Цифровой фазометр

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОВРЕТЕ И ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДНЕЛЬСТВУ

Со|о и Советскии

Социалистическни

Республик ()918881 (51)M. Кл. (Sl) Дополнительное к авт. саид-ву Н 543885 (22) Заявлено 16.05.80 (2l )2924087/18-21

) с присоединением заявки №С 01 R 25/00

1еоударстееииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23)ПриоритетОпубликовано 07. 04 82 ° Б|оллетень ¹ 1 3

Дата опубликования описания 07. 04 .82 (53) УДК621.317. ..77(088.8) (7l ) Заявитель л.,у, Tт Ф, а (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для измерения параметров систем импульсно-фазового управления вентильными преобразователями.

По основному авт. св. И 543885 известен цифровой фазометр, содержа" щий входной блок, умножитель частоты, блок совпадения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами входного блока и умножителя частоты, а выход подключен ко входу. счетчика, делитель частоты, вход которого соединен с шиной опорноге сигнала, а,выход - со входом умнов|мтеля

/ I5 частоты и блок отсчета числа измерений, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход подкаивчен к третьему входу блока совладе,ния f1) .

Однако устройство имеет значитель" ную погрешность определения измеряе" мого значения фазы, обусловленную ложным переходом через нулевой уровень опорного сигнала из-за помех и искажений формы напряжения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий входной блок, умножитель частоты, блок совпадения, первый и второй входы ко" торого соединены соответственно с вы" ходами входного блока и умножителя частоты, а выход подключен ко входу счетчика, делитель частоты, вход которого соединен с входным блоком, а вы" ход - со входом умножителя частоты и блок отсчета числа измерений, вход ко" торого соединен с входным блоком, а выход подключен к третьему входу бло" ка совпадения, введены формирователь периода, измеритель ортогональных составляющих и вычислительный блок, причем .входы формирователя периода. и вход измерителя ортогональных составляющих обьединены и соединены с шиной опорного напряжения, выход формирователя

918881 периода соединен с входом блока отсчета числа измерений, выход которого подключен к управляющим входам вычислительного блока и измерителя ортого- . нальных составляЮщих Выходы которого 5 соединены с первым и вторым входами вычислительного блока, третий вход которо го соединен с выходом счет чи ка, На фиг. 1 представлена структурная схема фазометра; на фиг. 2 - диаграм- 10 мы, поясняющие работу фазометра.

Цифровой фазометр содержит входной блок 1, первый вход которого соединен с делителем 2 частоты, а второй входс блоком 3 отсчета числа измерений. i5

Выход делителя 2 частоты подключен к входу умножителя 4 частоты, выход которого, а также выходы входного бло- ка 1 и блока 3 отсчета числа измерений подключены к соответст вующим

20 входам блока совпадений, соединенного последовательно со счетчиком б. Вход формирователя 7 периода соединен с входом измерителя 8 ортогоkàëьных составляющих, выходы которого

25 подключены к первому и втброму входам вычислительного блока 9, третий вход которого соединен с выходом счет4ика б. Выход блока 3 отсчета числа измерений подключен к управляющим входам

30 измерителя 8 ортогональных составляющих и вычислительного блока 9.

Работа устройства начинается с момента появления сигнала на выходе. формирователя 7 периода. Этот сигнал поступает на входной блок 1, который формирует импульсы с длительностью, пропорциональной 4азовому сдвигу сигна-. ла управления относительно момента появления сигнала на выходе формирователя 7 периода. Одновременно сигнал

40 управления поступает на вход делителя

2, имеющего коэффициент .деления и, выход которого подключен ко входу умножителя 4 .с коэффициентом умножения m причем и и m выбраны взаимно простыми числами, а выходные импульсы умножителя частоты поступают на вход блока 5 совпадений. . Блок 3 .отсчета числа измерений, производит отсчет числа измерений, 50 количество которых равно коэффициенту деления делителя 2, т.е. и, или кратно ему. Отсчет числа измерений производится путем подсчета числа периодов напряжения на выходе формирователя 7 55 периода, соответствующих началам формирования каждого из периодов опорного напряжения. В течении п периодов частоты опорного сигнала импульсы с выходом блока 5 совпадений могут проходить на счетчик 6. После окончания и-го измерения на выходе счетчика 6 образуется цифровой код, пропорциональный измеренному сдвигу фаз Ф между сигналом управления и началом периода опорного напряжения.

