RU215007U1 - Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока - Google Patents
Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU215007U1 RU215007U1 RU2022124894U RU2022124894U RU215007U1 RU 215007 U1 RU215007 U1 RU 215007U1 RU 2022124894 U RU2022124894 U RU 2022124894U RU 2022124894 U RU2022124894 U RU 2022124894U RU 215007 U1 RU215007 U1 RU 215007U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- converter
- voltage
- phase shifter
- Prior art date
Links
- 241001442055 Vipera berus Species 0.000 claims abstract description 16
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 241001646071 Prioneris Species 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 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. Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия преобразователя. Преобразователь содержит источник опорного напряжения, интегратор, компаратор и сумматор. В преобразователь дополнительно введены амплитудный детектор, квадратурный фазовращатель, счетный триггер, управляемый фазовращатель, преобразователь частота-напряжение, усилитель-ограничитель, управляемый усилитель, первый и второй перемножитель. Вход сигнала, пропорционального напряжению исследуемой цепи, через квадратурный фазовращатель соединен с входом управляемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу первого 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 преобразователя частота-напряжение и входом счетного триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, выход сумматора через усилитель-ограничитель соединен с первым входом второго перемножителя, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, выход второго перемножителя через интегратор соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, а выход первого перемножителя соединен с выходом преобразователя. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения активной мощности в цепях переменного тока.
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.
Данное устройство имеет низкое быстродействие, обусловленное наличием фильтра низкой частоты и невысокую точность из-за нелинейности характеристик полевого транзистора.
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.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
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.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия преобразователя.
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, счетный триггер, управляемый фазовращатель, преобразователь частота-напряжение, усилитель-ограничитель, управляемый усилитель, первый и второй перемножитель, причем вход сигнала, пропорционального напряжению исследуемой цепи, через квадратурный фазовращатель соединен с входом управляемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу первого 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 преобразователя частота-напряжение и входом счетного триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, выход сумматора через усилитель-ограничитель соединен с первым входом второго перемножителя, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, выход второго перемножителя через интегратор соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, а выход первого перемножителя соединен с выходом преобразователя.
Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение амплитудного детектора, квадратурного фазовращателя, управляемого фазовращателя, счетного триггера, преобразователя частота-напряжение, усилителя-ограничителя, управляемого усилителя, первого и второго перемножителей, а также организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение быстродействия преобразователя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя активной мощности, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uu, ui, u1-u3, u6, u9, u10 и uвых.
Преобразователь (фиг. 1) содержит амплитудный детектор 1, квадратурный фазовращатель 2, управляемый фазовращатель 3, компаратор 4, счетный триггер 5, сумматор 6, усилитель-ограничитель 7, преобразователь частота-напряжение 8, источник опорного напряжения 9, второй перемножитель 10, интегратор 11, управляемый усилитель 12 и первый перемножитель 13.
Преобразователь работает следующим образом.
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):
где ω=2πf - круговая частота напряжения сети.
При этом сигнал (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 8 и вход счетного триггера 5 (фиг. 1).
Счетный триггер 5 делит частоту его входного напряжения u2 на два, и на его выходе формируется напряжение u3 прямоугольной формы с частотой f/2 (фиг. 2).
В сумматоре 6 напряжение u3 суммируется с отрицательным напряжением u4 от источника опорного напряжения 9, величина которого выбирается около половины амплитуды u3. В результате на выходе сумматора 6 формируется переменное напряжение u5 прямоугольной формы с частотой f/2 и амплитудой близкой к 2,5 В, которое поступает на вход усилителя-ограничителя 7. Усилитель-ограничитель 7 формирует на своем выходе переменное напряжение u6 прямоугольной формы с фиксированным значением амплитуды, равным ±10 В. Это напряжение поступает на первый вход второго перемножителя 10, на второй вход которого поступает напряжение с выхода преобразователя частота-напряжение 8, пропорциональное частоте f входного сигнала преобразователя. При этом коэффициент передачи Kп1=U7/f преобразователя частота-напряжение 8 выбирается таким образом, чтобы при максимальной рабочей частоте fmax преобразователя, максимальное напряжение на втором входе второго перемножителя 10 не превышал 10 В, т.е. Кп1=10/fmax.
В результате перемножения напряжений u6 и u7 во втором перемножителе 10, на его выходе и на входе интегратора 11 формируется прямоугольное напряжение, амплитуда которого U8m пропорциональна текущей частоте f входного сигнала преобразователя:
где Kп1=10/fmax - коэффициент передачи преобразователя частота-напряжение 8;
Кп2=0,1 - коэффициент передачи второго перемножителя 10;
U6m=10 В - амплитуда выходного напряжения усилителя-ограничителя 7.
