Преобразователь активной мощности в код
Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и предназначено для преобразования активной мощности линейного напряжения и фазных токов трехфазной электрической цепи в цифровой код. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения дополнительной функции измерения напряжения сети и фазных токов. Устройство содержит девять сумматоров, семь компараторов, восемь триггеров, источник опорного напряжения, умножитель частоты, элемент И, функциональный генератор напряжения параболической формы, блок обработки и заполнения временных интервалов, один реверсивный счетчик и пять двоичных счетчиков. Новым является введение в устройство дополнительно пяти сумматоров, трех компараторов, трех триггеров , четырех двоичных счетчиков.Раскрыто выполнение блока обработки и заполнение временных интервалов. 1 з.п.флы, 2 ил. ел С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 М 1/50
«»
Щр@" @ Pi4jf
Мф @
Я л - ° . Яц 3
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
В ЕДОМ СТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4888513/24 (22) 04,12,90 (46) 15.05.93. Бюл. М 18 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова (72) И.М.Абдуллаев, А.Н.Абиев, А.А.Ахмедов, М.Д.Джафаров и Н.LU.Ìàìåäîâ (56) Аракелов М.А., Манагадзе И.П. Автоматическая система допускового контроля мощности и тока при производстве электродвигателей. Измерительная техника, 1977, N 1.
Авторское свидетельство СССР
М 1621176, кл. Н 03 M 1/50, 1988, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ В КОД (57) Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и предназначено для преобразования активной мощИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматического цифрового измерения электрических параметров асинхронных двигателей при приемо-сдаточных испытаниях.
Целью изобретения является повышение функциональной возможности устройства за счет обеспечения дополнительной функции измерения напряжения сети и фазных токов.
На фиг.1 представлена блок-схема и редлагаемого устройства.
Устройство содержит сумматоры 1-9, причем входы сумматоров 1 и 2 соединены с первыми входами сумматоров 3 и 6 и подключены к шинам линейных напряжений
ОАс и ОВс, а вторые входы сумматоров 1 и 2 соединены со вторыми входами сумматоров
„„5U„„1815799 Al ности линейного напряжения и фаэных токов трехфазной электрической цепи в цифровой код. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения дополнительной функции измерения напряжения сети и фазных токов.
Устройство содержит девять сумматоров, семь компараторов. восемь триггеров, источник опорного напряжения, умножитель частоты, элемент И, функциональный генератор напряжения параболической формы, блок обработки и заполнения временных интервалов, один реверсивный счетчик и пять двоичных счетчиков. Новым является введение в устройство дополнительно пяти сумматоров, трех компараторов, трех триггеров, четырех двоичных счетчиков. Раскрыто выполнение блока обработки и заполнение временных интервалов. 1 з.п,флы, 2 ил.
5 и 8 и подключены к шинам линейных токов
UiA lJig соответственно, Источник 10 эталонного напряжения, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров 3 — 9, компараторы 11-17, первые входы которых соединены соответственно с выходами сумматоров 3-9 нульоргана 18, вход которого соединен с шинои напряжения ОВс, умножителя 19 частоты, вход которого соединен с выходом нуль-органа 18, логический элемент 20 И, первый вход которого соединен с выходом умножителя 19 частоты, функциональный генератор
21 напряжения параболической формы, управляющий вход которого соединен с выходом логического элемента 20 И, а выход — со вторыми входами компараторов 11 — 17, двоичный счетчик 22, вход которого соединен с выходом логического элемента 20 И, тригге1815799 ры 23-29, причем первый вход триггера 23 соединен с выходом двоичного счетчика 22, а второй вход — с шиной запускающих импульсов, блок 31 обработки и заполнения временных интервалов, входы которых соединены с выходами триггеров 24-30, первые входы которых соединены с выходами компараторов 11 — 17, а вторые входы — c выходом логического элемента 20 И, реверсивный счетчик 32 и двоичные счетчики 33—
36, входы которых соединены с выходами блока 31 обработки и заполнения временных интервалов и при этом выходы сумматоров 1 и 2 соединены с первыми входами сумматоров 4 и 7 соответственно, а первый вход сумматора 9 подключен к шине О о.
Блок обработки и заполнения временных интервалов (фиг.2) содержит дешифратор 37, элемент ИЛИ-НЕ 38, элементы ИЛИ
39 — 45, элементы И 46 — 60, элемент И вЂ” НЕ 61, генератор 62 опорной частоты, счетчик 63.
