемой цепи;S is the total power of the circuit under study;
Р - активная мощность исследуемой цепи;P is the active power of the circuit under study;
KU - коэффициент передачи датчика напряжения;K U - transmission coefficient of the voltage sensor;
KI - коэффициент передачи датчика тока;K I - current sensor transfer coefficient;
Kp - коэффициент передачи преобразователя.K p is the transfer coefficient of the converter.
В результате на выходе преобразователя формируется постоянное напряжение uвых, пропорциональное активной мощности исследуемой цепи.As a result, a constant voltage u out is formed at the output of the converter, which is proportional to the active power of the circuit under study.
Таким образом, применение в преобразователе амплитудного детектора 1, квадратурного фазовращателя 2, одновибратора 4, управляемого фазовращателя 9, преобразователя частота-напряжение 6, перемножителя 10 и выполнение интегратора 5 со сбросом позволяет добиться требуемого технического результата - повышение быстродействия преобразователя.Thus, the use of an
При практической реализации предлагаемого измерителя амплитудный детектор 1 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). Квадратурный фазовращатель 2 можно выполнить по схеме (Патент РФ №127554, Н03В 27/00. Формирователь квадратурных сигналов, опубл. 27.04.2013 г.). Компаратор 3 можно выполнить на микросхеме К554СА3. Одновибратор 4 можно выполнить на микросхеме К561АГ1. Интегратор со сбросом 5 можно выполнить на операционном усилителе (ОУ) по схеме (В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. Электроника и микропроцессорная техника. - М.: Высш. шк., 2005. - стр. 459, рис. 6.18, в). В качестве преобразователя частота-напряжение 6 можно использовать преобразователь на микросхеме КР1108ПП1. Источник опорного напряжения 7 представляет собой обычный источник стабильного напряжения. Сумматор 8 представляет собой неинвертирующий сумматор на ОУ. Управляемый фазовращатель 9 можно выполнить по схеме (Патент на ПМ №206198 РФ, G01R 19/22. Управляемый фазовращатель, опубл. 30.08.2021 г.). Перемножитель 10 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3.With the practical implementation of the proposed meter, the
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU214610U1 true RU214610U1 (en) | 2022-11-08 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1076840A1 (en) * | 1981-04-20 | 1984-02-29 | Витебский Завод Электроизмерительных Приборов Им.60-Летия Великого Октября | Active power to dc voltage converter |
SU1597757A1 (en) * | 1988-12-26 | 1990-10-07 | Предприятие П/Я В-2119 | Active power-to-constant voltage converter |
RU163231U1 (en) * | 2016-01-29 | 2016-07-10 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE CONVERTER TO DC |
RU187666U1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-03-14 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE TRANSMITTER |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1076840A1 (en) * | 1981-04-20 | 1984-02-29 | Витебский Завод Электроизмерительных Приборов Им.60-Летия Великого Октября | Active power to dc voltage converter |
SU1597757A1 (en) * | 1988-12-26 | 1990-10-07 | Предприятие П/Я В-2119 | Active power-to-constant voltage converter |
RU163231U1 (en) * | 2016-01-29 | 2016-07-10 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE CONVERTER TO DC |
RU187666U1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-03-14 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE TRANSMITTER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU168373U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
RU214610U1 (en) | ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER | |
RU189666U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
RU215007U1 (en) | ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER | |
RU213443U1 (en) | POWER FACTOR METER | |
RU211821U1 (en) | AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER | |
RU205166U1 (en) | AC / DC MEASURING CONVERTER | |
RU195861U1 (en) | AC / DC TRANSMITTER | |
RU212274U1 (en) | PHASE-SENSITIVE AC TO DC VOLTAGE CONVERTER | |
RU222350U1 (en) | MEASURING CONVERTER OF AC TO DC VOLTAGE | |
RU206669U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ACTUAL VALUE OF AC VOLTAGE | |
RU187664U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU189717U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
RU206322U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER | |
RU168701U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU214462U1 (en) | POWER FACTOR METER | |
RU222700U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU2644612C1 (en) | Measuring transducer of variable voltage into constant one | |
RU2520409C2 (en) | Converter for converting periodic signal to frequency and period | |
RU163230U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU206323U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER | |
RU213672U1 (en) | CONTROLLED FREQUENCY DIVIDER OF THE HARMONIC SIGNAL | |
RU212993U1 (en) | CONTROLLED HARMONIC FREQUENCY MULTIPLIER | |
RU205068U1 (en) | 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE | |
RU225928U1 (en) | MEASURING CONVERTER AC TO DC |