Способ преобразования трехфазного напряжения в напряжение постоянного тока, пропорциональное действующему значению

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении измерительных органов, входящих в состав регуляторов напряжения синхронных генераторов, синхронных и статических компенсаторов. Цель изобретения - повышение точности. В состав устройства входят однофазные трансформаторы 1-3, транзисторные ключи 4-6, фазные функциональные преобразователи 7-9, сумматор 10 фазных напряжений, транзисторные ключи 11-18, запоминающие блоки 19-26, выходной сумматор 27, выходной функциональный преобразователь 28, узел 29 управления с формирователями 30-33 импульсов, счетчиками 34-37 импульсов, комбинационными блоками 38-41 сдвига, счетчиками 42-45 импульсов с предварительной установкой и дифференциатором 46. В произвольный момент, а затем каждый раз по прошествии восьмой или кратной восьмой части периода измеряют мгновенные значения трех фазных напряжений и осуществляют хранение их в течение семи последующих измерений. В каждый момент измерения определяют напряжение, равное корню квадратному из суммы квадратов напряжений, измеренных в текущий момент и во время семи предыдущих измерений. Методическая погрешность от состава и амплитуд гармоник отсутствует. 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg g G 01 R l9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4260703/24-07 (22) 12.06.87 (4б) 30 ° 08.89. Бюл. 11 32 (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И.Ленина (72) Г,М,Бурунова, М.А.Лотков, М,И,Покровский и A.,Â.Ôàäååâ (53) 621,317.722(088,8) (56) Попов В,С. и др, Измерение среднеквадратического значения напряжения.

M.: Эиергоатомиздат, 1987, с, 103104.

Кожевников В.А. Структура цифрового автоматического регулятора возбуждения мощных синхронных машин; Автореф дис. на соиск, уч.степ, канд. техн. наук. Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени N,È.Êàлинина, Л,, 1983.

„.SU, 1504620 А1

2 (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА, ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ ДЕЙСТВУЮЩЕМУ ЗНАЧЕНИЮ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении измерительных органов, входящих в состав регуляторов напряжения синхронных генераторов синхронных и статичес) ких компенсаторов. Цель изобретения— повышения точности. В состав устройства входят однофазные трансформаторы 1-3, транзисторные ключи 4-6, фазные функциональные преобразователи 7-9, сумматор 10 фазных напряжений, транзисторные ключи 11-18, запоминающие блоки 19-26, выходной сумматор 27, выходной функциональный,(!. p)g т в (Пв) т!в (Пс )ó т (! A) 7 (g) -,у . (!с)yó (4) 3 1504620 преобразователь 28, узел 29 управления с.формирователями 30-33 имаулвсов, счетчиками 34-37 импульсов комбинационными блоками 38-41 сдви5 га, счетчиками 42-45 импульсов с предварительной установкой и дифференциатором 46, В произвольный момент, а затем каждый раэ по прошествии восьмой или кратной восьмой части периода измеряют мгновенные значения трех

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении из мерительных органов, входящих в со- 20 став регуляторов напряжения синхронных генераторов, синхронных и статических компенсаторов.

Целью изобретения является повышение точности, 25

На фиг, показана временная диа- .. грамма одной из фаз, в частности фазы А, преобразуемого трехфазного на пряжения при наличии первой, третьей и пятой гармоник; на фиг,2 — функцио- 30 нальная схема устройства, реализующего способ; на фиг.3 — временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Сущность способа заключается в том, что определяют длительность периода Т преобразуемого напряжения и длительность восьмо= час и периода

Т/8, фиксируют значения трех фазных напряжений в произвольный момент, " .40 затем каждый раз по прошествии восьмой . части периода (например, в моменты

). По окончании каждой фиксации определяют напряжение, При э-. и обновление значений периода и восьмой части периода производится один раз в период (возможно также несколько раэ в период), С помощью несложных математичес- .5 ких выкладок можно показать, что определенное таким образом напряжение (4) пропорционально действующему значению трехфазного напряжения, причем

J фазных напряжений и осуществляют хранение их в течение семи последующих, измерений. В каждый момент измерения определяют напряжение, равное корню квадратному из суммы квадратов напряжений, измеренных в текущий момент и во время семи предыдущих измерений, Методическая погрешность от состава и амплитуд гармоник отсутствует. — .

