Способ преобразования активной мощности в цифровой код и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (и 9950.04 (63) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 30 ° 12 ° 60 (21) 3227432/18-21 с присоединением заявки Йо (23) ПриоритетОпубликовано 07.02.83. Бюллетень N95

Р1) AA. Кл.з

G R 21/00

Государствеииый комитет

ССС Р ио делам иаобретеиий и открытий (ЩУД 621. 317. . 382.016. ° 24 (088.8) Дата опубликования описания 07.02.83

Б. И. Швецкий, Г.Н. Лавров и О И. ДОрбийфр .

1

Львовский ордена Ленина полит йенщ сЯ<ЙЙ 3Щститут:- им. Ленинского комсомола (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

В ЦИФРОВОЙ КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерению и кодированию информации и может быть использовано для построения преобразователей активной мощности переменного тока в цифровой код.

Известен способ преобразования ак тивной мощности в цифровой код, заключающийся в линейном преобразовании тока и напряжения в импульсные последовательности с формированием импульсов стабильной длительности. в одной из этих последовательностей, а также амплитудной модуляцией второго сигнала этими импульсами, интегрированием частоты второй импульсной последовательности в течение двух периодов электрической сети с противоположными знаками интегрирования в разных периодах (1).

Недостатком указанного способа является низкая точность, так как второй входной сигнал интегрируют не в течение всего периода, а в дискретные промежутки времени, когда присутствует импульс стабильной длительности. Если входной сигнал обогащен высшими гармониками, такой метод преобразования не даст полного учета этих гармоник в результате преобразования.

Кроме того, к одному из входных сигналов предъявляется требование стабильности его формы в течение обоих периодов измерительного цикла, несоблюдение которого приведет к появлению дополнительной погрешности, ве- . личина которой соответствует величине разности действующих значений этого сигнала в первом и во втором периодах.

Наиболее близким по технической сущности является способ преобразования активной мощности в цифровой код, заключающийся в линейном преоб15 разовании входных напряжений, пропорциональных напряжению и току кон« тролируемой цепи, в частоты импульсов, с формированием импульсов одной из частот стабильной длительности и

2О интегрированием второй частоты с изменением направления интегрирования.,Способ осуществляется устройством для преобразования активной мощности в цифровой код, содержащим вход" ной блок, входы которого подключены .к входным шинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного . блока, инвертор, реверсивный счетчик.

995004 формирователь импульсов стабильной длительности (2) .

Недостатками изнестного способа являются низкие быстродействие и точность, вызванные следующими причинами: 5 необходимостью проведения интегрирования частоты второй частотно-импульсной последовательности в течение двух периодов электрической сети, что приводит к большому времени 1О преобразования и возникновению дополнительной погрешности при неравенстве первого Т1. и второго Т периодов цикла преобразования, абсолютное значение которой составляет: 15 ) -7 „,à4 -,„а ; .о)

О Tq необходимостью использования с целью инвертирования входных сигналов операционных усилителей, работа ющих н режиме инвертирования, которые вносят дополнительную погрешность от дребезга нуля необходимостью использования для коммутации входных сигналов (их прямых и инверсных значений) к преобразователям напряжение — частота аналоговых ключей, что приводит к ограничению частоты входных сигналов или необходимости увеличения времени преобразования до числа периодов, большего, чем два, но кратного двум, при высоких входных частотах.

Целью изобретения является павы- 35 шение быстродействия и точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу вклюЧающему преобразование входных напряжения и тока в пропорциональные напряжения, пре- 4Q образование полученных напряжений в частоты импульсных последовательностей, формирование импульсов s первой иэ последовательностей со стабильной длительностью и интегрирование вто- 4 .l рой импульсной последовательности с изменением направления интегрирования, интегрирование. проводят в течение одного периода входного напряжения, а изменение направления интегри- О рования проводят в моменты изменения амплитуды импульсов стабильной длительности первой последовательности.

В устройство для осуществления способа, содержащее входной блок, входы которого подключены к входньм шинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного блока, иннертор, реверсинный счетчик, формирователь импульсов стабильной длительности, введены первый и второй элементы И, линия задержки, регистратор, причем входы первого и нторого преобразователей напряжения в частоту65 импульсов подключены к выходам входного блока, выход первого преобразователя напряжения в частоту импуль- э сов через формирователь импульсов стабильной длительности соединен с входом первого элемента И и через инвертор — а входом второго элемента И; вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу второ го преобразователя напряжения в час-. тоту импульсов., а их выходы — к входам реверсивного счетчика, установочный вход которого через, линию задержки соединен с выходом нуль-органа и первым входам регистратора, второй вход которого соедицен с выходом реверсивного счетчика.

На чеРтеже представлена схема устройства для осуществления способа преобразования активной мощности в цифроной код.

Устройство содержит входной блок

1, преобраэонатели 2 и 3 напряжения в частоту следования, нуль-орган 4, формирователь 5 импульсов стабильной, длительности, инвертор 6, элементы И

7 и 8, реверсивный счетчик 9, регистратор 10 и линию 11 задержки. Входы входного блока 1 соединены с шинами входных сигналов, а выходы — соответственно с входом преобразователя

2 напряжения в частоту, входом нульоргана 4 и входом преобразователя 3 напряжения в частоту.

Входной блок 1 может состоять из калиброванногО резистора для преобразования входного тока i(t) н напряжение tJ (t), ему пропорциональное, входных измерительных трансформаторов и напряжения для согласования входных цепей со схемой прибора и операционных усилителей для нормировани входных сигналов.

