Цифровой измеритель искажений синусоидального напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик и 953588 (22)Заявлено 27 03 81 (2I) 3267943/18 21 (6I ) Дополнительное к:авт. саид-ву (5l)M. Кл.

С 01 R 23/20 с присоединением заявки М

3Ьнударстинный камнтет

СССР аю аннам нзобрвтеннй н отерытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23-.08.82. Бюллетень № 31 (53) УДК 621.317. . 353.1(088.8) Дата опубликования описания 23.08.82 (72) Авторы изобретения

А. М. Буняк и А. Н. Лупенко

Тернопольский филиал Львовского ордена Лейина политехнического института им. Ленинского комсомола

1 (71) Заявитель

1 (54) БИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИСКАЖЕНИЙ

СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для использования при реализации непрерывного контроля искажений напряжения любой формы на зажимах электроприемников, на5 пример, в системах управления с тиристорными преобразователями.

Известно устройство для измерения, основанное HB интегральном принципе оценкй изменения формы кривой сигнала, и представляющее собой совокупность функциональных блоков определения разности исследуемого и синусоидадьного

HaIIpsDKeHHs, a также сопоставления вычисленной разницы с нормированной площадь,ю $1(Недостатки известного устройства связаны с неудобством его практического использования и сложностью конструкции, поскольку в процессе измерения осущест- 20 вляется построение графика равности двух сравниваемых кривых.

Наиболее близким техническим решением яижется устройство для измерения

2 искажений синус оидального напряжения, обеспечивающее измерение искажений синусолдального напряжения и содержащее аналого-цифровой преобразователь, один из выходов которого соединеп с соответствующим входом блока памяти, другой выход - с входом блока индика-ции, а один иэ входов — c выходом блока памяти, блок выделения характерных точек измерения, выход которого подключен к другому входу аналого-цифрового преобразователя и к управляющему входу ключа в информационной цепи блока памяти, а вход - к выходу интегратора, связанного по входу с общим входом устройства и информационным входом ключа (2g

Недостатком этого устройства является невозможность всесторонней автоматической оценки цривалов или выбросов гармонического колебания по нескольким мгновенным значениям.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей измерительно3888 4

15 ход шестого регистра соединен с входа20

3 95 го устройства и снижение трудоемкости процесса измерения.

Цель достигаегся тем, что в устройство для измерения искажений синусои дального напряжения, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блока памяти, блок индикации, введены " масштабный преобразователь, частотноизбирательный фильтр, блок управления записью, два компаратора, элемент ИЛИ, генератор опорной частоты. запоминающий блок, счетчик, формирователь коротких импульсов, сумматор, элемент НЕ, блок управления считыванием, восемь регистров и четыре блока сравнения, причем вьход генератора опорной частоты подключен к тактирующим. входам обоих бло ков управления и счетчика, а второй тактирующий вход блока управления записью соединен с выходом частотно-избирательного фильтра, с первым входом первого компаратора и вторым входом второго комп аратора, информационный вход частотно-избирательного фильтра соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, с вторым входом первого компаратора, первым входом второго компаратора и через масштабный преобразователь с клеммой исследуемого напряжения, первый выход блока управления записью соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, второй с блоком памяти, третий с блоком управления считыванием, первый выход которого соединен с управляющим входом блока индикации, второй — с первыми управляющими входами первого и второго регистров, третий — с третьим, четвертым, пятым и восьмым регистрами и с управляющим входом счетчика, четвертый — с адресными входами блока памяти и запоминающего блока, информационный выход которого через второй вход сумматора, первый регистр и первый блок сравнения соединен с вторым управляющим входом третьего регистра, первый выход которого соединен с пер« вым блоком сравнения, второй — с блоком индикации, а вход — с первым регистром, выход блока памяти через первый вход сумматора, второй регистр и второй блок сравнения, соединен с вторым управля1ошим входом четвертого регистра, первыи выход которого соединен с вторым входом второго блока сравнения, второй — с блоком индикации, а вход - с выходом второго регистра, знаковый выход сумматора соединен с вторым уп25

55 равляюшим входом первого регистра и с входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым управляющим входом второго регистра, причем выход первого компаратора через первый вход элемента

ИЛИ, первый вход счетчика соединен с шестым и седьмым регистрами, управляющие входы которых соединены, соответственно с выходами первого и второго компараторов, выход последнего соединен с вторым входом элемента ИЛИ и через Него с формирователем коротких импульсов, выход которого соединен с входом установки в нуль счетчика, выми третьего блока сравнения и пятого регистра, первый выход которого соединен с блоком индикации, второй - с третьим блоком сравнения, выход которого соединен с управляющим входом пятого регистра, выход седьмого регистра соединен с входами четвертого блока сравнения и восьмого регистра, первый выход которого соединен с олоком индикации, второй — с четвертым блоком сравнения, выход последнего соединен с управляющим входом восьмого регистра.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит масштабный преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь (AUTI} 2, блок памяти 3, сумматор 4, регистр 5, блок 6 сравнения, регистр 7, частотно-избирательный фильтр 8, блок 9 управления записью (БУЗ), постоянный запоминающий блок

10, элемент НЕ 11, регистр 12, блок

13 сравнения, регистр 14, компаратор .

