Преобразователь активной энергии трехфазной сети в цифровой код

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для преобразования в код активной энергии в трехфазных и однофазных электрических системах. Изобретение позволяет повысить точность преобразования . Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий формирователь 1 нормированньгх напряжений, аналоговые коммутаторы 2-7, операционные усилители-инверторы 8, 9, инверторы 12, 13, преобразователи II, 15, 16 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 23 импульсов, триггер 18, нуль-орган 24, введены преобразователь 10 напряжения в частоту, элементы 25, 26 равнозначности, генератор 17 тактовых 1апульсов, инвертор 14, триггеры 19, 20, мультиплексоры 21, 22. 4 ил. (Л 00 05 ОО J из. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (511 с(Н 03 H 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двторСном СаиДЕт льств /48

Увс

LA С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 ) 4081680/24 — 24 (22) 19.05.86 (46) 30.12.87. Вюл. Ф 48 (7l) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.M.Доронина, B.M.Ванько и Г.Н.Лавров (53) 681.325 {088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 347906, кл. Н 03 К 13/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 530452, кл. Н 03 К 13/20, 1975. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ

ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ В ЦИФРОВОЙ КОД (57) Изобретечие относится к измери— тельной технике и может быть применено для преобразования в код активной энергии в трехфаэных и однофазных электрических системах. Изобретение позволяет повысить точность преобразовапия. Это достигается тем, что в преобразователь, содержаций формирователь 1 нормированньх напряжений, аналоговые коммутаторы 2-7, операционные усилители-инверторы 8, 9, инверторы 12, 13, преобразователи 11

l5, !б напряжения в частоту, реверсивный счетчик 23 импульсов, триггер

18, нуль-орган 24, введены преобразователь 10 напряжения в частоту, элементы 25, 26 равнозначности, генератор 17 тактовых импульсов, инвертор

14, триггеры 19, 20, мультиплексоры

21, 22. 4 ил.

1363482

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования в цифровой код активной энергии в трехфазных и однофазных электрических системах.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — схема формирователя нормированных напряжений для одного канала; на фиг.3 и 4— временные диаграммы работы устройства.

Преобразователь активной энергии трехфазной сети в цифровой код содержит формирователь 1 нормированных напряжений, аналоговые коммутаторы 27, операционные усилители †инверто

8 и 9, преобразователи 10 и 11 напряжения в частоту, которые имеют импульсы стабильной длительности, инверторы 12-14, преобразователи 15 и 16 напряжения в частоту, генератор

17 тактовых импульсов, триггеры 1820, мультиплексоры 21 и 22, реверсивный счетчик 23 импульсов, нуль-орган

24 и элементы 25 и 26 равнозначности.

Формирователь 1 содержит в одном канале (фиг.2) калиброванный резистор 27, конденсаторы 28 и 29, компенсирующие резисторы 30 и 31, резисторы 32 и 33 цепей обратной связи усили телей, усилители 34 и 35 постоянного тока и трансформаторы 36 и 37 тока.

На входы двухканального входного устройства подключается одна пара сигналов, например Uä и 1д, контролируемой трехфазной сети. При этом в пер— вичных обмотках трансформаторов 36 и 37 гальванического разделения протекают соответственно прямо пропор— циональный Бдв и ig токи. Трансформаторы 36 и 37 нагружены на усилите— ли 34 и 35 постоянного тока, охваченные отрицательной обратной связью че— рез резисторы 32 и 33. При больших значениях коэффициентов усиления усилителей 34 и 35 обеспечиваются практически одинаковые режимы работы тран сформаторов 36 и 37 и, следовательно, минимальный дополнительный сдвиг между выходными сигналами К4идВ и К; д который дополнительно компенсируется вводом резистора 30 или 31 в цепь с меньшим угловым сдвигом между UÀ и ,Кд U, iä и К i . Для независимости

1 компенсации от температуры резисторы

30 и 31 выполняют из того же материала, что и обмотки трансформаторов 36 и 37.

Преобразователь активной энергии

5 трехфазной сети в цифровой код работает следующим образом.

Формирователь 1 осуществляет гальваническое разделение контролируемой сети и электрической схемы преобра ð зователя, а также преобразование входных напряжений Uä,, и токов .д, 1 в нормированные напряжения в,г), прямо пропорциональные им.