Устройство работает следующим образом; преобразуемые сигналы UAc(t), О д(с), UBc(t), UIB(t) пропорциональные линейным напряжениям и фазным токам измеряемой трехфазной цепи, по соответствующим шинам подаются на входы соответствующих сумматоров (см.фиг.1), при этом на выходах сумматоров 1 и 2 формируются сигналы
UAc(t)+UIA(t) и UBC(t)+UIB(t), которые посупают на первые входы сумматоров 4 и 7. На вторые входы 3 — 9 сумматоров от источника
10 эталонного напряжения поступает постоянное напряжение Uo смещения для получения однополярных сигналов. Поэтому на первых входах компараторов 11 — 17 действуют напряжения, соответственно:
01(t)=U Ac(t)+Uo
U2(t)=UAC(t)+VIA(t)+Uo
U3(t)=uIA(t)+U
U4(t)=UBc(t)+Uo (1)
U5(1)=0 Вc(t)+U! B(t)+Uo
U6(t)=UIB(t)+Uo
07(1)=ОIC(t)+Uo
На вторые входы компараторов 11-17 подается напряжение от функционального генератора 21 напряжения параболической формы, запускаемого выходным сигналом логического элемента 20 И в моменты вреkT
МЕНИ тс=
При поступлении сигнала "Пуск" на вход логического элемента 20 И запускают функциональный генератор 21 напряжения параболической формы, Т
В течение шага квантования 6 t- =
M на выходах триггеров 24 — 30 получаются импульсы соответствующих Тк1, TI(2, Ткз, Тк4, Тк5, Ткб, TI(7 длительности. равной интерва55
С учетом (1) и (3), а также, что;
Р(ь)=0дс(а )Фд(а)+Овс(ь)йв(Ь)=(0дс(Ь)+ лам времени между элементами запуска функционального генератора 21 и срабатывания компараторов 11 — 17 соответственно.
Эти сигналы подаются на входы блока 31 обработки и заполнения временных интервалов. В результате обработки получаются импульсы длительности;
АТЬ=(Т1сг+Т(с5)НТК1+Т1сз+ТМ4+Т1(6) (2) пропорциональной мгновенному значению
10 мощности трехфазной цепи.
Интервалы времени Tk, Tk1, Tk3, Tk6, Tk7, К=1,М в БОЗВИ подвергаются число-импульсному кодированию заполнением их . импульсами эталонной частоты fo. Результа"5 тЫ ANk fo ATk ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОГО КОдИрования временных интервалов bTk, пропорциональны мгновенному значению мощности трехфазной цепи и в зависимости от знака этой мощности поступают на шину
"сложения" или "вычитания" реверсивного счетчика PC.
Результаты Nk1=foTk1, Nk2&oTk3, Nk3=foTk6. Nk4=foTk7 число-импульсного кодИрОВаНИя ВРЕМЕННЫХ ИНтЕреаЛОВ Ту1, Т сэ, 25 Туб, Tk7пропорциональны мгновенному значению квадратов действующих значений
Одс(с), UIA(t)i UIB(t) и VIc(t) поступают на соответствующие двоичные счетчики 33 — 36.
Длительность входных сигналов Tk1, 30 Ткг, Tk3, Тк4, Tk5, Tk6, Tk7 определяются из условия динамической компенсации соответствующих напряжений 01(t), 02(t), 03(т), 04(1), 05(t),.Оф), 07(t) развертывающим напряжением параболической Un(t)=kn 4 от
35 ФГ где: Кп — коэффициент развертывающего напряжения.