15, элемент ИЛИ 16, счетчик 17, блок

18 управления считыванием (БУС), блок

19 сравнения, регистр 20, индикатор 21, компаратор 22, генератор 23 опорной частоты, формирователь 24 импульса, регистры 25 и 26, блок сравнения 27, регистр 28.

Устройство работает.следукецим образом.

Исследуемое напряжение через масштабный преобразователь 1 поступает на вход ALIII 2, который преобразует аналоговый сигнал в соответствующий цифровой код. Работой ALET 2 управляет блок 9 управления записью.

Частотно-избирательный фильтр служит для устранения влИяния высших гармоник сети на работу блока 9 управления записью и формирования опорной синусоиды для компараторов 15 и 22. При нарас5

35

5 95 танин выходного напряжения частотноизбирательного фильтра к переходе его через нуль блок 9 управления записью формирует управляющие импульсы для

А11П 2, а гакже адреса записи для блока 3 памяти. При этом выходной код

Allll 2 записывается в блок 3 памяти по соответствующим адресам. После заполнения блока 3 памяти данными входного сигнала за период прием информации блока 3 памяти прекращается и блок

9 управления записью выдает сигнал передачи управления блоку 18 управления считыванием.

Блок 18 управления считыванием начинает формировать адреса считывания, поступающие на блок 3 памяти и блок . 3.0. В блоке 10 записан код, соответствующий периоду отрицательной синусоиды. Выходные коды блока 10 и соответствующие им выходные коды блока 3 памяти поступают на вход сумматора 4 и, поскольку из блока 10 поступает код отрицательной синусоиды, на выходе сумматора 4 образуется код откпонения исследуемого напряжения от синусоиды, текущее значение которого записывается в регистр 5 впадины или в регистр 12 выброса. Выбором регистра управляет знаковый разряд сумматора 4.

Если выходной код сумматора отрицательный, происходит запись текущего кода отклонения в регистр 5 впадины, В противном случае знаковый разряд сумматора инвертируется элементом НЕ 11, который разрешает запись положительного кода отклонения (выброса). При этом регистры 5 и 12 тактируются короткими импульсами 6noza 18 управления считыванием.

Выходной код регистра 5 поступает на первый вход блока сравнения 6, на .второй вход которого посгупает выходной код регистра 7. В случае, если первый код больше второго кода, блок 6 сравнения формирует импульс переписи содержимого регистра 5 в выходной регистр 7 (впадины). Таким образом, в регистре 7 фиксируется максимальное значение отрицательного отклонения входного напряжения от синусоиды (впадины).

Работа регистров 12 и 14 и блока

13 сравнения происходит аналогично, и в регистре 14 фиксируется максимальное значение положительного отклонения вход.ного напряжения от синусоиды (выброса).

После окончания обработки информации записанной в блоке 3 памяти, выходные

3588 6 коды регистров 7 и 14 поступают на . индикатор 21, работой которого управляет также блок 18 управления счвтываинеем. Время индикации задается блоком

18 управления. считыванием и после его окончания блок 18 управления считыванием сбрасывает регистры 7 и 14> а также

20 и 28 и счетчик 17 в нуль. После э гого начинается цикл приема очередной информации, блок управления считыванием

18 передает управление блоку 9 управле ния записью. Работа БУЗ 9 и БУС 18синхронизируется генератором опорной частоты 23.

Каналы определения временных параметров выбросов и впадин входного напряжения работают одновременно с за,писью информации в память следующим образом.

Напряжение с выхода масштабного преобразователя поступает на инверсный вход компаратора 15 и на прямой вход компаратора 22. В качестве опорного напряжения используется синус оидальное напряжение частотно-избирательного фильтра 8, коэффициент передачи которого равен 1, причем опорное синусоидальное напряжение поступает на прямой вход компаратора 15 и на инверсный вход компаратора 22. Вследствие этого на выходе компаратора 15 появится положительный импульс напряжения при появлении впадины на входном напряжении, а на выходе .коьшаратора 22 — при появлении выброса, причем длительность выходных импульсов компараторов 15 и 22 фавны длительностям впадины и выброса соответственно. Эти импульсы не перекрываются во времени, TBK KBK выброс и впадины не могут существовать одновременно.