В качестве преобразователей 2 и 3 напряжения в частоту могут использоваться мультивибраторы с управляемым разрядом конденсаторов, нулЬ-органа 4 — триггер Шмидта, формирователя

5 импульсов стабильной длительностисчетчик с коэффициентом пересчета

Тст f, где Тот — длительность о пульса стабильной длительности, f опорная частота.

Преобразование активной мощности в цифровой код по предложенному способу в предложенном устройстве производится непрерывно в течение каждого периода контролируемой сети (периода тока i(t) ). В начале каждого периода нуль-орган 4 вырабатывает сигнал, разрешающий перенос числа иэ реверсивного счетчика 9 в регистратор 10 результата и сброс реверсивного счетчика 9 в нуль.

Входные напряжения U(t) и ток i(t) подаются на вход входного блока 1, где i(t) преобразуется в напряжение

995004 а 2 f f Т -f = 0 при f .= (6) эе и ст оц О 2 Т ет

С учетом (2), (5) и (6) выражение (4) преобразуется к виду

Вью)>() = I 28;Ботсом „- ОЙ)КММ

Тогда, задавая чувствительность 8ф или БО в соответствии с выражениями

10 6.= —. млм 5 - — л

И в) < df.

Ц(2,Щ т„ аОВ) т„! где К- - коэффициент пропорциональФ

НОСТИ..

Далее напряжения U;(t) и U(t) подаются на входы соответственно преобразователей 2 и 3 напряжения в частоту импульсов, где преобразуются в импульсные последовательности с частотами следования импульсов, со-ответственно равными

f;(2 о 10„()

% (e)=f„,.9„О„®, 1 де - и Я вЂ” частоты следования

1о vo мпульсов на выходах преобразователей

2 и 3 напряжения в частоту импульсов 20 при нулевых входных сигналах1

5- 5 — чувствительность соответ1 ° М ственно преобразователей 2 и 3, С появлением каждого импульса на выходе преобразователя 2 напря- 25 жения в частоту импульсов, на выходе формирователя 5 импульсов стабильной длительности формируются импульсы стабильной длительности Т, в тече-. ние которых -импульсы с выхода преоб- .30 разователя 3 напряжения в частоту импульсов через элемент И 7 проходят на вход сложения реверсивного счетчика 9.

В промежутках же между импУльсами стабильной длительности Т >(на выходе инвертора 6 - единичный потенциал) импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту импульсов поступают через элемент И 8 на вход вычитания реверсивного счетчика 9.

При этом к концу очередного периода

Т» колебаний тока 1(t) в последнем накопится число импульсов:

» „(>)*J)k;h>T f„(w>-у,.> >(— -T j, " Ä«>)a>., а с учетом (3) после некоторых преобразований получим

56

Т Г

"„()=Х Р5;9. (()(,()т„.я „,.. ч "(" - " .1 Й ()-Формула. изобретения

1. Способ преобразования активной мощности в цифровой код, включающий преобразование входных напряжений и тока s пропорциональные напряжения, преобразование полученных напряжений в частоты импульсных последователь:.ностей, формирование импульсов в первой из последовательностей со стабильной длительностью и интегрирование второй импульсной последовательности -с изменением направления интегрирования, о т л m ч а ю щ и йс я тем, что, с целью Повышения быст4S родействия и точности, интегрироваS 25„0()Т % д1 =о о (29;О;(Цт„ э„а=о о> 5>)U () ) = о (5) U„- (t) ему пропорциональное, à U t t) -, — U; () нормализуются.

U;(t)=k„.1(М> (а) Для периодического переменного сигнала интеграл от этого сигнала за период его следования равен нулю, .т. е. - т> пслучнм

I к .

) ЫхЬ) = — В)(2%)Е.=КР, ) о где 2,)(=2" ) о ст > р — активная мощность.

Предлагаемый способ преобразования а стивной мощности s цифровой код имеет повышенные .быстродействие и точность за счет того, что преобразование мощности осуществляется за один период колебаний входных.сигналов, а не за два, как по известному способу, в результате чего время преобразования уменьшается в два раза.

Кроме того, исчезает погрешность Ь)4 (см, выражение-(1)1вызываемая .неравенством первого и второго периодов цикла преобразования при преобразовании мощности по известному способу.

В Устройстве для осуществления предлагаемого способа отсутствуют. операционные усилители-инверторы,в результате чего погрешность преобразования мощности посредством этого устройства уменьшается на величину погрешности дребезга нуля операционных усилителей по сравнению с известнык преобразователем активной мощ,ности в цифровой код.

Таким образом, отсутствие аналоговых ключей в предлагаемом устрой стве приводит к увеличению его быстродействия по сравнению с известным .преобразователем.

995004

Составитель Т. Краснова

Техред А, Бабинец Корректор М. Демчик

Редактор A. Иандор

Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ б 33/30

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние проводят в течение одного пери= ода входного напряжения, а изменение направления интегрирования проводят в моменты изменения амплитуды импульсов стабильной длительности первой последовательности.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее входной блок, взводы которого подключены к входным щинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного блока, инвертор, реверсивный счетчик, формирователь импульсов стабильной длительности, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, в него введены первый и второй элементы И, линия задержки, регистратор, причем входы первого и второго преобразователей напряжения в частоту импульсов под- 0 ключены к выходам входного блока, выход первого преобразователя напряжения в частоту импульсов через формирователь импульсов стабильной длительности соединен с входом первого элемента И и через инвертор - с входом второго элемента И, вторые входы. первого и второго элементов И подключены к выходу второго преобразователя напряжения в частоту импульсов, а выходы -элементов И - к входам реверсивного счетчика, установочный вход которого через линию задержки соединен с выходом нуль-органа и первым входом регистратора, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 347906, кл. H 03 К 13/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 530452, кл. Н 03 К 13/20, 1975.