Цифровой измеритель активной мощности

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и в счетчиках энергии сигналов переменного тока. Цель изобретения - повышение быстродействия - достигается за счет введения комбинационного вычитателя 8 и регистрового блока 7 типа FIFO и образованием новых связей. Регистровый блок 7 типа FIFO запоминает все отсчеты мгновенных значений мощности за период. Комбинационный вычитатель 8 вычисляет активную мощность после каждого отсчета путем прибавления нового значения мгновенной мощности и вычитания самого раннего, хранящегося в регистровом блоке 7, с дальнейшим усреднением результата в сумматоре 9. Цифровой измеритель активной мощности также содержит преобразователи напряжения в код 1 и 2, блок 3 выделения периода,-умножитель частоты 4, перемножитель 5, блок 6 управления. 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 21/133, 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712299/21 (22) 29.06.89 (46) 23.09.91. бюл. М 35 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В,И.Ульянова (Ленина) (72) А.Н.Альшевский, А.M.Ñìèðíîâ и Е.П.Угрюмов (53) 621.317.38 (088;8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1298672, кл. G 01 R 21/06, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1368793, кл. 6 01 R 21/08, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и в счетчиках энергии,,5U 1679402 А1 сигналов переменного тока. Цель изобретения — повышение быстродействия — достигается за счет введения комбинационного вычитателя 8 и регистрового блока 7 типа

FIFO и образованием новых связей. Регистровый блок 7 типа FIFO запоминает все отсчеты мгновенных значений мощности за период, Комбинационный вычитатель 8 вычисляет активную мощность после каждого отсчета путем прибавления нового значения мгновенной мощности и вычитания самого "раннего", хранящегося в регистровом блоке 7, с дальнейшим усреднением результата в сумматоре 9. Цифровой измеритель активной мощности также содержит преобразователи напряжения в код 1 и 2, блок 3 выделения периода,-умножитель частоты 4, перемножитель 5, блок 6 управления, 1 ил.

1679402

Изобретение относится к цифровой контрольно-измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и энергии сигналов переменного тока в системах автоматического контроля, регулирования и управления, Цель изобретения — повышение быстродействия измерителя активной мощности.

На чертеже изображена функциональная схема цифрового измерителя активной мощности.

Цифровой измеритель активной мощности содержит два преобразователя 1 и 2 напряжения в код (ПНК), блок 3 выделения периода (БВП), умножитель 4 частоты (УЧ), перемножитель 5, блок 6 управления (БУ), регистровый блок 7 типа FIFO, комбинационный Bbl÷èòàòåëü 8 и накапливающий сумматор 9, причем информационный вход ПНК 2 является входом цифрового измерителя для напряжения и соединен с входом БВП 3, а вход ПНК 1 является входом измерителя для напряжения, пропорционального- току в сети. Выход БВП 3 соединен с входом УЧ 4, выход которого соединен с запускающими входами ПНК 1 и 2, выходы готовности которых соединены с первым и вторым входами БУ 6 и входами приема первого и второго сомножителей блока 5 перемножения, Информационные выходы ПНК 1 и 2 соединены с первыми и вторыми входами сомножителей блока 5 перемножения, информационные выходы которого соединены с входами данных регистрового блока 7 типа FIFO и с входами уменьшаемого вычитателя 8. Выходы данных регистрового блока 7 соединены с входами вычитаемого вычитателя 8, выходы которого соединены с информационными входами сумматора 9, выходы данных которого являются информационными выходами цифрового измерителя активной мощности. Выход БУ 6 соединен с входами синхронизации регистрового блока 7 и накапливающего сумматора 9, вход сброса которого соединен с одноименным входом регистрового блока типа FIFO и является входом запуска цифрового измерителя активной мощности.

Цифровой измеритель активной мощности работает следующим образом.

По поступлении сигнала "Пуск" обнуляются регистровый блок 7 и накапливающий сумматор 9. БВП 3 и УЧ 4 формируют на своих выходах прямоугольные импульсы, временной интервал между которыми равен периоду входного сигнала напряжения Твх для БВП и Твх/п для УЧ 4, где n— коэффициент умножения УЧ 4, который равен числу отсчетов в периоде. С целью упрощения выполнения операции 1/и при вычислении где Ry — к-ое мгновенное значение активной мощности;

P — активная мощность; число и выбирается из ряда чисел 2, где I — любое целое положительное число.

При этом операция — Р

1 4 М =

15 сводится к сдвигу величины Р на

k=1

20 разрядов вправо.

