SU1485141A1

SU1485141A1 - Измерительный преобразователь 'синфазной и квадратурной составляющих основной гармоники несинусоидального тока

Info

Publication number: SU1485141A1
Application number: SU874317890A
Authority: SU
Inventors: Sergej I Malafeev; Viktor S Mamaj
Original assignee: Vladimirsky Polt I
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-06-07

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления промышленным электрооборудованием, в системах контроля 'и учета электроэнергии.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности от высших гармоник тока, '

Ка фиг.Г представлена функциональная схема предлагаемого, преобразоват теля; на фиг.2 - блок-схема функционального преобразователя; на фиг.Зсхема умножителя частоты; на фиг,4 схема преобразователя напряжениечастота синхронного типа; на фиг,5 эпюры напряжений.

Измерительный преобразователь содержит первичный преобразователь 1 напряжения, вход которого соединен с входным потенциальным зажимом 2, Выход первичного преобразователя 1 напряжения через пороговый элемент 3 соединен с управляющими входами функциональных преобразователей 4 и 5, а .через последовательно соединенные фильтр 6 нижних частот и умножитель 7 частоты - с входами делителя 8 часто-' . ты» входами функциональных преобразователей 4 и 5 и синхронизирующими входами преобразователей 9 и 10 напряжение-частота синхронного типа. Выход делителя 8 частоты соединен с входами Т-триггеров 11 и 12., прямбй выход Т-триггера 11 соединен с первым входом элемента И 13. и через формирователь 14 импульсов записи с входом формирователя 15 импульсов сброса и управляющими входами буферных регистров 16 и 17, выходы которых соединены с информационной шиной 18 устройства, а входы соединены соответственно с выходами реверсивных счетчиков 19 и 20, управляющие входы которых соединены с выходом формирователя 15 импульсов сброса. Инвертирующий выход Т-триггера 11 соединен с первым входом элемента И 21, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 19, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И 13. Вторые входы элементов И 13 и 21 соединены с выходом преобразователя 9 напряжение-частота синхронного типа, вход которого соединен с выходом блока 22 перемножения,, первый вход ко-, торого соединен с первым входом блока 23 перемножении и выходом первичного преобразователя 24 тока, выходом соединенного с входным токовым зажимом'25, выход блока 23 перемножения соединен с входом преобразователя 10 напряжение-частота синхронного типа, выход которого соединен с вторыми входами элементов И 26 и 27. Прямой выход Т-триггера 12 соединен с первым входом элемента И 26, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 20, вычитающий вход которого соединен с выходом элемента И 27, первый вход которого соединен с инверсным выходом Т-триггера 12,

Функциональный преобразователь (фиг.2) содержит формирователь 28 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом счетчика 29, Выход счетчика 29 через постоянный запоминающий блок 30 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 31 соединен с выходом функционального преобразователя, управляющий вход которого соединен с входом формирователя 28 импульсов, а вход соединен с входом счетчика 29.

5

1485141

6

Постоянный запоминающий блок 30 для функционального преобразователя 4 содержит коды функции Р,(х) «

= |з1п х| ; 0 έ х<: 5Г, а для функционального преобразователя 5 содержит коды функции Р<(х) = |сое х|, 0έχ·<'ίί'.

Умножитель 7 частоты (фиг.З) содержит пороговый элемент 32, выход которого соединен с входом блока автоматической подстройки частоты, выполненного в виде последовательно соединенных фазового детектора 33, корректирующего фильтра 34, управляемого генератора 35 импульсов, делителя 36 частоты, выход которого соединен с первым входом фазового детектора 33, первый вход-которого соединен с выходом формирователя 32 импульсов, вход которого соединен с входом умножителя 7 частоты, а выход последнего соединен с выходом управляемого генератора 35.

Преобразователь напряжение-частота синхронного типа (фиг.4) содержит источник 37 напряжения смещения, выход которого соединен с вторым суммирующим входом суммирующего интегратора 38, первый суммирующий вход является входом преобразователя напряжение-частота синхронного типа, синхронизирующим входом которого являются объединенные синхронизирующий вход ϋ-триггера 39 и первый вход элемента И 40, второй вход которого соединен с выходом ϋ-триггера 39 и управляющим входом управляемого ключа 41. Источник 42 опорного напряжения через управляемый ключ 41 соединен с вычитающим входом суммирующего интегратора 38, выход которого через пороговый элемент 43 соединен с ϋ-входом ϋ-триггера 39, выход элемента И 40 соединен с выходом преобразователя напряжение-частота синхронного типа.

