SU1397846A1 - Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей содержит преобразователи 1, 2 тока в напр жение, источник 3 опорного посто нного напр жени , сумматоры 4, 5, преобразователи 6, 7 напр жени  в частоту, блоки 8, 9 гальванического разделени  импульсных сигналов, формирователи 10-13, преобразователи 14-17 частоты в посто нный ток, инвертирующие усилители 18, 19 посто нного тока, трехвходовые сумматоры 20,21, фильтрующие усилители 22, 23, суммирующие преобразователи 24, 25 тока в напр жение . Измерительный преобразователь имеет расщиреиные функциональные возможности . 3 з.п. ф-лы, 1 ил. (Q

Description

Uce

ibxxJi

(Л

со со

СХ)

05

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть иснользовано дл  одновременного измерени  активной и реактивной мощности тре.хпроводных трехфазных цепей неременного тока.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

На чертеже приведена схема измеритель- HOi o преобразовател  мощности трехпро- водных э, 1ект)ических цепей в системах трехфазного тока.

Уст юйство содержит нервый 1 и второй 2 нреобразовате.чи тока в напр жение, источник 3 опорного посто нного напр жени , сум.матор 4, сумматор 5, нервый 6 и второй 7 преобразователи напр жени  в частоту, первый 8 и второй 9 блоки гальванического разделени  импульсных сигналов, формирователи 10 13, четыре преобразовател  14 17 частоты в посто нный ток, первый 18 и второй 19 инвертирующие усилители посто нного тока, первый 2(1 и второй 21 трехвходовые сумматоры, первый 22 и второй 23 фильтруюп1ие усилилели, нервый 24 и второй 25 суммирующие преобразователи тока в напр жение. Входы преобразователей 1, 24, 25 и 2, 24, 25 об ьединены последовательно и включены в цепь тока фазы А и С соответственно, нричем обмотки преобразовател  25 включены встречно по отношению к обмоткам преобразователей 1, 2 и 24. Первые входы сумматоров 4 и 5 подклю- чепы к напр жени м исследуемых цепей LJM) и Lli и соответственно, а вторые входы обьединены и соединены с входом источника 3 пск то нного опорного напр жени . Выход преобразовател  1 соединен с первым входом преобразовател  14 и первым входом сумматора 20. Выход преобразовател  14 объединен с выходом преобразовате- .т  15 и соединен с входом инвертирующего усилител  18. Выход усилител  18 соединен с вторым входом сумматора 20. Третий вход сумматора 20 соединен с выходом преобразовател  2. Выход сумматора 20 соединен с входом первого фильтрующего усилител  22, выход которого  вл етс  первым выходом устройства. Выходы сумматоров 4 и 5 соединены с входами преобразователей 6 и 7 напр жени  в частоту соответственно . Выходы преобразователей 6 и 7 соединены с входами блоков 8 и 9 гальванического разделени  соответственно. Выходы блока 8 соединены с входами формирователей 10 и 12 импульсов, а выходы блока 9 - с входами формирователей 11 и 13. Выходы формирователей 10-- 13 соединены с управл ющими входами преобразователей 14- 17 соответственно. Вход преобразовател  15 соединен с выходом преобразовател  2.

1

L

;i- 51, dt f, 1 о

Выходы суммирующих преобразователей 24 и 25 соединены с входами преобразователей 16 и 17 и с первым и третьим входами сумматора 21. Второй вход сумматора 5 21 соединен с выходом инвертирующего усилител  19. Вход усилител  19 соединен с объединенными выходами преобразователей 16 и 17. Выход сумматора 21 соединен с входом второго фильтрующего усилител  23, выход которого  вл етс  вторым выхо- дом устройства.