Каждый импульс с выхода УЧ 4 запускает одновременно ПНК 1 и 2, которые преобразуют мгновенные значения напряжения и тока в.код. По окончании преобразования на выходе ПНК 1 появляется код Ntq, а на выходе ПНК 2 — йщ, где k — номер отсчета мгновенных значений, à Ni и N< — коды мгновенных значений тока и напряжения соответственно. Одновременно ПНК 1 и 2

30 выдают сигналы о готовности данных, по

KQTopblM % M N g заносятся в перемножитель 5.

Через время задержки срабатывания перемножителя 5 код отсчета мгновенно35 го значения активной мощности

Npk = Nip Nuy появляется на входеданных регистрового блока 7 и на входе уменьшаемого вычитателя 8. Так как после запуска содержимое регистрового блока 7 типа

40 FIFO равно О, то на выходе вычитателя 8 также появится код Np . Окончанием импульса с выхода БУ 6, который формируется по поступлении сигналов готовности от

ПНК 1 и 2 и заканчивается через интервал времени, больший чем время срабатывания перемножителя 5, вычитателя 8 и сумматора 9, вместе взятых, код Npk заносится в первый регистр регистрового блока 7 типа FIFO и добавляется в накапливающий сумматор 9. Так как первоначально содержимое сумматора 9 также равнялось О, то код Npk заносится в накапливающий сумматор 9, На этом первый цикл вычисления заканчивается.

Следующий цикл запускается очередным импульсом с выхода УЧ 4. по окончании которого в сумматоре 9 будет сформирована величина Np + Мр(1), При этом йр переместится во второй регистр регистрового

1679402

10 и

Х Nlk N k=P

k =1

25

35 блока 7, а Np(gy 1} запишется в первый регистр. После выполнения и циклов регистровый блок 7 типа FIFO заполнится и будет хранить все и отсчетов за период мгновенных значений мощности. Первый отсчет появится на его выходе, так как регистровый блок

7 содержит и регистров. B накапливающем сумматоре 9 при этом сформирована суми ма g Йек = g Nlk М„к. Но так как ak=1 k=1

=2 и операция а/и, где а-любое число, есть сдвиг на I разрядов вправо, что не изменяет вид кода, а равносильно перемещению запятой, Т0 причем младшие I разрядов представляют дробную часть значения Р, На n+1 цикле на вход уменьшаемого вычитателя 8 подается код Np(I1+- g, а на вход вычитаемого — Np1 с выхода регистрового блока 7 типа FIFO. В итоге после окончания и+1 цикла в накапливающем сумматоре 9 сформирована сумма о

n+1

g Npk Np1+Np(qp1} Х Npk

k =1 k =1

Так как значение активной мощности не зависит от момента начала снятия отсчетов, то

n+1

Npk = P. .k =2

Код Np(I1+ g заносится в первый регистр регистрового блока 7 типа FIFO, а в последний и-й переписывается Np2, и он появляется на выходе регистрового блока 7 типа FIFO, и т.д.

Таким образом, после каждого снятия очередных отсчетов N и N< корректируется значение P в зависимости от значений этих отсчетов.

Итак, предлагаемый измеритель формирует на своем выходе каждое новое значение активной мощности через интервал времени т = Tex/n, в то время как в иэвест40

50 ных время решения превышает величину периода входного сигнала, Формула изобретения

Цифровой измеритель активной мощности, содержащий два преобразователя напряжения в код, перемножитель, блок выделения периода, умноЖитель частоты, накапливающий сумматор, блок управления, причем выходы накапливающего сумматора являются информационными выходами цифрового измерителя актиВной мощности, выход блока выделения периода соединен с входом умножителя частоты, выход которого соединен с входами запуска первого и второго преобразователей напряжения в код, выходы данных которых соединены с первыми и вторыми информационными входами перемножителя, а выходы готовности преобразователей напряжения в код— с первым и вторым входами блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, s него дополнительно введены регистровый блок типа

FIFO и комбинационный вычитатель, причем информационные выходы блока перемножения соединены с входами данных регистрового блока типа FIFO и входами уменьшаемого комбинационного вычитателя, входы вычитаемого которого соединены с выходами данных регистрового блока типа FIFO, а выходы комбинационного вычитателя соединены со входами данных накапливающего сумматора, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации регистрового блока типа

FIFO и с выходом блока управления, первый и второй входы разрешения приема сомножителей перемножителя соединены соответственно с выходами готовности первого и второго преобразователей напряжения в код, входы данных которых являются входами для напряжения и для напряжения, пропорционального току в сети, соответственно, вход данных первого преобразователя напряжения в код также соединен с входом блока выделения периода, вход сброса накапливающего сумматора соединен с одноименным входом регистрового блока типа FIFO и является входом запуска цифрового измерителя активной мощности,