1г Нуль-орган 24 и триггер 18 выделяют такт работы преобразователя, сос— тоящий из двух периодов Т„ и Т„ колебания сигналов контролируемой электрической сети (фиг.З,д).

В течение периода Т„, аналоговые коммутаторы 2 и 3 подключают к входам операционных усилителей-инверторов 8 и 9, аналоговых коммутаторов 6 и 7 напряжения Кд.UA и К U соответст25 венно, а аналоговые коммутаторы 4 и 5 — напряжения K; i д и К; i к вхо— .дам соответственно преобразователей

10 и 11, где эти напряжения преобразуются в последовательности и

ЗО (фиг.Зе) и п (фиг.Зж) импульсов стабильной длительности Т, с частотами следования, линейно от них зависимыми. В течение импульсов Т последовательностей пд и п, в периоде T„, на выходах элементов 25 (фиг.Зз) и

26 (фиг.Зи) соответственно устанавливаются нулевые потенциалы и аналоговые коммутаторы 6 и 7 пропускают на входы преобразователей 15 и 16 напря4О жениЯ К4 Н дв (фиг.Зк) и Кд Бвс (фиг.Зл) соответственно. В паузах между Т, на выходах элементов 25 и

26 устанавливаются единичные потенциалы и аналоговые коммутаторы 6 и 7 пропускают на входы преобразователей

15 и 16 напряжения (-К4 Бд ) и ((-К„ U д ) соответственно. Преобразо— ватели 15 и 16 преобразуют поступающие на их входы напряжения в последо50 вательности п д в (фиг. Зм) и и в, (фиг.Зн) импульсов с частотами следования, линейно зависимыми от этих напряжений. Фронты импульсов последовательностей nд (фиг.4м) и n zc (фиг.4н) с целью обеспечения правильной рабо55 ты реверсивног<. счетчика 23 (разделения во времени импульсов, поступающих на его входы сложения и вычитания) триггерами 19 (фиг.4п) и 20

3 1363482 4 (фиг.4р) соответственно привязываются п, мультиплексорами 21 и 22 соотк положительному и отрицательному ветственно пропускаются на входы слофронтам соответственно тактовых им- жения и вычитания реверсивного счетпульсов с выхода генератора 17 чика 23 (фиг.4м,н) ° В последнем за

5 (фиг.4о), после чего импульсы пА и Т„, накапливается число импульсов т„, к, = J ((f, -к;к iÄ)(T, ки„,о

+ 02 dt — (f +S Ki ic ) Тст K(d 1ЯВс о — т . ) (-К„и„)) s, +f„) и, Tc ) (Ku Uü,) S,+

С учетом выражения (2)

)кк

Ы = 2S,S,Ê, . К„Т, j (i „S„t вии нулевой частоты преобразователей

15 и 16 значению f погрешность от неравенства периодов полностью исключается.

Тогда за T„ + Т„ в реверсивном

)((кк счетчике 23 с учетом того, что U c

= -U, накапливается число импульсов

Формула изобретения

Преобразователь активной энергии трехфазной сети в цифровой код содержащий реверсивный счетчик импульсов, первый и второй инверторы, формирователь нормированных напряжений, первый, второй, третий и четвертый входы которого являются одноименными входны— ми шинами, а первый выход через нульорган соединен со счетным входом пер- вого триггера, инверсный выход котоrS,+ò„, Е( о

Преобразователь активной энергии трехфазной сети в цифровой код имеет значительно меньшие погрешности от неравенства периодов такта работы преобразователя и неидентичности цепей преобразования токов и напряжений.

Действительно, при точном соответстФ где f u S — соответственно выходная - дам преобразователей 10 и 11 соответо(15 частота при нуле на вхо- ственно. В течение импульсов T поде (нулевая) и крутизна следовательностей с выходов преобрапреобразователей 10 зователей 10 (фиг. Зс) и 11 (фиг. Зж), и 11; управляющих через элементы 25 (фиг. Зз)

f u S — соответственна нулевая и 26 (фиг.Зи) и цнверторы 12 и 13

О2 2 частота и крутизна пре — 20 аналоговыми коммутаторами 6 и 7 соотобразователей 15 и 16. ветственно, на входы преобразователей