Одновременно с началом описанного процесса измерения фазового сдвига между сигналом управления и началом формирования периода опорного напряжения на интервале времени равном и периодов опорного напряжения происходит измерение амплитуд ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения, которые после оконча мя и-го периода по сигналу с выхода блока 3 отсчета числа измерений вводятся одновременно с выходным кодом счетчика б в вычислительный блок

9, где происходит вычисление фазово- го угла 4 сигнала управления относительно начала положительного полупериода первой гармоники опорного напряжения — f + arctg — ", В» где 4 — фазовый угол сигнала управления относительно начала выделенного периода;

Л - квадратурная составляющая;

В» — синфазная составляющая опорного напряжения на периоде, выделенном формирователем 7 периода.

Расположение первой гармоники опорного напряжения на ортогональные составляющие производится относительно начала выделенного формирователем 7 периода этого напряжения (точка t©

Ф на фиг.2б). Сигнал, соответствующий началу сформированного периода (фиг. 2в), на котором производится разложение первой гармоники опорного напряжения на ортогональные составляющие, поступает с формирователя 7 периода на измеритель 8 ортогональных составляющих через блок 3 отсчета числа измерений. Разложение первой гармоники опорного напряжения на ортогональные. составляющие производится измерителем 8 ортогонал ьных составляющих. формирователь 7 периода позволяет исключить влияние ложных нулей.

Это достигается тем, что относительно начала выделенного с помощью формирователя 7 периода интервала

918881 времени, равного периоду опорного напряжения (отрезок Т на фиг. 2в), происходит измерение фазового положения сигнала управления (угол Ч< на фиг, 2в) и выделение ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения (фиг, 2г), по которым вычисляется в вычислительном блоке 9 угол (фиг. 2б). Формирователь 7 периода может быть постро- 10 ен по принципу фазовой автоподстрой-„ ки частоты, позволяющей следить за частотой и периодом опорного напряжения практически с абсолютной точ"

\ ност ью, 15

Формирование синфазной и квадратур ной составляющих первой гармоники опорного напряжения и измерение амплитуд этих составляющих происходит в измерителе 8 ортогональных состав- го ляющих. Измеренные амплитуды синфазн< и и квадратурной составляющих поступают в вычислительный блок 9.

Начало сформированного интервала времени, равного периоду опорного на- 25 пряжения, имеет произвольное фазовое положение относительно начала положительного полупериода первой гармоники опорного напряжения, что следу° ет из принципа действия системы фа-. зо зовой автоподстройки частоты. Поэтому фазовый угол Ч сигнала управления относительно начала положительного полупериода первой гармоники отличается от фазового угла 1 сигнала управления относительно начала выда„-= «т ленного периода .на величинуч =в«1 ф, которая является промежуточным результатом вычисления в блоке 9.

Введение новых функциональных 4 узлов и их связей позволяет при определении фазового положения сигнала управления исключить влияние ложных нулей искаженного входного опорного напряжения. При этом измерение фазового положения сигнала управления сводится к раздельному измерению

его фазового положения относительно начала выделенного периода опорного напряжения и измерению амплитуд ортогональных составляющих первой гармоники опорного напряжения на этом периоде, по которым вычислительный блок вырабатывает сигнал, пропорциональный фазе сигнала управления относи— тельно начала положительного полупериода первой гармоники входного сигнала, т.е. позволяет повысить точность результатов определения фазового положения сигнала управления относительно опорного синусоидального напряжения в условиях наличия помехи, в частности коммутационных провалов напряжения в промышленных сетях с нелинейной и резко.переменной нагрузкой.

Формула изобретения

Цифровой фазометр по авт.св.

M 543885, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь периода, измеритель ортогональных составляющих и вычислительный блок, причем входы формирователя периода и измерителя ортогональных составляющих объединены и соединены с шиной опорного напряжения, выход формирователя периода соединен с входом блока отсчета числа измерений, выход которого подключен к управляющим входам вычислительного блока и измерите< ля ортогональных составляющих, выходы которого соединены с первым и вторым входами вычислительного блока, третий вход которого соединен с выходом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 543885, кл. G 01 R 25/00, 27.0 1.76.

918881

Фиг.Г

Со ст ави тел ь Н. и геев а

Редактор Н. Бобкова Техред И. Гергель Корректор А. Ференц

Заказ 2131 /28 Тираж 719 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4