3 ил., 1 табл. равное сумме квадратов фазных напряжений (П„), +(П,), +(u, )+, (1) и осуществляют хранение каждого напряжения (1) в течение семи последующих измерений, т,е. в каждый момент измерения имеются текущее значение напряжения (1) и семь предыдущих, а именно 2

@л4+("в4+ Цс) ("n4-т1в+ (U, ) т в+(c 4 т!в

1 (Uä) т!+ +(!1,) т +(П,) тI+, (2) (Пд) т +(Пв) т +(Uñ }

После фиксации фаэных напряжений и определения напряжения (1) в каждый момент измерения определяют напряжение, равное сумме напряжений (2), т,е. (uл) +("в 4+(Пс )+ +("а4- (в+(®в)+ -,„+

+(!!c 4 т/В (П4) т1 (! В) -т!а +(1!c)+-т1

+("я4-тт +(в) -"-т (" 4-- т, и напряжение, равное корню квадратному из напряжения (3)

I методическая погрешность от состава и амплитуд гармоник отсутствует, Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержи однофазные трансформаторы 1-3 (фиг.2), транзисторные ключи 4-6, фазные функциональные преобразователи 7-9, сумматор !О фазных напряжений, транзисторные ключи 11 †:

18, запоминающие блоки 19-26, выход-.

1504620

5 ной сумматор 27, выходной функциоФ нальный преобразователь 28, узел

29 управления, включающий в себя формирователи 30-33 импульсов счетчиЭ

5 ки 34-37,импульсов, комбинационные блоки 38-41 сдвига, счетчики 42-45, импульсов с предварительной установкой и дифференциатор 46, Трансформаторы 1-3 включены на на- 10 пряжения фаэ С, В, А, к их вторичным обмоткам подключены входы функциональных преобразователей 7-9 осуществля. В ющих преобразование П „=k(U> )

Ключи 4-6 установлены между выходами функциональных преобразователей 7-9 и и входами сумматора 10 фаэных напряжений. Входы формирователей 30, 33 импульсов и дифференциатора 46 соединены с дополнительной вторичной обмот-20 кой трансформатора 3, а входы формирователей 31, 32 импульсов — с выходом дифференциатора 46, Входы счетчика 34 импульсов подключены к выходам формирователей 30, 32 импульсов, вхо- 25 ды счетчика 35 импульсов — к выходам

О формирователей 32, 33 импульсов, входы счетчика 36 импульсов — к выходам формирователей 33, 31 импульсов, Выходы счетчиков 34-37 импульсов сое- 30 динены с входами соответственно комбинационных блоков 38-41 сдвига, Счетные входы счетчиков 42-45 импульсов с предварительной установкой подключены к выходам соответственно комбинационных блоков 38-41 сдвига, входы обратного счета — к выходам соответственно формирователей 30, 32, 33 и 31 импульсов, а выходы — к управляющим входам соответственно ключей 12, 18

16 и )4. Выходы формирователей 30, 32, 33 и 31 импульсов соединены с управляющими входами, соответственно ключей II 17, 15 и 13. Запоминающие блоки 19-26 включены между выхо- 4 дами ключей 11-18 и соответствующими входами выходного сумматора 27, выход которого соединен с входом выходного функционального преобразователя

28. Управляющие входы каждого из ключей 4-6 подключены к выходам формирователей 30-33 импульсов и счетчиков 42-45 импульсов с предваритель. ной установкой. Выход сумматора 10 ..фазных напряжений соединен с сигнальными. входами ключей 11-18, Устройство работает следующим образом.

Фазные напряжения П, П, 1, после трансформаторов )-3 подаются на . вхоцы функциональных преобразователей

7-9, где преобразуются в напряжения, пропорциональные квадратам П, П ,2

U . Полученные квадраты при помощи ключей 4-6 в моменты t,,t,,t (фиг.3),с промежутком в восьмую часть периода подводятся к входам сумматора 10. Результат каждого суммирования посредством одного из ключей 1118 вводится в один из запоминающих блоков 1 9-26, а затем все восемь результатов суммируются в выходном сумматоре 27. В выходном функциональном преобразователе 28 вырабатывается напряжение, пропорциональное корню квадратному из этой суммы.

Управление ключами 4-6 (их открытие) осуществляют через восьмую часть периода. Момент перехода синусоиды напряжения от отрицательной к по.— ложительной полуволне фиксируют формирователем 30 импульсов (импульс

U, фиг.3), а момент t+ ее перехода от положчтельной к отрицательной полуволне — формирователем 33 импульсов (импульс П ). При помощи диф6 еренциатора 46 получают косинусоид "

П, моменты, t максимальных -:начений синусоиды напряжения U ф1 ксируют при помощи формирователей импульсов 31 и 3. (импульсы ),.П ), Все формирователи импульсов — нуль-органы. Таким образом, получают импульсы в моменты t,,t, t и t6 .

Импульсы в момейты t,, t, t5. и t получают при помощи цепи, состоящей из двух счетчиков и блока сдвига, .