Устройство работает следующим образом. Входные напр жени  UAB и UCB суммируютс  с помощью сумматоров 4 и 5 с напр жением источника 3 опорного посто нного 5 напр жени . Мгновенные значени  выходных напр жений сумматоров 4 и 5 равны U4 KiU3+ Кгиди;(I)

i:., KiU:,+ K.U.B(2)

где Ki и Кг - коэффициенты передачи сумматоров 4 и 5 по соответст- 0ствующим входам;

и,) - напр жение источника 3. Напр жени  U4 и Us поступают на входы преобразователей 6 и 7. Л1гновенные значени  частот fi и f2 выходных импульсов 5 преобразователей пропорциональны напр жени м U4 И Us;

f, Кзи4 КзК|и.,+КзК2илв;(3)

f., K3U5 K3KiU:,+ К.зКоУгв;(4)

Частоты fi и f значительно превыщают частоту входных напр жений. 0 В1,1ходные импульсы с преобразователей 6 и 7 через блоки 8 и 9 гальванического разделени  и формирователи 10-13 поступают на управл ющие входы ключей преобразователей 14 -17.

Токи 1д и ij,, нагружающие первую и вто- 5 рую фазы трехфазной цепи, протекают через входные цепи преобразователей 1 и 2 тока в напр жение и суммирующих преобразователей 24 и 25. Мгновенные значени  выходных напр жений преобразователей 1, 2 24 и 25 определ ютс  следующими выра- 0 жени ми соответственно:

U, K4iA;(5)

U, K4ic;(6)

U,4 K5iA+2K5ic;(7)

и,д -2K5iA-K5fc.(8)

5 Т)ебуемые значени  и знаки коэффициентов пропорциональности определ ютс  соотношением витков и направлением токов в обмотках. Напр жени  Ui, U2, U24, Ujs подаютс  на входы преобразователей 14-17. Среднее за нериоды Т| l/f| и Т2 l/f2 0 следовани  управл ющих импульсов частот f|, 2 значение выходного тока преобразовател  попорционально произведению входного напр жени  на частоту управл ющих ИМПУЛЬСОВ

Гг

KgK KjKiU,, J iдdt -I- K6K KJKJUдsiAdt; (9)

iiscp

,KjK,Uj5 icdt + (10)

T,

i,6CD ,dt K.KjKjK, Uj(i4 + 2ie ) dt + Kg.K5KjKJL B (1л + 2:c ) df; (11)

гi eОО

1 Т Т

ii7cp -K KjKjK, изК21д+ i) dt - (2i + i, ) dt. (12)

тт

Токи ii4 и ii5 складываютс  на инвер-U22 Ку UAB-iAdt+ U(:Bicdt) . тирующем усилителе 18 и далее на сумма- ПЗ) торе 20 из них вычитаютс  составл ющие, Токи iie и ii складываютс  иа усилите- .р TIле 19, составл ющие, пропорциональные пропорциональные ( Udt и icdt. При ус-чисто гармоническим сигналам U-f2ic и реднении за период входного сигнала на21 -i- k, вычитаютс  на сумматоре 21, а на выходе фильтрующего усилител  22 форми-выходе фильтрующего усилител  23 формируетс  посто нное напр жение, пропорцио- 20 посто нное напр жение, пропорциональное активной мощности трехфазной це-нальное рактивной мощности трехфазной пи:сети

Ujj Kj (1д -I- 2ic ) dt - К 5 UcB (21д -н ic ) dt

(+ ic+ ic) - Ucb (1д+ 1д+ ic)I

(ic- ±e) - исв(1д - IB)

K UAeIc+ IB(UCB - ) - йсв±д.

Из векторного сложени  трехфазных напр жений и токов в трехфазных, трехпро- водных цеп х следует:

У„-и„ исд

Ь+и+U o

Ос. (15)

С учетом (15) получ им ,.U-f и 1д+исл1 1 КЛ- Таким образом, U23 пропорционально реактивной мощности трехфазной цепи.

