Измеритель среднего значения переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямительных установках. Цель изобретения - повьппение эффективности компенсации пульсаций выходного напряжения . За счет введения ключа 13, компаратора 14 и блока 5 выборки и хранения обеспечивается высокое качество выходного сигнала с одновременным сохранением высокого быстродействия измерения, что приводит к повышению качества работы преобразователя . 2 ил. 00 4 00 со а: ие. /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 M 1 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9ие. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3953467/24-07 (22) 11.09.85 (46) 30,10.87. Бюл. М - 40 (7 1) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72) Е.П.Королев (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1081764, кл, Н 02 М 7/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 1160511, кл. Н 02 M 7/04, 1983.

„„SU„„1 4 967 Ai (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямительных установках, Цель изобретения — повьппение эффективности компенсации пульсаций выходного напряжения. За счет введения ключа 13, компаратсра l4 и блока 5 выборки и хранения обеспечивается высокое качество выходного сигнала с одновременным сохранением высокого быстродействия измерения, что приводит к повышению качества работы преобразователя ° 2 ил.

1348967

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в выпрямительных устройствах, к которым предъявляются высокие требования по стабилизации и быстродействию выхода в установившийся режим.

Целью изобретения является повышение эффективности компенсации пульсаций выходного напряжения с сохранением высокого быстродействия.

На фиг, 1 приведена блок-схема измерителя, на фиг. 2 — диаграмма его работы, где приведены напряжения на выходах блоков.

Измеритель среднего значения переменного напряжения содержит последовательно соединенные первый выпрямитель 1, фильтр 2 низкой частоты, усилитель 3 переменного напряжения и первый ключ 4, блок 5 выборки и хранения, соединенный информационным входом фильтра 2 низкой частоты, блок

6 управления, состоящий из последовательно соединенных формирователя 7 прямоугольного напряжения, соединенного входом с выходом усилителя 3, второго выпрямителя 8, расширйтеля

9 импульсов и элемента 10 задержки, вход и выход которого соединены соответственно с управляющими входами первого ключа 4 и блока 5, сумматор

11, первый вход которого подключен к выходу первого ключа 4, а второй вход — к выходу блока 5, дифференциатор 12, второй ключ 13, компаратор

14, вход которого подключен к выходу дифференциатора 12 и к информационному входу второго ключа 13, а выход — к управляющему входу этого ключа, и сумматор 15, первый вход которого соединен с выходом сумматора 11 и с входом дифференциатора 12, а второй вход — с выходом второго ключа 13.

Для обеспечения компенсации переменной составляющей напряжения в сумматоре 11 усилитель 3 выполнен инвертирующим. Формирователь 7 выполнен по схеме двухпорогового компаратора с зоной нечувствительности.

На его выходе формируются прямоугольные импульсы единичной амплитуды и совпадающие по знаку с напряжением на входе. Зона нечувствительности формирователя 7 определяется из условия отстройки от амплитуды сигнала с выхода усилителя 3 в установившемся режиме. с, 10

Зона нечувствительности компаратора 14 выбирается из условия отстройки от сигнала с выхода дифференциатора 12 в установившемся режиме. Кроме того, компаратор 14 выполнен таким образом, что сигнал на его выходе соответствует логическому 0", если входной сигнал любой полярности превышает порог срабатывания. В остальных случаях на выходе компаратора 14 присутствует сигнал высокого уровня, соответствующий логической

"1", удерживая ключ 13 в закрытом состоянии. Ключи 4 и 13 находятся в закрытом состоянии, если на их управляющих входах сигналы высокого уровня (логические "1"), и в открытом состоянии, если на управляющих входах сигналы низкого уровня (логические Он).

Блок 5 выполнен таким образом, что при наличии на его управляющем входе сигнала низкого уровня (логического "0") он работает как масштабный усилитель-повторитель, а при наличии на управляющем входе сигнала высокого уровня (логической "1") находится в режиме хранения, т.е, сигнал на выходе соответствует значению входного сигнала в момент появления на управляющем входе логической "1".

Устройство работает следующим об— разом.