Tk 1= — 01 (tk)= — (ОАС(Ь)+Оо)
1 г 1 (2,,(г
40 Tk2= — 022(tk)=
1 г ,г
1 (ОАС(Ъ)+Ос А(1М)+Оо) с(й
45 Tk3= — г ОЗ (tk (Осд(чс)+Оо)
1 г 1
"и kn
Т 4= — U4 (tk)= — (Uec(tk)+Uoj
1 г 1 (2 k22 г
50 k2
"k5= — 05 (tk)=
1 — (Овс(тк)+Фв(М+Оо)2
k2n
Tk6= — 06 (Фс)= — (Ос В(Ь)+Оо)
1 г 1 (2 (2 . Tk7= — 07(tk)= — . (UIc(tk)+0o г
kn с(й
1815799
+Ьф)) — Uyc (tk)-Ьд (тк)+(0вс(1к)+Ьв(1к))Овс (tk)-U в (1к), получим кй кй счк1= 1оТк1= — UAc (tk)+ со 2
„г
foUo 2foUo
+ г +
kn kn со 2
Nk2=foTk3= — UIA (tk) +
kn г
foUo + 2foUoО
1Сй "n
М З=ЬТи= — Ьв (tk)+ о 2 сг
„foUo + 2foUoU
kn "и
fî 2 гчк4 1откт — Ьс (ь) +
kn
2
fo oUo fo oUo o() кй k2n
К концу периода Т на реверсивном и соответствующих двоичных счетчиках накапливаются числа, пропорциональные измерямым параметрам:
1 м
Np= — Х hNk = Крр-2йо ч1 к=1
N4 = — NkI=KpUAc +No г 1 г 1 =1
Й1А = — > Мг=КрЬ +No
2 1 2
M =1
МВ =, Мсз=Кр в +Мо г 1
M к=1
NIc = —, Nk4=Kplc +No
M к=1 где:
fo Uo
Мо=
„г
Таким образом, на выходе устройства формируются коды, пропорциональные значениям мощности, квадратам линейного напряжения и фазных токов АД.
Специфическим узлом устройства является блок 31 обработки и заполнения временных интервалов /БОЗВИ/, функциональная схема которого представлена на фиг.2.
Принцип работы блока 31 заключается в следующем: допустим на входы БОЗВИ поступают импульсы а, Ь, с, d, е, f, d с длительностями Tk1, Tk2, Tk3, Tk4, Tk5, Tk6, Tk7, При этом на выходах элементов И 46 и 47
40 формируются сигналы а Ь и (а Ь)Ка Л Ь), длительность которых определяется выражениями:
Т(а ъ Ь)=$0р(Тн, Ткг)
Т(а Л b)=lnf(Tki. Tk2)
На выходах 1, 2, 4, 8 дешифратора 37, согласно таблицы функционирования формируются сигналы cdef, cdef, cdef, cdef, 10 Длительность этих сигналов определяется следующим образом:
Tk3-s u p(Tk4, Tk5, Tk6), T(cdef)= ) при Tk3sup(Tk3,Tk4,Tk5,Tk6): О, при Tk3 О, при Tk4< sup(TkÇ, Tk4, Tk5,Òk6). Tk5 sup(Tk3 Tk4.Tk6) T(cdef) при Tk5=sup (Т сз,Т1 4,Tk5,Tk6); . О, n p 14 T k5< s U p(Tk3, Tk4, Tk5, Тмб), Tk6 s u Р(Т1сз,Т1с4, Tk5, T(cdef)..., при Тм6=$0Р(Т1 З.Tk4,Tk5,Tk6); . О, при Tk6<(Tk3,Tk4,Tk5,Tk6). Эти сигналы поступают на входы элемента ИЛИ 40, При этом на выходе элемента ИЛИ 40 формируется сигнал v =cdefvcdefvcdefvcdef. Длительность этого сигнала выражается формулой T(v)=sup(T(cdef), T(cdef), T(cdef), T(cdef)) На выходах 3, 5, 6, 9, 10, 12 дешифрато30 ра 37 формируются сигналы cdef, cdef, cdef, cdef, cdef. cdef длительностями lTk3- Tk4l-s U p(Tk5, Tk6), T(cdef) =- при !п1(Т сз,Tk4)>sup(Tk5, Т1с6): О, при inf(Tk3,Ть4) < sup(Tk5,Tk6), 35 1Т1сЗ-Tk5I-$0Р(Т1с4, Tk6), T(cdef) и ри Inf(Tk3,Tk5)>sup(Tk4,Т 6); О, при inf(Tk3,Òk5) C sup(Tk4,Т1с6), Тк34 k6i-s p(Tk4, Tk5), T(cdef) при inf(Tk3.Tk6)>sup(Tk4,Tk5); О. при iп1(Т13еТкб) w< sUp(Tk4,Òk5). lTk4 Tk5l sup(Tk3,Tk6), М 0 5 при п (Тк4, Tk5) > sup (Т - О, при inf(Tk4,Tk5) О, при Inf(Tk4 Tk6) Эти сигналы поступают на соответствующие входы элемента ИЛИ 41. При этом на его выходе элемента ИЛИ 41 формируется сигнал x=cdefvcdefvcdef÷ñбе1чсбе1чсде1 длительность которого определяется выражением: T(x)supp(cdef), T(cdef), T(cdef), T(cdef), T(cdef), T(cdef). (16 выходах 7, 11, 13, I4дешифратора 37 формируются сигналы: cdef, cdef, cdef, cdef, Длительность этих сигналов соответствует: T(cdef)=In f(Tk3, Tk4,Тю)-Inf(Tk3,Т14,Т)(5,Т)(б) T(cdef)=Inf(Tk3,Тм4,Т)сб)-Inf(Tk3, Ги, Tk5,Tk6) Т(сдef)==! п)(Т З,Ти, Tk5)-inf(Tk3,Тм,Тк5,Т)(б) T(cdef)=inf(Tk4,Т) 5,Ткб)-inf(Tk3,Tk4,Т) 5,Т) 6) Эти сигналы поступают на логический элемент ИЛИ 42, на выходе которого формируется сигнал y=cdefvcdef v cdef cdef Длительность сигнала "у" определяется следующим образом; T(y)=sup(T(cdef), T(cdef), T(cdef), T(cdef)) И, наконец, на выходе 15 дешифратора 37 формируется сигнал с длительностью T(cdef)=inf(Tk3,Tè,Tk5,Òk6) Полученные на выходах элемента И 47 и элемента ИЛИ 40 сигналы (а, Ь)., (а b) и Ч посредством элементов И 48 и 50 заполняются импульсами частотой fp/12, которые поступают на