Интегратор 11 преобразует его входное напряжение u8 прямоугольной формы в переменное напряжение треугольной формы, амплитуда которого определяется выражением:
где Т=1/f- период входного сигнала преобразователя.
Так как амплитуда входного напряжения u8 интегратора 11 пропорциональна частоте f, то выходное напряжение u9 интегратора 11 треугольной формы имеет стабильную амплитуду U9m=5 В и не зависит от частоты f входного сигнала преобразователя.
Отсюда следует, что для выбора параметров времязадающих элементов R и С схемы интегратора 11 необходимо выдержать следующее соотношение:
Выходное напряжение u9 интегратора 11 треугольной формы с частотой f/2 подается на вход управляемого усилителя 12, на управляющий вход которого подается напряжение u3 прямоугольной формы с выхода счетного триггера 5. Это напряжение приводит к переключению полярности выходного напряжения u10 управляемого усилителя 12. Причем положительная полярность напряжение u3 не изменяет полярность выходного напряжения u9 интегратора 11, а отрицательная полярность - приводит к изменению полярности напряжения u9 на противоположную. Коэффициент передачи управляемого усилителя 12 выбран, равным единице, поэтому в первый полупериод выходного напряжения u3 счетного триггера 4 он работает как повторитель, а во второй - как инвертор (фиг. 2).
В результате на выходе управляемого усилителя 12 формируется переменное пилообразное спадающее напряжение амплитудой равной U10m=5 В и частотой f. Это напряжение u10 подается на управляющий вход управляемого фазовращателя 3 (фиг. 2).
В устройстве применен управляемый фазосмещатель 3, который позволяет линейно изменять фазу ср входного сигнала от -180° до +180° при изменении величины управляющего напряжения от -5 В до +5 В (фиг. 2). Это пилообразное управляющее напряжение u10, воздействуя на управляемый фазосмещатель 3, изменяет фазу ϕ его входного сигнала от -180° до +180° с частотой ƒ входного напряжения uвх (фиг. 2).
Учитывая то, что напряжение ui исследуемой цепи совпадает по фазе с выходным напряжением u10 управляемого усилителя 12, на выходе управляемого фазовращателя 3 формируется напряжение u11:
Одновременно сигнал пропорциональный току исследуемой цепи, подается на вход амплитудного детектора 1, на выходе которого формируется напряжение
Напряжения u11 и u12 перемножаются в первом перемножителе 13, на выходе которого и на выходе преобразователя формируется выходное напряжение uвых:
где U, I - действующие значения напряжения и тока исследуемой цепи;
S - полная мощность исследуемой цепи;
Р- активная мощность исследуемой цепи;
КU- коэффициент передачи датчика напряжения;
КI - коэффициент передачи датчика тока;
Кр - коэффициент передачи преобразователя.
В результате на выходе преобразователя формируется постоянное напряжение uвых, пропорциональное активной мощности исследуемой цепи.
Таким образом, применение в преобразователе амплитудного детектора 1, квадратурного фазовращателя 2, управляемого фазовращателя 3, счетного триггера 4, преобразователя частота-напряжение 8, усилителя-ограничителя 7, управляемого усилителя 12, первого и второго перемножителей 13 и 10 позволяет добиться требуемого технического результата - повышение быстродействия преобразователя.
При практической реализации предлагаемого преобразователя 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, НО3В 27/00. Формирователь квадратурных сигналов, опубл. 27.04.2013 г.). Управляемый фазовращатель 3 можно выполнить по схеме (Патент на ПМ №206198 РФ, G01R 19/22. Управляемый фазовращатель, опубл. 30.08.2021 г.). Компаратор 4 можно выполнить на микросхеме К554СА3. В качестве счетного триггера 5 можно использовать микросхему К561ТВ1. Сумматор 6 представляет собой неинвертирующий сумматор на операционном усилителе (ОУ). Усилитель-ограничитель 7 может быть выполнен по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 267, рис. 11.10). В качестве преобразователя частота-напряжение 8 можно использовать преобразователь на микросхеме КР1108ПП1. Источник постоянного напряжения 9 представляет собой обычный источник стабильного напряжения. Перемножители 10 и 13 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3А. Интегратор 11 можно выполнить по известной схеме на ОУ с времязадающей RC-цепью. Управляемый усилитель 12 можно выполнить по схеме управляемого усилителя (Патент на ПМ №168550 РФ, МПК G01R 25/00, опубл. 8.02.2017 г.).