В установившемся режиме пульсирующее напряжение с выхода выпрямителя

1 поступает на фильтр 2, в котором осуществляется первый этап снижения переменной составляющей напряжения, Напряжение с выхода фильтра 2 поступает на вход усилителя 3 и на информационный вход блока 5. Формирователь в блоке 6 выбираеTcH таким образом, чтобы его порог чувствительности был выше наибольших пульсаций в напряжении на выходе усилителя 3 в установившемся режиме. При этом все последующие элементы в блоке 6 не возбуждаются и его выходы находятся в состоянии (логический 0 ), при котором первый ключ 4 замкнут и объединяет выход усилителя 3 с первым входом сумматора 11. Выделяемое усилителем 3 напряжение пульсации не содержит постоянной составляющей и находится в противофазе с пульсациями напряжения на его входе. Блок 5 работает в режиме усилителя-повторителя и без изменений передает напряже1348967 ние с выхода фильтра 2 низкой часто— ты на второй вход сумматора 11. В сумматоре 11 осуществляется окончательная компенсация пульсаций. Так

5 как выделенная на выходе су:1матора

11 постоянная составляющая напряжения не изменяется во времени, то на выходе дифференциатора 12 напряжение равно нулю, второй ключ 13 закрыт, так как на его управляющем входе си«иа ? высокого уровня (логическая 1 ) от компаратора 14, поэтому сумматор 15 работает в режиме повторителя напряжения с выхода сумматора 11. При эToM отключенное состояние второго ключа

14 в установившемся режиме позв<«<«яет (в отличии от прототипа) сохранить уровень пульсаций на выходе c>мматс— ра 15 не хуже, Iем на выходе сумматора 11.

При скачкообразном увели <ении напряжения на входе устройства, например при подключении источника перев эГ менного напряжения на вход выпрямителя 1, напряжение на выходе ф«;льгра

2 быстро вьгходит HB уровен. установившегося значеги«я, переходит е« о и совершает несколько I > стро . ату«< 3.— щИХ КОЛЕбаНИй ОКОЛО ЛИН:«И, Ст Н< .В«1«3— шегося значения (фиг. 2, наг;ряжения на выходах блоков — ., где i — по« рядковый номер бло,. а сагпасно <р ..<), Начиная с момента ?Зключения на выхс де усилителя 3 появляется напряж:— ние, превышаюшее порог чувствит<3льности формирователя 7 в блоке 6. Б . формирователе 7 вырабатывается функция знака от выделенной переменной составляющей. При этом выпрямитель «б

8 формирует последовательность оцнополярных импульсов со скважностью, определяемой порогом чувствительности формирователя 7. На выходе расширителя 9 имеет место сплошной сигнал в течение всего переходного процесса. Этот сигнал в виде логической

cr u

1 поступает на управляющий вход первого ключа 4, запирая его, и запускает элемент 10. До срабатывания эле- 60 мента 10 на его выходе присутствует логический "О<, следовательно нуль и на управляющем входе блока 5. Поэтому последний работает в режиме повторителя. Пока ключ 4 заперт процесс выхода усилителя 3 на рабочий участок не оказывает влияния на качество выходного напряжения устройства. При этом первый сумматор 11 работает как

Il< H3 OPllòÅË«Н,3 ° РЯ«r P««ИЯ С ВЫХОДа ф«1",Ь» тра . На втор и суммат<«ре 15 осу—.ц<«от««л««ет я суммирование сигHBëB от первого c .J «маг< ра 1 «с <- го первой пр:«13«3o!I«!OI о" л«;ф<«еренц««атора 12, пэступа«<ше<3 ;l второ«" вход сумматора 15 через ?включен«3««г< второй ключ

13, Вкл«<«че«3««ое состояние ключа 13 обеспе ш«3ае «с Я наличием логическо« о 0" на его упр<3вля?<Зщем входе от комii3p:-lTc«pB 14, к .торый находится во

*..lIl3i3:,енном с «стоя? «И тB« «

«рЕВЫШавт Гс р< . -p:«<3B "? ВаНИя КОМПаратсра 14. < М «нр< ВаИИЕ =ИгнаЛа С

«<ь<.пда СуММа Ор-,," <- COO ПЕрВОй

HpoH3водной от пи<1ференциатора 12 и "«-.оляет с, шестBp« ио «ве и« -.ить ско— ь пост«1жс «3!I«I уста«?свив«««егося значения. Через зацанное время (фи",:), .-.оответствующее моменту ,-ре .ечения ьозра таюшегп напряже«н«Я «3а выхо, е фильтра 2 с уровнем устано; ившегося значения, срабатывас- элeMP i т 10, на его вь<ходе псявля 1 ет. я логи Ip кая 1, которая nepeI3: -.H i б Io«< 5 в реж«1м хранения. При ToI», ?iBIIl я? ;. . «а вь«:.оце блока 5 тор l уp «Blip. какой ,.""л ме. 3 о в i. PMp«: l .p3