На фиг.5 приведены эпюры напряжений; а - на входёГ преобразователя 1 ; б - на входе преобразователя 24; в - на управляющем входе функциональных преобразователей 4 и 5; г-на входе преобразователей 4 и 5; д - на выходе преобразователя 5; е - на выходе преобразователя 4'^-ж - на выходе преобразователя 10; з,и - на выходе триггеров 11 и 12 соответствен- , но; к, л - импульсы на выходе формирователей 14 и 15 соответственно, ·

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Напряжение питающей сети поступает на вход первичного преобразователя 1 напряжения, а с его выхода подается на входы порогового элемента 3 и фильтра 6 нижних частот. Фильтр 6 нижних частот не должен вносить фазового сдвига для основной гармоники напряжения.

Сигнал с выхода фильтра 6 нижних частот поступает на вход умножителя 7 частоты на п, на выходе которого формируется импульсы, частота которых пропорциональна частоте питающей сети

^{ь пг}се-ги ~ τ'где η - коэффициент передачи умножителя 7 частоты; п? 2000;

Т=1/£_сети- период сети. Функциональные преобразователи 4

и 5 представляют собой цифровые формирователи опорных кваэнгармонических сигналов [з1пх| и |со8х| и работают следующим образом, В моменты времени, соответствующие положительным и отрицательным фронтам импульсов (фиг,5в), т.е, в моменты, соответствующие началу (Г = 0) и середине (Т ® Т/2) каждого периода напряжения, функциональные преобразователи 4 и 5 устанавливаются выходным сигналом порогового элемента 3 в начальное состояние. Далее функциональные преобразователи 4 и 5 выполняют преобразование количества импульсов (фиг.5г), поступающих с выхода умножителя 7 час тоты на- их информационные входы, в квазигармонические опорные сигналы

и₄ = ί 8ΪΠ (0£I ,

^и5= I	соз ωс[,
где 5-0	- круговая частота;
	- текущее время;
V	₅ - напряжение на выходе функ

циональных преобразователей 4 и 5 соответственно,

которые строго синхронизированы с напряжением сети и, а их частота совпадает с частотой сети £,

Выделение синфазной составляющей основной гармоники несинусоидального тока осуществляется следующим образом. Блок 22 перемножения выполняет умножение' сигнала (фиг,5б), пропорционального току ΐ, на опорный квази7

1485141

8

гармонический еигнал, который затем . преобразуется преобразователем 9 напряжение-частота синхронного типа в импульсы, среднее значение которых $ пропорционально напряжению с выхода блока 22 перемножения и частоте тактовых импульсов с выхода умножителя 7 частоты. Источник 37 напряжения смещения в нем позволяет измерять двухполярный входной сигнал.

В соответствии с логикой работы элемент И 13 в первый полупериод заполняет реверсивный счетчик 19, а во второй полупериод элемент И 21 вы- и читает импульсы из его накопленного содержимого, в результате чего в конце периода сети в реверсивном счетчике 19 записано двоично-дополнительное число, соответствующее синфазной 20 составляющей, которое затем переписывается в буферный регистр 17, а процесс измерения повторяется.

Выделение квадратурной составляющей осуществляется аналотичным обра- 25 зом, но за счет смещения полупериодов измерения в буферный регистр 17 из реверсивного счетчика 20 переписывается величина, пропорциональная квадратурной составляющей. . . 30