вторые входы логических элементов И 48 и 50, При этом на выходах этих элементов формируются серии импульсов, количество которых определяется выражением: fo fo N216= — ITk1 1k2I и N50= — T(v) 12 12 Сигналы аЬ и х, поступак)щие на первые входы элементов И 49 и 51 заполняются импульсами частоты fp/6. На выходах элементов И 49 и 51 также получается серия импульсов, количество которых определяетfo ся выражением; )ч4э=- — Inf(Tk),Т12)= =„-2 2) п (Т),1-Tk2)) ) ) 51= — Т(х)= — (2T(x)) )о - )о 6 12 Посредством логических элементов "И" 52 и 53 сигналы у и cdef поступающие на первые входы этих элементов, заполняются импульсами с частотами fp/4 и fp/3, соответственно. Поэтому на выходах элементов И 52 и 53 формируются импульсы с количеством М52= — Т(у)= — (3 I (y) fo то 4 12 N = — T(cdef)= fo 3 (о = (4) пт(Т)сз,Т14,Тk5,Т1(б)) При этом на выходах элементов ИЛИ 43 и 44 получаются: Nqq=-)) Ю+М51+К52+)ч53 —— 1815799 8 — (T(v)+2T(x)+3T(y)+4 in f(Tk3, Tk2I,Т),5, Т)(6) Учитывая, что: T(V)+2T(x)i-3T(y)>4Inf(Tk3,Т1 4, Tk5,Tk6)=Tk3+ Tk4+Tk5+Tk6, Для Й44 получим; fo И44= — (Tk3+Tk4+Tk5+Tk6) 12 Таким образом, на выходах элемента И 55 и 56 формируются импульсы, количество 10 которых будет определяться следующим образом; — I(T2i+T22)- Q T2iI fo 12 М55= при (Т 1+Тк2) > 5 TKi ):5 О, при (Tk1+Tk2) .< > TKl )= — Л 12 l(Tki+Tk2) Ь Tkl) о N56 =. пРи (Tki+T22)< > TKI О, при TKi < (Tk1+Tk2) i=5 Кроме этого, посредством элементов И 57, 58, 59 и 60 сигналы cdf u g заполняются импульсами час отой fp/12. Тогда на выхо30 дах элементов И 57, 58, 59 и 60 получаются импульсы в следующих количествах: N57=fp/ 1 2 Т)сз N 56= fp / 1 2 Тк4 N59=fp/12 Tk5 N6()=-f,/12 Ткт Импульсы частоты fo вырабатываются генератором 62 опорной частоты (ГОЧ). Используя рассмотренный БОЗВИ можно осуществить обработку и заполнение временных интервалов и тем самым реализовать цифровые измерения всех параметров АД одним преобразователем. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет измерять все необходиТаким образом, на выходах элементов И 55, 56 получаются последовательные коды, эквивалентные по значению и знаку мгно40 венной мощности, а на выходах элементов И 57, 58, 59 и 60 мгновенным значениям квадратов действующих значений линейного напряжения и фазных токов. Импульсы с частотой fo/12, fo/6, fo/4, 45 fp/3 фоРмиРУютсЯ с помощью счетчика/де"лйтеля /63, который представляет собой набор счетчиков с соответствующими коэффициентами деления частоты. 1815799 мые электрические параметры трехфазной электрической цепи, что позволяет расширить его функциональные возможности и область применения. Формула изобретения 1, Преобразователь активной мощности в код, содержащий пять триггеров, четыре сумматора, первые входы которых являются соответствующими входными с первой по четвертую шинам, источник эталонного напряжения, выходы которого соединены с вторыми входами сумматоров, четыре компаратора, первые входы которых соединены с выходами сумматоров, нуль-орган, вход которого является пятой входной шиной, а выход соединен с входом умножителя частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с управляющим входом функционального генератора напряжения параболической формы и с входом двоичного счетчика, выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого является шиной запуска, а выход соединен с вторым входом элемента И, первые входы с второго по пятый триггеров соединены с выходами соответствующих компараторов, вторые входы — с выходом элемента И, а выходы — с первого по.