«««. L3H <:а .o,:IH я времени фильтр, является IIBpB ет, ом, который не зависит ог 3.,1 -- <«« . -.õ одного сигнала, то можно считать, .то всег,ца время оT нача.«а <3е репрод ol< процесса при включении дo мо..«е <г;-, первого пересечения возрастакшег, напряжения на выходе ф«гль.«ра . с линией установивше«ося значения -IPI«3MP«3«3o и поддается вычисле«1««.3 по параметрам фильтра

2. После истече««««я времени Т на вы( ходе усилигеля 3 Hpкоторое время («) имеют MP "т 3; а -у;<ающие колебания, превьш«ающие Ilopol чувствитель ности формирователя 7, поэтому в течение всего интервала с1 (фиг.2) сохраняются логичес« ««е 1 HB управля ю««<их входах и< рвого ключа 4 и блока 5.

По истечс«<ии времени t т.е. г когда перехоцное напряжение пульсаций, выделенное усилителем 3, становится ниже порога срабатывания формирователя 7, происходит практически мгновенный сброс рас««<««р«? геля 9 и блока 10. На их в«.«ход?3х устанавли1 348967 ваются логические "0", которые переводят первый ключ 4 в проводящее состояние, а блок 5 — в режим усилителя-повторителя, При этом устройство в целом работает как было описано для установившегося режима.

При скачкообразном снижении напряжения на входе устройства (отключении) характер переходного процесса на выходе фильтра низкой частоты 2 близок к описанному при включении. Отличие состоит в том, что имеет место быстрое снижение напряжения до нуля с последующим быстро затухающим колебанием около нулевой линии. В этом случае также имеет место в момент начала переходного процесса возбуждение блока 6 — беэ задержки отключается первый ключ 4, а через время, равное, блок 5 переводится в режим хранения значения напряжения на его входе в момент, окончания интервала t до окончания переходных пульсаций на выходе фильтра 2 с последующим выходом в новый установившийся режим. При этом от начала процесса в течение времени снижающееся напряжение с выхода фильтра 2 (без компенсации) проходит на выход первого сумматора 11 через блок 5. В течение времени второй ключ 13 замкнут, что обеспечивается логическим "0" на его управляющем входе от компаратора 14, который находится во включенном состоянии, так как напряжение на его входе П евышает порог срабатывания,.

Так как. первая производная U, от снижающегося напряжения U н отрицательная, то в сумматоре 15 происходит вычитание входных сигналов,обуславливающее крутой фронт (высокую скорость) снижения выходного напряжения.

Применение предлагаемого измерителя среднего значения переменного напряжения позволяет повысить качество выходного сигнала, уменьшить его пульсации, одновременно сохранить высокое быстродействие измерения, что в конечном счете приводит к повышению качества работы преобразователей, в которых может быть применен предложенный измеритель среднего значения переменного напряжения.

Формула изобретения

Измеритель среднего значения переменного напряжения, содержащий первый выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к источнику переменного напряжения, выход которого подключен к входу фильтра низкой частоты, подключенного выходом к входу усилителя переменного напряжения, дифференциатор, первый сумматор, выход которого предназначен для подключения к приемнику измеренного напряжения, а первый вход подключен к входу дифференциатора и к выходу второго сумматора, первый ключ и блок управления ключом,включающий в себя последовательно соединенные формирователь прямоугольного напряжения, второй выпрямитель, расширитель импульсов и элемент задержки, при этом вход блока управления ключом подключен к выходу усилителя переменного напряжения и к информационному входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности компенсации пульсаций выходного напряжения с сохранением высокого быстродействия, в него дополнительно введены второй ключ, компаратор и блок выборки и хранения, информационный вход и вы40 ход которого подключены соответственно к выходу фильтра низкой частоты и к второму входу второго сумматора, а управляющий вход — к выходу элемента задержки блока управления

45 ключом, выход расширителя импульсов соединен с управляющим входом первого ключа, вход компаратора подключен к выходу дифференциатора и к информационному входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а управляющий вход — с выходом компаратора.

1348967

77

72

Ф,70

Составитель С.Луэанов

Редактор Т.Парфенова Техред И.Попович Корректор А.Обручар

Заказ 5197/55 Тирах 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4