Измеритель несинусоидальности напряжения электрической сети

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСИНУСОЦДАЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержащий активные полосовой и ре- . жекторный фильтры, входы которых соединены, детектор эффективных значений , вход которого соединен с выходом режекторного фильтра, детектор средних значений, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения , в него введены измерительный трансформатор, операционный усилитель и аналоговый умножитель,, при этом первичная обмотка измеритель-ного трансформатора подключена к клеммам для подключения исследуемой сети, а вторичная - к входам nor лосового и режекторного фильтров, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с выходом детектора эффективных значений, а выход - 5 с одним из входов аналогового умножи-Ь, теля, другой вход которого соединен КАг с выходом детектора средних значений, F а выход подключен к инвертируювдему входу операционного усилителя.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l 9j (I I ) А

4(g)) G 01 R 23/20

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ( (2i) 3657554/24-21 (22) 19.08.83 (46) 30.03.85. Бюл. У 12 (72) И.З.Жежеленко, А.М.Липский и Г.Н.Поляков (71) Ждановский металлургический, институт (53) 621 . 317 .?3 (088. 8) (56) 1. Анализатор несинусоидальности АН. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. .2. Авторское свидетельство СССР

Ф 624175, кл. С 01 R 23/20, 1975 (прототип) . (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ,,содержащий активные полосовой и режекторный фильтры, входы которых соединены, детектор эффективных значений, вход которого соединен с выхо-. дои режекторного фильтра, детектор средних значений, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены измерительный трансформатор, операционный усилитель и аналоговый умножитель, прн этом первичная обмотка измеритель-ного трансформатора подключена к клеммам для подкпючения исследуемой сети, а вторичная †. к входам по.лосового и режекторного фильтров, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с выходом детектора эффективных значений, а выход — Я с одним из входов аналогового умножителя, другой вход которого соединен с выходом детектора средних значений, а выход подключен к инвертирующему входу операционного усилителя.

1147998

f3

Исследуемое напряжение подается на вход широкополосного усилителя и затем на соединенные входы активных>

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах и системах для определения показателей качества электрической энергии.

Известен анализатор несинусоидальности напряжения электрической сети типа АН, который содержит последовательно соединенные измерительный трансформатор, режекторный фильтр, 10 настроенный на частоту первой гармоники, детектор эффективных значений (1) .

Исследуемое напряжение прикладьг вается к измерительному трансформатору, с вторичной обмотки трансформатора снимается напряжение, необ ходимое для нормальной работы последующих узлов анализатора. Напряжение первой гармоники исследуемого сигнала подавляется режекторным фильтром, а напряжение высших гармоник преобразовывается детектором эффективных значений в постоянное напряжение, пропорциональное эффективному значению напряжения высших гармоник.

Однако в известном анализаторе ре- жекторный фильтр выполнен с использованием пассивного LC-контура. Индуктивность контура имеет большие габариты, массу и низкую добротность, что обусловливает недостаточный уровень подавления первой гармоники, повышенную материалоемкость, невысокие массогабаритные характеристики.

Кроме того, в известном анализаторе не производится нормирование напряжения высших гармоник относительно напряжения первой гармоники, что обусловливает низкую точность работы анализатора при изменяющейся величине первой гармоники.

Наиболее близким по технической, сущности к предлагаемому измерителю является устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений, основными элементами. которого являются широкополосный усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, 50 активные полосовой и режекторный фильтры, детекторы эффективных и средних значений, блок сравнения, масштабный усилитель, источник опорного нап яжения 2 полосового и режекторного фильтров.

Напряжение высших гармоник на выходе режекторного фильтра измеряется детектором эффективных значений, а напряжение первой гармоники на выходе полосового фильтра — детектором средних значений. Нормирование напря. жения высших гармоник относительно напряжения первой гармоники осуществляется регулированием коэффициента передачи .широкополосного усилителя. Напряжение, управляющее коэффициентом передачи широкополосного усилителя, образуется на выходе блока сравнения в результате сравнения напряжения первой гармоники с опорным напряжением. Выходное напряжение блока сравнения с помощью масштабного усилителя доводится до уровня,необходимого для регулирования коэффициента передачи широкополосного усилителя.

Недостатком такого измерителя нелинейных искажений является низкая динамическая точность, обусловленная двумя причинами.

Нормирование напряжения высших гармоник относительно..величины первой гармоники производится с помощью усилителя, включенного в цепь обратной связи, а не является результатом прямого вычисления. При резкопеременной:величине первой гармоники для получения точных измерений требуется нормировать фазочастотные характеристики элементов цепи обратной связи — детектора средних значений, схемы сравнения, масштабного усилителя, управляющего входа широкополосного усилителя.