Рассмотрим работу такой цепи, формирующей импульс в момент t (обведено кружком на фиг,3 и обозначено стрелками).

Выходным сигналом U 1 формирователя 31 запускается счетчик 36 и начинает увеличивать свой выходной код, Счетчик 36 останавливается выходным сигналом U>> формирователя 33, при этом он фиксирует количество тактовых импульсов, пропорциональное четверти периода (й -tz), Блок 40 сдвига, получая на входе это количество импульсов, выдает на выходе вдвое меньшую величину, пропорциональную восьмой части периода. Этим количеством импульсов загружается и одновременно запускается по входу "-1" об.ратного счета счетчик 44 с предвари1504620 тельной установкой; на его выходе Возникает импульс U q по прошествии времени, равного восьмой части периода, т.е, в момент t . Аналогично выполе иены схемы для образования импульсов в моменты t,и 7.

При каждом иэ импульсов U> -U q, : Б„ -U4> включаются ключи 4-6, обра; зуя напряжение (1) на выходе суммато- 10 ра 10, и один из ключей 11-18, а .;именно: в моменты t.,t ..., — ключ

1 1; B MGMPHTbI t!, t .... — ключ 1 2;

В мОменты t< y t < o ключ 3 В мо (, менты t,t«,... — ключ. 14; в моменты, г,, ° . — ключ . 1 5; В M0MeHTbf — ключ 16; в моменты и я ключ !71 в моменты 7 16- в ! — ключ 18 (моменты „. на фиг.3 не показаны)

В каждый момент измерения напряжение (1) подается на входы всех ключей

11-18, но запоминается только в одном из запоминающих блоков 19-26, а именНо В ToM) ключ кОтОрОгО oTKpbIT

:, в этот момент, Например, если открыт ключ !! то напряжение (1) запоминается в блоке 19; если открыт ключ

12, то напряжение (1) запоминается в блоке 20 и т.д. Изменение выхоцного напряжения каждого из запоминающих блоков 19-26 происходит в моменты измерения по фиг.3 один раз в период в соответствии с описанной ранее работой ключей 11-18. Таким образом, на выходах запоминающих блоков 19-26

35 появляются напряжения (2), на выходе сумматора 27 — напряжение (3), а на выходе 28 — напряжение (4), В таблице напряжений, отражено состояние элементов устройства в моменты, t,, Напряжение на выхО де сумматора 10 в момент t< равно

Ь =(Ьд), +(Б ), +(П,),, в момент

Л .2 . Z

11,=(1 @ ) +(08) +(Б. )+, в момент =(U )„+(U ) +(U ) и тд, На выходе сумматора 27 В каждый момент t1! y t имеется напряжение, 12 равное сумме выходных напряжений запоминающих блоков 19-26 в соответ50 ствующей колонке таблицы, Например, г для момента t3 UAlt =П +U+ +Usa +

8-+Up +11 +Ь +Ц +5 „1,для момента .

+11 т.е, для каждого момента изме1 55 ,р ения выходное напряже ние сумма тора

27. представляет собой сумму квадраI тов восьми напряжений (1), измеренных в этот момент времени и в семь предыдущих с промежутком в одну восьмую периода,что соответствует (3) ., Данный способ может быть реализован и с помощью управляющей вычислительной машины, При этом обеспечивается возможность объединения датчика действующего значения напряжения с другими регистрирующими и управляющими устройствами, выполненными на основе микропроцессорной техники без заметного увеличения затрат на производство оборудования

Формула и з обретения

Способ преобразования трехфазного напряжения в напряжение постоянного тока, пропорциональное действующему значению, основанный на фиксации мгновенных значений трехфазных напряжений и их ежепериодной обработке путем возведения в квадрат зафиксированных выборок„ суммирования полученных квадратов напряжений и результирующего извлечения корня квадратного из найденной суммы, О т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, укаэанную фиксацию . мгновенных значений осуществляют че рез восьмую или меньшую, кратную восьмой, часть периода.

Зало- Выходное напряжение запомиминаю- нающих устройств в моменты щий времени

1IO t«

19 Uq

2O 1 П 1.г

21 !1, Ц„ПФ,, .2 2

22 Ut г 2 2

23 Ut Ut Ut

24 Б Б Б.ь

2 L

25 Uk Б1 Ut6

26 П

17 1 г

Ц Ut г е, г

" !О UUt!О

"с, 2

Ut U г

Ф ,1

Ь1 Ut62 6 6 а

Ф7

1 504620

7-Л гаРгЯИ На

Ф

Уу о

Составитель Л.Морозов

Редактор И.Рь!бченко Техред M.Äèäûê Корректор Н.Борисова

Заказ 5249/47 Тираж 7)4 Подлисное

° Я.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101