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь синфазной и квадратурной составляющих основной гармоники несинуеокдального тока, содержащий первичный преобразователь напряжения,вход которого соединен с потенциальным входным зажимом устройства,первичный преобразова- до •гель тока,вход которого соединен с токовым входным зажитом устройства, пороговый элемент, последовательно соединенные фильтр нижних частот, умножитель частоты и делитель частоты, выход которого соединен с объединенными входами первого и второго Ттриггеров, преобразователь напряже.ние-частота синхронного типа, синхронизирующий вход которого соединен- с выходом умножителя частоты, а выход соединен с объединенными вторыми входами первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И соединен с прямым выходом первого Т-триггера и входом формирователя импульсов записи, выход которого соединен с управляющими входами обоих буферных регистров и через формирователь импульсов сброса с управляющими входами обоих реверсивных счетчиков, выход первого элемента И соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента К, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого Т-триггера, прямой выход второго Т-триггера соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом' второго Т-триггера, выходы реверсивных счетчиков соединены с входами буферных регистров соответственно, выходы последних соединены с информационной шиной, являющейся выходом устройства, о тличающ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения погрешности ϋ'τ высших гармоник тока, в него дополнительно введены два функциональных преобразователя, два блока перемножения и второй преобразователь напряжение-частота синхронного типа, синхронизирующий вход которого соединен с выходом умножителя частоты и объединенными входами обоих функциональных преобразователей, а его выход соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход первичного преобразователя напряжения соединен с входами фильтра нижних частот и порогового элемента, 'выход которого соединен с управляющими входами обоих функциональных преобразователей, выход первичного преобразователя тока соединен с первыми входами обоих блоков перемножения, второй вход первого блока перемножения соединен с выходом первого функционального преобразователя, выход второго функционального преобразователя соединен с вторым входом второго блока перемножения, выход которого соединен с входом второго преобразователя напряжение-частота синхронного типа, выход первого блока перемножения соединен с входом первого преобразователя напряжение-частота синхронного типа.

2. Преобразователь по п. 1 , о т личающийся тем, что функциональный преобразователь содержит

9

1485141

10

формирователь импульсов, вход которого соединен с управляющим входом функционального преобразователя, а выход сбединен с управляющим входом счетчика, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход счетчика через постоянный запоминающий блок и цифроаналоговый преобразователь соединен с выходом ,д функционального преобразователя.

3. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что умножитель частоты содержит последователь- 15 но соединенные формирователь импульсов и блок автоматической подстройки частоты, выполненный в виде последовательно соединенных фазового детектора, корректирующего фильтра, уп- 20 равняемого генератора импульсов и делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, первый вход которого является входом блока автоматической под- 25 стройки частоты, выход управляемого генератора соединен с выходом умножителя частоты, вход которого соединен с входом формирователя импульсов.

30

4, Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что преобразователь напряжение-частота синхрон· ного типа содержит источник напряжения смещения, суммирующий интегратор, пороговый элемент, О-триггер, элемент И, источник опорного напряжения и управляемый ключ, первый суммирующий вход интегратора является входом преобразователя напряжение-частота синхронного типа, второй суммирующий вход суммирующего интегратора соединен с выходом источника напряжения смещения, вычитающий вход через управляемый ключ соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход суммирующего интегратора через пороговый элемент соединен с ϋ-Εχοдом ϋ-триггера, синхронизирующий вход которого соединен с первьм входом элемента И и является синхронизирующим входом преобразователя напряжение-частота синхронного типа, выход ϋ-триггера соединен с управляющим входом управляемого ключа и вторым входом элемента И, выход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-частота синхронного типа.

28

Фиг.З

1485141

Фиг А

⁰ , ί

*₀1-1_ ί-1 I-~Ι Γ

ί

#„1ι-—--__ι-Фчг.5

Claims

Измерительный преобразователь синфазной и квадратурной составляющих основной гармоники несинусоидального тока относится к электроизмерительной технике и может использоваться в системах автоматического управления промышленным электрооборудованием, в системах контроля и учета электроэнергии, Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности от высших гармоник тока. Для этого в устройство введены два функциональных преобразователя 4 и 5, два блока 22, 23 перемножения и преобразователь 10 напряжение-частота синхронного типа..Напряжение с зажима 2 с помощью первичного' преобразователя 3 , порогового элемента 3, фильтра 6

$Ц „„1485141

Фив.1

3

1485141

4

нижних частот й умножителя 7 частоты преобразуется в управляющие импульсы для работы делителя 8 частоты и двух Т'-триггеров 11 и 12» обеспечивающих два сдвинутых относительно друг друга измерительных такта, В блоках 22 и 23 перемножения, а также преобразователях 9 и 10, токовый сигнал с зажима 25 через первичный'преобразователь 24 тока преобразуется в управляющие импульсы, которые с помощью

элементов И 13, 21, 26 и 27 в реверсивных счетчиках 19 и 20 записывают сигналы, пропорциональные синфазной и квадратурной составляющим, которые затем с помощью формирователей 14 и,15 переписываются в буферные регистры 16 и 17 и поступают на шину 18, В описании изобретения при50 ведены примеры построения блоков 4,5,7,9 и 10. 3 з,п,ф-лы, 5 ил.