Через элемент ИЛИ;16 импульсы поочередно поступают на вход разрешения

- счетчика 17 и в течение длительности впадины (выброса) счетчик 17 подсчитывает импульсы, поступающие на него от генератора 23 опорной частоты. После окончания впадины импульс на выходе компаратора 15 прекращается, а задним фронтом этого импульса происходит пе.репись содержимого счетчика 17 в, регис гр 25 (впадины). Одновременно с этим отрицательный фронт импульса с выхода элемента ИЛИ 16 посгупает на формирователь короткого импульса 24, 55. который сбрасывает счегчик 17 в нуль, подготавливая его к определению кода длительности очередного выброса (ападины) . Определение кода длительности выброса происходит аналогично, а его

7 95 запись осуществляется в регистр 26 вы- броса.

Выходной код регис тра 25 поступает на первый вход блока 19 сравнения, нв второй вход которого поступает код выходного регис гра 20 длительнос ги впвдижя, Если код регистра 25 больше кода регистра 20, цифровой компаратор

22 формирует сигнал переписи кода регистра 25 в регистр 20. При этом в регистре 20 записывается максимальная длительность впадины, которая имеет место в течение цикла приема информации в блок 3 памяти (за период входного сигнала).

Регистры 26 и 28 и блок сравнения

2T работакгг аналогично. При этом в регистре 28 зафиксируе гся максимаюп,ны длительность выброса, который имеет мес. то в течение цикла приема информации в память 3. Выходные коды регистров

20 и 28 поступакгг на индикатор 21.

3588 8 аналого-цифрового преобразователя, второй — с блоком памяти, третий - с блоком управления считыванием, первый вы ход которого соединен с управляющим входом блока индикации второй — с первыми управляющими входами первого и второго регистров, третий — с третьим, четвертым, пятым и восьмым регистрами и с управляющим входом счетчика, четвертый - с адресными входами блока памяти и запоминающего блока, информационный выход которого через второй вход сумматора, первый регистр и первый блок сравнения, соединен с вторым

1 5 управляющим входом третьего регистра, первый выход которого соединен с первым блоком сравнения, в горой — с блоком индикации, а вход - с первым регис гром, выход блока памяти через первый вход

20 .сумматора, второй регистр и второй блок сравнения соединен с вторым управляющим входом четвертого регистра, первый вы25

Формула изобретения цифровой измеритель искажений синусоидвльного напряжения, содержащий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блока памяти, блок индикации, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и снижения трудоемкости процесса измерения, в него введены масштабный преобразователь, истотно-избирательный фильтр, блок управления записью, два компарвтора, элемент ИЛИ, генератор опорной частоты, запоминающий блок, счетчик, формирователь коротких импульсов, сумматор, элемент НЕ, блок управления считыванием, восемь регистров и четыре блока сравнения, причем выход генератора опорной частоты подключен к тактирующим входам обоих блоков управления и счетчика, а второй контактирующий вход блоха управления записью соединен с выходом частотно-избирательного фильтра, с первым входом первого компарвтора и вторым входом второго компаратора, информационный вход частотно-избирательного фильтра соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, с вторы.: входом первого компвратора, и первым входом второго компврагора, и через мвсштабный преобразователь — с клеммой исследуемого напряжения, первый выход блока управления записью соединен с управляющим входом

50 ход которого соединен с вторым входом второго блока сравнения, второй — с блоком индикации, а вход — с выходом вто, рого регистра, знаковый выход сумматора соединен с вторым управляющим входом первого регистра и с входом элемента HE выход которого соединен с вторым управляющим входом второго ре-" гистра, причем выход первого компаратора через первый вход элемента ИЛИ, первый вход счетчика соединен с шестым и седьмым регистрами, управляющие," входы Которых соединены, соответс твенно, с выходами первого и второго компарагоров, выход последнего соединен с вторым входом элемента ИЛИ, и через него — с формирователем коротких импульсов, выход которого соединен с входом установки в нуль счетчика, выход шестого регистра соединен с входами третьего блока сравнения и пятого регистра, первый выход которого соединен с блоком индикации, второй — с третьим блоком сравнения, выход которого соединен с управляющим входом пятого регистра, выход седьмого регистра соединен с входами четвертого блока сравнения и восьмого регистра, первый выход которого соединен с блоком индикации, второй — с четвертым блоком сравнения, выход последнего соединен с управляю- щим входом восьмого регистра.

Источили,информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Куренный З. Г. и Харченко В. А.

Применение принципа максимума средних нагрузок к оценке искажения синусоидального напряжения. "Электромеханика», "Известия вузов", 1978, ¹ 6, с. 629.

953588 10.

2. Авторское свидетельство СССР № 630591, кл. 6 01 19/00, 1977 (прототип);