Способ определения эффективного значения несинусоидального напряжения в ключевых преобразователях синусоидального напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ЗОБРЕТЕНИ Я

Союз Советскид

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150277 (21) 2452592/18-21 (51) М. КЛ.

2 с присоедии ийем заявки №

G 01 R 19/02

Государственный комитет СССР по делаи изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3005,80, Бюллетень ¹ 20 (53) УДК 621. 317. 7 (088.8) Дата опубликования описания 3005,80 (72) Авторы изобретения

Б.К. Жарский и В.В. Голубев

Институт Электродинамики АН Украинской CCP (71} Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ .ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ

НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КЛЮЧЕВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электроизмерений в цепях с несинусоидальными токами и напряжениями и может быть использовано для измерения или определения эффективного значения синусоидальных импульсномодулированных токов и напряжений в ключевых преобразовательных устрой- ствах, а также в качестве преобразователей эффективного значения вы- ходной величины при их регулирова. нии.

Известен способ определения эф-. фективного значения. напряжения s преобраэовательных устройствах при фазовом регулирбваиии, в соответсгв9и: С приближеннйм статическим:выражением (1) . Поскольку эфФективйое значение измеряемого напряжения при данном способе определяЬтся иэ:приближен» ной формулы, точность такого cno. co6a огранлчена. Относительно сложна реализация сйособа измерения, .большое число эмпирических коэффи. цнентов, часть из которых является функциями угла регулирования. Кроме того, способ применим только лишь для определения эффективного значеНня. напряжения при фазовом регулнровании на омическую нагрузку . Фазовое регулирбвание — только лишь один

ИЗ ВИДОВ ИМПУЛЬСНОЙ МОДУляЦии, В преобразовательной технике, помимо фазового регулирования, используется много других видов импульсной модуляции, для которых этот способ не применим.

К тому же нагрузка преобразовательных устройст в, как правило, не омн10 ческая, а активно- индуктивная.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является спо-соб, в соответствии с которым модулйрование напряжения квадратируют, 15 .йнтегрируют и из полученного результата извлекают квадратный корень (2).

-,Однако проведение такого квадратирования и интегрирования несннусоидального напряжения требует привле20 чения вычислительных машин, т.е. проведения большого числа громоздких операций, что существенно усложняет известный способ.

Цель изобретения — упрощение, а

2э. также расширение функциональнык возможностей путем измерения коэффициента мощности при работе преобразователя на активную нагрузку.

Указанная цель достигается тем, 30 что прн способе в соответствии с

737846

) бЮФ(Ясон н нуае о

2Н, д I ()ЮФЮЗЛиимА(3Л %

Чан енине .. и:т, --- .,. - н%...ч;ч...;.--ю .-,.

"= подвохом модулированное напряжение квадратируют и интегрируют, опера чцйю квапратирования и интегрирования выполняют путем выделения основной гармоники, определяют косинус угла сдвига между выделенной основной гармоникой напряжения и входным напряжением преобразователя, умножают ве" лоичину угла косинуса угла сдвига на эффективное значение основной гармоники, полученный результат делят на величину эффективного значения входного напряжения, из определенного таким образом значения извлекают квадратный корень, а результат корня умножают на эффективное значение входного напряжения и измеряют, а также тем, что измеряют значение результата.

Модулированное напряжение на выходе преобразователя может быть записан о как

u(t) =u(t)e(t) () ) где U(t) = csin со1 — напряжение на входе преобразователя;

U — амплитуда напряжения на вхоh1 де прео бр аз о вател я; ф (t) — единичная модулирующая функция.

Эффективное значение напряжения, выраженного формулой (1), равно () (2)

Подставив выражение (1) .в (2) с учетом того, что Ф ЖФ.Ж получаем ( где 0Ъ) = — величина входнбго напряжения s относительных единицах.

С другой стороны при разложении модулированного напряжения в ряд Фурье получаем

Ю

A„= „ О t) совn tdt (д )

Л

ВИю JU(t)„ nmtdt о

Преобразовав выражение (4), по лучим °

Введем обозначения:

=4 — приведенный коэффициент

Ъ„, сп ряда Фурье для и-й гармоники при косинусных членах или степень сдвига п-й гармоники; — "- = ОР— приведенный коэффициРи ент ряда Фурье для. и-й гармбникои при сйнусоидальных членах или степень регулирования n-й гармоники.