Claims (1)
- Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока, содержащий источник опорного напряжения, интегратор, компаратор и сумматор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены амплитудный детектор, квадратурный фазовращатель, счетный триггер, управляемый фазовращатель, преобразователь частота-напряжение, усилитель-ограничитель, управляемый усилитель, первый и второй перемножитель, причем вход сигнала, пропорционального напряжению исследуемой цепи, через квадратурный фазовращатель соединен с входом управляемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу первого 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 преобразователя частота-напряжение и входом счетного триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, выход сумматора через усилитель-ограничитель соединен с первым входом второго перемножителя, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, выход второго перемножителя через интегратор соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, а выход первого перемножителя соединен с выходом преобразователя.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU215007U1 true RU215007U1 (ru) | 2022-11-24 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU708250A1 (ru) * | 1977-10-03 | 1980-01-05 | Предприятие П/Я М-5651 | Измеритель коэффициента мощности и синуса угла сдвига фаз |
SU1076840A1 (ru) * | 1981-04-20 | 1984-02-29 | Витебский Завод Электроизмерительных Приборов Им.60-Летия Великого Октября | Преобразователь активной мощности в напр жение посто нного тока |
SU1118931A1 (ru) * | 1983-04-07 | 1984-10-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Устройство дл измерени активной мощности,потребл емой от трехфазного преобразовател напр жени |
US4620157A (en) * | 1984-06-22 | 1986-10-28 | Yokogawa Hokushin Electric Corporation | Reactive power to DC signal converter |
SU1501930A3 (ru) * | 1984-04-24 | 1989-08-15 | Институтул Де Церцетаре Стиинтифика Си Инжинерие Технологица Пентру Индустриа Электротехника (Инопредприятие) | Преобразователь действующего значени напр жени или мощности дл форм волн, состо щих из цугов волн |
SU1597757A1 (ru) * | 1988-12-26 | 1990-10-07 | Предприятие П/Я В-2119 | Преобразователь активной мощности в напр жение посто нного тока |
RU211214U1 (ru) * | 2022-03-22 | 2022-05-25 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU708250A1 (ru) * | 1977-10-03 | 1980-01-05 | Предприятие П/Я М-5651 | Измеритель коэффициента мощности и синуса угла сдвига фаз |
SU1076840A1 (ru) * | 1981-04-20 | 1984-02-29 | Витебский Завод Электроизмерительных Приборов Им.60-Летия Великого Октября | Преобразователь активной мощности в напр жение посто нного тока |
SU1118931A1 (ru) * | 1983-04-07 | 1984-10-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Устройство дл измерени активной мощности,потребл емой от трехфазного преобразовател напр жени |
SU1501930A3 (ru) * | 1984-04-24 | 1989-08-15 | Институтул Де Церцетаре Стиинтифика Си Инжинерие Технологица Пентру Индустриа Электротехника (Инопредприятие) | Преобразователь действующего значени напр жени или мощности дл форм волн, состо щих из цугов волн |
US4620157A (en) * | 1984-06-22 | 1986-10-28 | Yokogawa Hokushin Electric Corporation | Reactive power to DC signal converter |
SU1597757A1 (ru) * | 1988-12-26 | 1990-10-07 | Предприятие П/Я В-2119 | Преобразователь активной мощности в напр жение посто нного тока |
RU211214U1 (ru) * | 2022-03-22 | 2022-05-25 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU215007U1 (ru) | Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока | |
RU189666U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU214610U1 (ru) | Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока | |
RU167707U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU195861U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного тока в постоянный | |
RU214462U1 (ru) | Измеритель коэффициента мощности | |
RU187664U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU213443U1 (ru) | Измеритель коэффициента мощности | |
RU205166U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU206669U1 (ru) | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения | |
RU206323U1 (ru) | Делитель частоты гармонического сигнала | |
RU211214U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU189717U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU212274U1 (ru) | Фазочувствительный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU211821U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU212993U1 (ru) | Управляемый гармонический умножитель частоты | |
RU222350U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU222789U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU212189U1 (ru) | Управляемый умножитель частоты гармонического сигнала | |
RU226073U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU163230U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU226232U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU206287U1 (ru) | Утроитель частоты | |
RU223943U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU205068U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов |