Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код

 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, предназначено для преобразования активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код и позволяет повысить точность преобразования. В устройство , содержащее сумматоры 1-4, компенсаторы 6-9, триггеры 15, 16, 19, нуль-орган 10, умножитель 11 частоты , элемент И 12, счетчик 14, реверсивный счетчик 21, введены триггеры 17,18 функциональный генератор 13 напряжения полупараболической формы, g олок 20 обработки и заполнения временных интервалов. 1 з„п. ф-лы, 3 ил.

соки соВетских социАлистичнжих

РЕСПУБЛИН (sa)s Н 03 M 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по ижзБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4454851/24 (22) 05,07.88 (46) 15„01,91, Бил. Р 2 (71) Азербайджанский институт нефти H химии им, М, Азизбекова (72) И,M.,Абдуллаев, P.À. Зейналов, А.Н. Абиев„ A.A. Ахмедов и Н.Ш. Мамедов ,(53) 681,325{088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 739736, кл . Н 03 И 1/60, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 855518, кл„ Н 03 M 1/00, 1979 (прототип).

„„SU„„1621176 А 1

2 (54} ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ В

ЦИФ1 ОВОЙ КОД (57) Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, предназначено для преобразования активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код и позволяет повысить -точность пр еобразования, В устройство, содержащее сумматоры 1 — 4, компенсаторы 6 — 9, триггеры 15 16, 19, нуль-орган 10, умножитель 11 частоты, элемент И 12, счетчик !4 реверсивный счетчик 21, введены триггеры 17,18, функциональный генератор 13 напряжения полупараболической формы, Я блок 20 обработки и заполнения временных интервалов, 1 з,п. ф"лы, 3 ил.

1621176

Изобретение относится к цифровой электроизмерителъной технике и может быть использовано в измерительных информационных системах дпя преобразова5 ния и кодирования информации.

Целью изобретения является повышение точности преобразоваиия, На фиг„ 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2— функциональная схема блока обработки и заполнения временных интервалов; на фиг. 3 — временные диаграммы работы блока обработки и заполнения временных интервалов. f5

Устройство (фиг. t ) содержит сум маторы 1 — 4,.источник 5 эталонного. напряжения, компараторы 6 — 9, нульорган 10, умножитель 11 частоты, элемент И 12, функциональный генератор

13 напряжения полупараболической формы, счетчик 14, триггеры 15 — 19, блок 20 обработки и заполнения временных интервалов и реверсивный счетчик 21. 25

Блок обработки, и заполнения временных интервалов (фиг. 2) содержит элементы И 22 — 31, элемент И-НЕ 32, элементы И 33 - 35, элементы ИЛИ 36-40, элементы НЕ 41 и 42, триггер 43 и ге- 30

1нератор 44 опорной частоты.

На фиг. 3 обозначены:. 45 и 46—

--напряжения на выходах генератора 44 и триггера 43; 47 — 50 - напряжения со,ответственно на первом, втором, третьем и четвертом входах блока; 51

65 — напряжения соответственно на выходах элементов 22, 26, 27, 36, 37, 28, 29, 30,31,38,39,32,40,33,34 и 35.

Устройство работает следующим об- 40 разом, Суммы и разности преобразуемых сигналов НА (1.), U, >(t), Ое (t), U„>(t) пропорциональных;линейнйм напряжениям 45 и фазным токам измеряемой трехфазной цепи, по соответствующим шинам подаются на первые входы сумматоров 14, на вторые входы которых от источника

5 поступает постоянное напряжение

Ug смещения для получения однополярных сигналов. На первых входах компараторов 6-9 действуют напряжения соответственно:

U1 = Upc(t)+U< (t)+U.

"й = "вс ()+ 18 (. )+"о

U . = U де (") 01й ()+По

Uk U bc (t) U 5 (t)+Uî

На вторые входы кампараторов 6-9 подается напряжение от функционального генератора 13, запускаемого выходным сигналом элемента 12 в моменты

К Т

"к где Т вЂ” период измеряемого напряжения;

М вЂ” число тактов измерения за период, К = 1,233...

При поступлении сигнала "Пуск" на вход элемента 12 поступает разрешающий сигнал от триггера 19.

Первый же импульс от умножителя 1.1 через элементы 12 запускает функциональный генератор 13.

В течение шага квантования

Т

= - на выходах триггеров 15-18 получаМ ются импульсы соответствующих Т

1У

Т, Т, Т < длительностей, равных Э интервалам времени между элементами запуска функционального генератора 13 и срабатывания компараторов 6-9 соот-; ветственно.

Зти сигналы подаются на входы блока

20 обработки и заполнения временных интервалов. В результате обработки получаются импульсы длительности

ЬТ, = (Т„ + Т, )-(Tk + Т„ ), 2 3 "ф пропорциональной мгновенному значению мощности трехфазной цепи, Интервал времени КТ, К = 1 И в блоке 20 подвергается число-импульсному кодированию заполнением их импульсами эталонной частоты

Результаты и N <= fp ЬТ < число-имульсного кодирования временных интервалов Q Т пропорциональны мгновенкому значению мощности трехфазной цепи и в зависимости от знака этой мощности поступают на шину сложения или вычита-. ния реверсивного счетчика 21, Интегрирование выходных число-импульсных сигналов g N< блока 20 за один период Т измеряемых сигналов, осуществляемое на реверсивном счетчике 21 дает код, эквивалентный активной мощности трехфазной электрической цепи. . Длительности входных сигналов триггеров 15-18 Тк1, ТК2 Tk5 ТКФ оп ределяются из условйя динамической компенсации соответствующих напряженй U (t), u (t), U (t) и u4.(t) 5 16211 76 развертывающим напряжением полупараболической формы U (t) =K «„t оч. н функционального генератора 13:

Нв выходах элементов 36 и 37 при этом формируются сигналы с длительностью 1 Тк — Т к и 1Тк — Тк (.

Эти сигналы на элементах 28 и 30 заS полняются импульсами частоты fp/2 с выхода триггера 43.

Таким образом, используемьп» метод. суммирования временных интервалов сводится к следующему, 1) Логическим умножением сигналов длительностей Тк и Т к2 Т к и Т Ic определяются интервалы. времени их совпадения и отрезки времени совпадения заполняются импульсами частотой fp, что равносильно двукратному значению частоты fp/2. При этом количество импульаов на выходах. элементов И 31 соответствует (для указанных ия времен20 иых примерах взаимного расположения импульсов):

1 2 () ° к»= К- » к

1

Кг

1 — 2 к„

Kã а

2 К

Т„

3 ляется в виде

Ео

Е = 2 Т о к, 2320;»3 к!

1- о

25 И 2»,=т Ео=-Тк получим

2) Поскольку, речь идет . о суммиро— вяиии временных интервалов счетным

30 методом интервалы времени 1 Т y — T и Тк — Тк, соответствующие в расc»a pI.вяемом примере длительностлм разности Т вЂ” T> и Тк — Тк, логи«ec.—

» ки умножаемых сигналов (остаткам длительностей импульсов большей протлжен35 ilocTH Ty II T y 4 соотвегствсино, IIOSIIIc ны бь»ть заполнены импульсами частоты, меньшей в два разя (llо сравнению с интервалом их совпадения}, т,е. Ip/2, Так, заполнив интервялы гремели 0 Т вЂ” ТК И ТК вЂ” ТК импульсами lригrepa 43 дмеем:

Е„ х)20,»2 (Ò< к» )

Ео

З 20,»4. К4 ™

Далее задача сводится к опрецелению суммарлых чисел ив „„„+ Е„г и

N + 1»4, что павносилно сум !

50 мйрованию временных интервалов I +

»

+ Tk2 и Tkk+ Тк, 1

С этой целью и исходя из того, что последовательности импульсов 55 и 56 (или 57 и 58) не совпадают го времени, 55 с помощью соответствующих элементов 38 и 39 получаем: где K — коэффициент развертывающего л напр яж ения .

С учетом того, что мгновенное значение мощности трехфазной цени оиредеДИ = f ДТ = —,--.Р (t )+

4 Ео к 0 к Кг к

С учетом того, что вторая слагаемая в правой части этого вь раженил гармоническая, к концу периода Т на реверсивном счетчике накапливается число, пропорциональное активной мощности трехфазной цепи:

»6

Я1 К

4 fо где К = — -- — коэффициент пропорциоР= Кг и нальности, Принцип работы блока 20 заключается в сл ед ующем.

При подаче сигналов 47-50 (Тк» .

Т.к, Тк, Тк ) на соответствующие входы блока 20 йа выходах элементов 2 и

26 формируются сигналы, длительность каждого из которых соответствует длительности короткого из входных импульсов в силу операции логического умножения (фиг. 3, сигналы 51 и 52). Эти сигналы с помощью элементов 29 и 31 заполняются импульсами частоты Й, генератора,44. Импульсы генератора 44 поступают также на вход триггера 43 для деления частоты на 2.

2 Т вЂ”: — +

З ЯО.»б З 20. Я Х> 20»2

7 1 6211 76 8

+(Т -Т } -- = — (Т + т ) °

fo fo

Kg <) 2 2 к К

+Н = 2Т---+ з 20,17 220 (g з20,1ч... к3 2

Г 1

+(Т,, -Т ) — = —.(Tk + ТК ) °

f0 f0

К4 К г

Далее для получения числового эквивалента ДNk интервала времени,ДТ<= (ТК + ТК ) — (ТК + Тк ), пропорционального мгновенному значению мощности, последовательности импульсов 59 и бО подаются на входы логической цепочки, состоящей из элементов 32,40,и

33,причем элемент 32 контролирует случаи совпадения или несовпадения входных импульсов, вырабатывая при совпадении

"О", а при несовпадении "1.";

40 контролирует наличие поступления импульсов с того или иного входа (или с обоих входов одновременно) элемент 33 повторяет при этом выходные импульсы элементов 38 и 39, кото- 25 рые не совпадают по времени.