Для широкополосного усилителя трудно добиться равенства коэффициента передачи в широкой полосе частот .особенно при различных коэффициентах передачи, причем равенство ко эффициента передачи должно соблюдаться в полосе частот от первой до высшей из гармоник исследуемого сигнала .

Кроме того, в известном измерите-. ле нелинейных искажений не предусмот рено согласующее устройство для подключения к электрической сети.

Целью изобретения является увеличение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель несинусоидальности напряжения электрической сети, содержащий активные полосовой и режекторпый фильтры; входы которых

Э l 147998 4 соединены, детектор эффективных зна= Предлагаемый измеритель несинусочений, вход которого соединен идальности напряжения электрической с.выходом режекторного.фильтра, де- сети работает следующим образом. тектор средних значений, вход кото- Входной сигнал поступает íà перрого подключен к выходу полосового 5 вичную обмотку измерительного трансфильтра, введены измерительный транс- форматора 1, а затем с вторичной форматор операционный усилитель обмотки — одновременно на входы аки аналоговый умножнтель, при этом тивных режекторного 2 и полосового 3 первичная обмотка измерительного фильтров. На выходе режекторного трансформатора подключена к клеммам 1О фильтра 2 образуется напряжение для подключения исследуемой сети, высших гармоник, а на выходе полосоа вторичная — к входам полосового вого фильтра 3 — напряжение первой и режекторного фильтров, неинверти- гармоники исследуемого сигнала. Дерующий вход операционного усилителя тектор 4 эффективных значений преобсоединен с выходом детектоРа зффек- 15 разует напряжение высших гармоник тивных значений, а выход — с одним в постоянное напряжение, равное эфиз входов аналогового умножителя, фективному значению напряжения высдругой вход которого соединен с вы- ших гармоник, а детектор средних ходом детектора средних значений, значений 5 — напряжение первой гармоа выход подключен к инвертирующему 20 ники в постоянное напряжение, равное входу операционного усилителя. эффективному значению напряжения

На чертеже приведена электричес- первой гармоники. кая схема измерителя несинусоидаль- Нормирование напряжения высших ности напряжения электрической сети. гармоник относительно напряжения перИзмеритель несинусоидальности 25 вой гармоники осуществляется следуюсодержит измерительный трансфоРма- щим образом. ,тор 1, активный режекторный Фильтр 2э Пусть выходное напряжение,детеквыполнекный, например, на основе .тора 4 эффективных значений равно двойного Т вЂ” моста, активный полосо- ;11 „, выходное напряжение детектора вой фильтр 3, выполненный, например, З0 средних значений 5 равно U а на/

0 < на основе операционного усилителя со пряжение на выходе измерителя несисложной отрицательной обратной нусоидальности равно U . Тогда

Еых связью, детектор 4 эффективных значе- напряжение на выходе аналогового нии, работающии, например, по прин- умножителя 7 становится равным ципу взаимообратного преобразования . П Н . Для операционного усилите35 ьь<х 4 логарифм — антилогарифм, вход которо- ля 6, работающего в линейном режиме го соединен с выходом режекторного напряжение на неинвертирующем входе фильтра 2, детектор 5 средних значе- Равно напряжению на инвертирующем ний, собранный, например, по схеме входе, т.е. двухполупериодного выпрямителя и

40 П .Usr =.11еь!к U ° или Uä „=Us И,. ныл Вг. 4 ° активного интегратора вход которого 1рименение йРедлагаемого изобрете

Э соединен с выходом режекторного ния позволяет увеличить точность изф ьтра 2 операционн и усилитель 6 меРениЯ несинУсоидальности. По сРаврНМ K14Qуд7 HeHH epти рующHи, с извес ным ан иза ором неси тор го оединен с в одом де- нусоидальности типа АН предлагаемый те тора эффектив х значений 4, ана- эмеритель обладает следующими пре45 изме ит

7 нf + и р H м е р 5 2 5 и м е с в а м и: и î i а в л е н и е п е Р в о и г а р

ПС2, один из входов которого соеди- моники активным режекторным фильтром

,нен с в одом детектора 5 средних УлУчшаетсЯ пРимеРно на 20 дб пРи а е ий, другой вход соединен этом уровень третьей гармоники пракс выходом операционного усилителя 6 тически не изменЯетсЯ; изменение ве50

:а выход подключен к инвертирующему личины первой гармоники с частотой входу операционного усилителя 6 до 10 Гц пРактически не сказываетсЯ

Входом измерителя несинусоидаль- на точности измерений; измеритель не ности является первичная обмотка измери- синусоидальности а альности практически не реательного трансформатора l,âûõîäîè-вы- 55 .гирует на изменение амплитуды первой оцоиерационного усилителя 6 . гармоники на -+-207.. ВНИИПи Заказ 1571/38 . Типаж 748 Подписное.

Филиал ШШ "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4