С учетом принятых обозначений имеем

Ла p 1 ЮФЮ 1ию(с)((6) 0(Ц

5 C учетом того, что U(t)= =sinmt

М получаем:

2 и д = —,J 0 (t)4>(tMt (7)

Сравнивая формулы (3) и (7), приходим к окОнчательному выражению

О„ч фа, чой, В

Определить коэффициент Gp можно

15 следующим образом.

Действующее значение напряжения первой гармоники в выходном (модули рованном) напряжении равно

l о и.Г6 о, (9)

Косинус угла сдвига между входным напряжением и первой гармоникой в модулированном, напряжении равен

8р, GO5 Ч

25 /Ю т8 (Ло) р1

Умножив формулу (9 ) на (10 ), получим

О сОз (4м )< р (ЛЛ)

ЗО Йа чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

Она состоит из фильтра 1, выде- ляющего основную гармонику в модулированном напряжении, фазового детектора 2, блока 3 деления, блока 4 извлечения корня, множительного устройства 5, индикатора 6 эффективного значения измеряемого напряжения, индикатора 7 коэффициента мощности, при работе преобразователя на актив4О ную нагрузку, ключевого преобразователя 8, нагрузки 9 преобразователя.

На выходе фильтра 1 получают напряжение основной гармоники

U =0 о + Д ., Полученное напряжение а 2. I

45 Лм Р1 с поступает н а вход фазово го детектотора 2, а на второй вход его же поступает напряжение сети. На выходе фазового детектора 2 получают напря5{j жение, пропорциональное.0,мсо 9„ю ц

Полученный сигнал подается на вход блока 3 деления, а на второй вход блока деления поступает напряжение сети. На выходе блока деления 3 по. н5 чают величину, пропооиион аланию

p ° Из полученной величины извлекают квадратный корень в блоке 4.

С выхода блока 4 сигнал, пропорциональный -Яр„, поступает на вход множительного устройства 5, на второй

6О вход которого поступает напряжение сети. На выходе, множительного уст— ройства 5 получают сигнал, пропорциональный О,„= 0 ЗР1, который потом заводят в цепи обратных связей пре65 образовательных устройств илв вы7 37S 46

Формула изобретения

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Заказ 2654/25./

Филиал IIIIII Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 водят на янди катор 6 эффе кти BHoro значения измеряемого напряжения„

При работе преобразователя на активную нагрузку, когда форма тока и выходного напряжения одинаковы, коэффициент мощности равен корню квадратному из приведенного коэффициента синусного ряда Фурье при первой гармоники.

Таким образом, для измерения коэффициента мощности при работе преобразователя на активную нагрузку выводят величину на индикатор 7, шкала которого проградуирована в делениях коэффициента мощности.

Использование данного способа для определения эффективного значения несинусоидального напряжения в ключевых преобразователях синусоидального напряжения обеспечивает упрощение и расширение функциональных возможностей за счет измерения коэффициента мощности преобразователя при его работе на активную нагрузку.

1. Способ определения эффективного значения несинусоидального напряжения в ключевых преобразователях синусоидального напряжения, заключающий ся в том, что измеряемое модулированное напряжение квадратируют и интегрируют, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, операцию квадратирования и интегриро вани я выполняют пут ем выдел ени я основной гармоники, определяют косинус угла сдвига между выделенной основной гармоникой напряжения и входным напряжением преобразователя, умножают величину угла косинуса угла сдвига на эффективное значение основной гармоники, полученный результат делят на эффективное значение входного напряжения, из определенного таким образом значенкя извлекают квадратный корень, а результат извлечения квадратного корня умножают на

15 эффективное значение входного напряжения и измеряют.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью измерения коэффициента мощности при работе

Щ ключевого преобразователя на актив-— ную нагрузку, измеряют значений ре зультата извлечения квадратного корня индикатором, шкала которого проградуирована в единицах коэффициента 5 мощности

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР Р 105670, кл. G 01 R 19/02, 1974.

2. Горелин A.Ë. Промышленная электроника. Госэнергоиздат, 1951, с. 114,