четвертый входами блока обработки и заполнения временных интервалов, первые выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика, выходы которого являются первой выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительной функции измерения напряжения сети и фазных токов, в него введены с пятого по девятый сумматоры, с пятого по седьмой компараторы, с шестого по восьмой триггеры, со второго по пятый двоичные счетчики, выходы которых являются выходными шинами со второй по пятую, а входы которых соединены с соответствующим вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока обработки и заполнения временных интервалов, пятый, шестой и седьмой входы которого подключены к выходам соответственно шестого, седьмого и восьмого триггеров, первые входы которых соединены с выходами пятого, шестого и седьмого компараторов соответственно, а вторые входы подключены к выходу элемента И, причем первые входы пятого. шестого и седьмого компараторов соединены с выходами седьмого, восьмого и девятого сумматоров, а вторые входы — с выходом функционального генератора параболической формы, первые входы седьмого и восьмого сумматоров соединены с выходами пятого и шестого сум5 55 маторов соответственно, а вторые входы— подключены к выходу источника эталонного напряжения, первый вход девятого сумматора подключен к пятой входной шине, а его второй вход — к выходу источника эталонного напряжения, входы пятого и шестого сумматоров подключены соответственно к первой и второй, третьей и четвертой входным шинам. 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что блок обработки и заполнения временных интервалов выполнен на элементах И с первого по пятнадцатый, элементе И вЂ” НЕ, элементах ИЛИ с первого по восьмой, элементе НЕ, дешифраторе с выходами с первого по пятнадцатый, генераторе опорной частоты и счетчике, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, первый вход первого элемента ИЛИ объединен с первым входом первого элемента И и является первым входом блока, вторые входы первых элементов И и ИЛИ объединены и являются вторым входом блока, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И и объединен с входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, первый, второй, четвертый и восьмой выходы дешифратора соединены с первого по четвертый входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом третьего элемента И и первыми входами двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого элементов И и подключен к первому выходу счетчика, третий, пятый, шестой, девятый, десятый и двенадцатый выходы дешифратора соединены с первого по шестой входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом четвертого элемента И и подключен к второму выходу счетчика, седьмой, одиннадцатый, тринадцатый и четырнадцатый выходы дешифратора соединены с первого по четвертый входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, второй вход которого соединен с третьим выходом счетчика, первый вход восьмого элемента И соединен с четвертым выходом счетчика, а его второй вход- с пятнадцатым выходом дешифратора, первый, второй и третий входы которого объединены с вторыми входами двенадцатого, тринадцатого и Составитель M.Äæàôàðoa Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор Закаэ 1644 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 четырнадцатого элементов И соответственно и являются третьим, четвертым и шестым входами блока, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с первым и вторым входами пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элемента И вЂ” НЕ, седьмого элемента ИЛИ и десятого элемента И, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И соединены с первого по четвертый входами шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами элемента И-НЕ, седьмого элемента ИЛИ и первым входом одиннадцатого элемента И, выходы элемента И-НЕ и седьмого элемента ИЛИ соединены с первым и вторым входами девятого элемента И, выход которого соединен с вторыми 5 входами десятого и одиннадцатого элементов И, при этом четвертый входдешифратора является пятым входом блока, седьмым входом которого является второй вход пятнадцатого элемента И, а выходы с 10 десятого по пятнадцатый элементов И являются соответствующими первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока.