Таким образом,. на выходе логической цепочки 32, 40 и 33 получается последовательность импульсов ДИк = (NZ) 20,)6 Вго,<7) .*

Однако, исходя из того, что при численном интегрировании результатов цифровых измерений мгновенного значения мощности должен быть контролирован их знак, необходимо присвоение числу ДN < знакового признака. С этой целью используются элементы 34 и 35, причем- элемент 34 фиксирует случай совпадения выходных импульсов элементов 38 и 39, что соответствует положи*4. тельному. знаку мгновенной мощности, и поэтому соответствующая последовательность импульсов пропускается по каналу "+"; эЛемент 35 фиксирует случай совпадения выходных импульсов элемен- 5 тов 32 и 33, что равносильно отрицательному знаку мгновенной мощности, и поэтому данная последовательность нн имйульсов пропускается по каналу

Далее на реверсивном счетчике 21 из количества выходных импульсов элементов 34 и 35 и определяется разность чисел ДИ к = Nyg0 q< NDю.22

= f /2 6T К и ее знак накапливается о

55 за период измеряемого сигнала.

Повьппение точности достигается за счет сокращения циклов многократного преобразования входных сигналов аналоговый сигнал — временной интервал— напряжение " интервал времени, Формула изобретения

Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в

;цифровой код, содержащий источник

) эталонного напряжения, первый и второй триггеры, четыре сумматора, четыре компаратора, реверсивный счетчик, выходы которого являются выходной шиной, последовательно .соединенные нуль-орган, умножитель частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, вход нуль-органа является первой входной шиной, второй вход элемента И соединен с выходом третьего триггера, второй вход которого является шиной запускающих импульсов, первые входы первого, второго> третьего и четвертого сумматоров являются соответственно второй, третьей, четвертой и пятой входными шинами, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров подключены к выходу источника эталонного напряжения, а выходы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров соединены с первыми входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого компараторов, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены четвертый и пятый триггеры, блок обработки и заполнения временных интервалов и функциональный генератор напряжения нолупараболической формы, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а выход соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого компараторов, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго, четвертого и пятого триггеров, вторые входы которых подключены к выходу элемента И, а выходы — к первому, второму, третьему и четвертому входам блока обработки и заполнения временных интервалов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом сложения и входом вычитания реверсивного счетчика, 2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок

9 162 обработки и эаполнения . вр еменных интервалов выполнен на двух элементах

НЕ, тринадцати элементах И, пяти элементах ИЛИ, триггере, элементе И-НЕ, генераторе опорной частоты„выход которого соединен с входом триггера и в первыми входами первого и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, а выход соединен с

) первыми входами третьего элемента ИЛИ, элемента И-НЕ и четвертого элемента И, второй вход последнего из которых объединен с первым входом пятого элемента И и соединен с выходом шестого элемента И, а выход четвертого элемента И является вторым выходом блока, первым выходом которого является выход пятого элемента И, второй вход ко= торого объединен с вторыми входами третьего элемента И и элемента И-НЕ и соединен с выходом второго элемента

ИЛИ, выход элемента И-HE соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом седьмого элемента И, первый вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход объединен с первым входом третьего элемента

И и соединен с выходом триггера, пер11 76 20 вый вход четвертого элемента ИЛИ соединен с выходом восьмого элемента И, а второй вход соединен с выходом девятого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом десятого элемента И и является вторым входом блока, второй вход девятого элемента.

И объединен с первым входом восьмого

10 элемента Ии соединен с выходомпервого элемента НЕ, вход которого объединен с вторым вхоцом второго элемента И и соединен с выходом десятого элемента И, второй вход которого объе15 динен с вторым входом восьмого элемента.И и является первым входом блока, первый вход одиннадцатого элемента И объединен с первым входом двенадцатого элемента И и является третьим

20 входом блока, второй вход одиннадцатого элемента И объединен с первым входом тринадцатого элемента И и соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого объединен с вторым вхо25 дом первого элемента И и соединен с выходом двенадцатого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом тринадцатого элемента И и является четвертым входом блока, выход

ЗО одиннадцатого элемента И соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого элемента И, а выход соединен с вторым входом третьего

35 элемента И.

1621176

Составитель А, Титов

Техред И.)икеш Корректор М. Пожо

Редактор А, Лежнина

Тираж

Заказ 4255

Подписное

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