С учетом того, что 15 и 16 поступают напряжения K iä и

1/2 и (2)

К; iи соответственно, а в паузах меж—

Tmm12 с))) о) к ду Т вЂ” инверсии этгх напряжений (фиг.Зк,л соответственно). Импульс25 ные последовательности с выходов преC Юс образователей 15 и 16 после привязки

В течение периода Тк (фиг.Зд } к фронтам тактовых импульсов с выхо"д коммутаторы 2 и 3 подключают к входам да генератора !7 подключаются мульоперационных усилителей-инверторов 8 ЗО типлексорами 21 и 22 соответственно и 9 и аналоговых коммутаторов 6 и 7 к входам сложения и вычитания ревернапряжения К; А и К; ic соответст-,сивного счетчика 23 (фиг.Зм,н соотвенно, а аналоговые коммутаторы 4 ветственно) . При этом в последнем за и 5 .— напряжения KuU )(g и K„U c к вхо- период Т)(прибавляетсячисло импульсов

Т„, 35 .

N (rL(f +S ° K U )rT (-К.х ) + — — — — — — — — т )(К 1. )HT

2 1 i о(i u AB) (ст i А f +S ° K ° U c))) ((J (.

А6

vs а„}dt + J ((f,+s к„и„)(T, (-к, i,) +

-T ) (К; i,)1 Б,+f„} dt ° (4) рого соединен с первыми управляющими входами первого и второго аналоговых коммутаторов, прямой выход — с первыми управляющими входами третьего и четвертого аналоговых коммутаторов, выход первого аналогового коммутатора соединен с входом первого преобразователя напряжения в частоту, первый и второй операционные усилители-инверторы, выходы которых соединены соответстоенно с первыми входами пято.— го и шестого аналоговых коммутаторов, выходы которых соединены соответст-. венно с входами второго и третьего преобразователей напряжения в частоту, выход второго инвертора соединен с первым управляющим входом. пятого аналогового коммутатора, о т л и,— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены четвертый преобразователь напряжения в частоту, второй и третий триггеры, генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы равнозначности, третий инвертор, первый и второй мультиплексоры, выходы которых соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, управляющие входы первого и второго мультиплексоров объединены с первыми входами первого и. второго элементов равнозначности, вторыми управляющими входами первого и второго аналоговых коммутаторов и соединены с вьходом первого триггера, первые входы первого и второго мультиплексоров объединены и соединены с выходом второго триггера, вторые входы первого и вто— рого мультиплексоров объединены и соединены с выходом третьего триггера, информационные входы второго и третьего триггеров соединены соответственно с выходами второго и третьего преобразователей напряжения в часто63482

6 ту, счетный вход второго тригг ера объединен с входом третьего инвертора и соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход третьего инвертора соединен со счетным входом третьего триггера, причем второй вы— ход формирователя нормированных напряжений соединен с первыми входами

Э

10 первого и второго аналоговых коммутаторов, третий выход — с вторыми входами первого и второго аналоговых коммутаторов, четвертый выход — с первыми входами третьего и четверто15 го аналоговых коммутаторов, выход третьего аналогового коммутатора через четвертый преобразователь напряжения в частоту соединен с вторым входом первого элемента равнознач—

20 ности, выход которого соединен с входом второго иньертора и вторым управляющим входом пятого аналогового коммутатора, второй вход которого объединен с входом первого операционного

25 усилителя †инверто и соединен с выходом четвертого аналогового комму— татора, второй вход которого и второй вход третьего аналогового коммутатора объединены и соединены с вхо30 дом нуль-органа, второй управляющий вход объединен с вторым управляющим входом третьего аналогового коммута— тора и соединен с инверсным выходом первого триггера, выход второго анаЗ5 логового коммутатора соединен с входом второго операционного усилителяинвертора и с вторым входом шестого аналогового коммутатора, первый управляющий вход которого соединен с щ выходом первого инвертора, вход которого объединен с вторым управляющим входом шестого аналогового коммутатора и соединен с выходом второго элемента равнозначности, второй вход

45 которого соединен с выходом первого преобразователя напряжения в частоту.

13б3482

НО рр РС/Р/

1363482

Составитель А.Титов

Техред Л.Сердюкова

Редактор А.Огар

Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Заказ .6380/54 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4