Claims (4)

1. Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей, содержащий первый и второй преобразователи тока в напр жение, к входам которых соответственно подвод тс  токи первой и второй фаз трехфазной цепи, источник опорного посто нного напр жени , один из выводов которого соединен с третьей фазой трехфазной цепи, первый и второй сумматоры , у которых первые входы соединены с вторым выводом источника опорного напр жени , второй вход первого сумматора соединен с первой фазой, второго сумматора - с второй фазой, а обща  точка обоих сумматоров - с третьей фазой трехфазной

T,

(14)

5

5

цепи, первый и второй преобразователи напр жени  в частоту, обща  точка которых соединена с третьей фазой, а входы подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров, два формировател , инвертирующий усилитель посто нного тока , первый и второй преобразователи час0 тоты в посто нный ток, первые входы которых подключены к выходам соответствующих преобразователей тока в напр жение, вторые входы соединены с выходами соответствующих формирователей, а выходы соединены с входом инвертирующего усилител  посто нного тока, сумматор с трем  входами , первый из которых соединен с выходом первого преобразовател  тока в напр жение , второй вход - с выходом второго преобразовател , третий - с выходом инвертирующего усилител  посто нного тока, а выход - с входом фильтрующего усилител  посто нного тока, выход которого  вл етс  первым выходом устройства, отличающийс  тем, что, с целью расщиренин функциональных возможностей, в устройст5 во дополнительно введены первый и гло)ой суммирующие преобразователи входных токов в напр жение, третий и четвертый формирователи, первый и второй блоки гальванического разделени  импульсных сиг0

налов, входы которых подключены к выходам соответствующих преобразователей напр жени  в частоту, выходы первого блока гальванического разделени  соединены с альванически разделенными входами первого и третьего формирователей, а выходы второго блока гальванического разделени  - с гальванически разделенными входами второго и четвертого формирователей , второй инвертирующий усилитель посто нного тока, третий и четвертый преобразователи частоты в посто нный ток, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго суммирующих преобразователей входных токов в напр жение, вторые входы соединены с выходами соответственно третьего и четвертого формирователей, а выходы соединены с входом второго инвертирующего усилител  посто нного тока, второй фильтрую- пшй усилитель посто нного тока и второй сумматор с трем  входами, первый из которых соединен с выходом второго инвертирующего уси;1ител  посто нного тока, второй и третий - с выходами соответственно первого и второго суммирующих преобразователей входных токов в напр жение, а выход - с входом второго фильтрующего усилител  посто нного тока, выход которого  вл етс  вторым выходом устройства.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что, каждый из блоков гальванического разделени  импульсных сигналов содержит трехобмоточпый импульсньн1 трансформатор с гальванически изолированными друг от друга обмотками, причем первична  обмотка подключена к выходу соответ- ствуюп1его преобразовател  напр жени  в частоту, а вторичные к входам соответствующих формирователей.

0

5

0

5

0

5

3.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что каждый из преобразователей тока в напр жение содержит трехобмоточ- ный трансформатор с первичной обмоткой, включенной последовательно в цепь соответствующего входного тока, обмоткой обратной св зи и выходной обмоткой, гальванически изолированными от первичной, и компенсационную схему, состо щую из обмотки обратной св зи и выходной обмотки трансформатора и усилител  переменного тока, вход которого соединен с выходной обмоткой, а выход - с последовательно соединенными резисторо.м и обмоткой обратной св зи.

4.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что каждый из суммирующих преобразователей входных токов в напр жение содержит четырехобмоточный трансформатор , СОСТОЯ1ЦИЙ из первой первичной обмотки , второй первичной обмотки с числом витков вдвое больщим, чем у первой, обмотки обратной св зи и выходной обмотки гальванически изолированных от первичных, и компенсационную схему по п. 2, причем первична  обмотка первого преобразовател  тока в напр жение соедин етс  последовательно и согласно с первой первичной обмоткой первого суммирующего преобразовател  и последовательно и встречно с второй первичной обмоткой второго суммирующего преобразовател  входных токов в напр жение , первична  обмотка второго преобразовател  тока в напр жение соедин етс  последовательно и согласно со второй первичной обмоткой первого суммирующего преобразовател  и последовательно и встречно с первой первичной обмоткой второго суммирующего преобразовател  входных токов в напр жение.