Образцовый преобразователь мощности в частоту

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых преобразователей мощности в частоту, имеющих высокочастотный выход, частота на котором определяется уровнем активной мощности в исследуемой сети. Целью изобретения является повышение точности преобразования активной мощности в частоту. Устройство содержит преобразователь 1 мощности в код и первый накапливающий сумматор 2. В устройство введены счетчик 3, регистр 4, второй накапливающий сумматор 5, генератор 6, делитель 7 частоты, дифференцирующая цепь 8, элемент 9 задержки, триггер 10 и формирователь 11, а также новые функциональные связи. Высокочастотное тактирование накапливающего сумматора 5 и синхронизация преобразования частотной сети позволяют избежать неравномерности следования выходных импульсов и уменьшить погрешность дискретизации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 156455

А1 (51) 5 0 01 R 21 /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С2

<О

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2)) 4424335/24-2) (22) 11 ° 05.88 (46) 15,05.90. Бюл. № 18 (71) Институт электродинамики

AH УССР (72) И.П,Абложявичус, В,F.,Àíäðèåâñкий, А,И,Покрас, К,К,Тарасевич, С.Г.Таранов и Ю,Ф.Тесик (53) 621.317.016.24 (088.8) (56) Патент Великобритании № 1330076, кл. G 0) R 21/00, 1985, Заявка Японии № 58-38747, кл, G 01 R 11/00, 1983. (54) ОБРАЗЦОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОЩНОСТИ В ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых преобразователей. мощности в частоту, имеющих высокочастотный выход, 4

2 частота на котором определяется уровнем активной мощности в исследуемой сети. Целью изобретения является повышение точности преобразования активной мощности в частоту. Устройство содержит преобразователь I мощности в код и,первый накапливающий сумматор 2, В устройство введены счетчик 3, регистр 4, второй накапливающий сумматор 5, генератор 6, делитель 7 частоты, дифференцирующая цепь 8, элемент 9 задержки, триггер

10 и формирователь 1 1, а также новые функциональные связи, Высокочастотное тактирование накапливающего сумматора 5 и синхронизация преобразования частотной сети позволяют избежать неравномерности следования выходных импульсов и уменьшить погрешность дискретизации. 2 ил.

1564558

Изобретение относйтся к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых преобразователей мощности в частоту, имеющих высокочастотный выход, частота на котором определяет" ся уровнем активной мощности в исследуемой сети.

Цель изобретения — повышение точ- 10 ности преобразования активной мощ-. ности в частоту.

На фиг.1 приведена блок-схема. образцового преобразователя мощности в частоту; на фиг. 2а,б,в,г приве- j5 цены временные диаграммы сигналов напряжения, тока, соответствующая им кривая мгновенной мощности и сигнал на выходе первого накапливающего сумматора. 20

Образцовый преобразователь мощности в частоту (фиг.1) содержит преобразователь 1 мощности в код, первый накапливающий сумматор 2, счетчик 3, регистр 4, второй накап- 25 ливающий сумматор 5, генератор б,делитель 7 частоты, дифференцирующую цепь 8, элемент 9 задержки, триггер

10 и формирователь 11, Первый и второй входы преобразова- >0 теля 1 мощности в код являются входными клеммами напряжения и тока образцового преобразователя мощности в частоту. Выход преобразователя 1 мощности в код подключен к входу на 35 капливающего сумматора 2, выход ко-. торого соединен с тактовым входом счетчика 3. Выход счетчика 3 подключен к входу регистра 4, который выходом соединен с входом накапливаю- 40 щего сумматора 5, выход которого является выходом образцового счетчика электроэнергии, Выход генератора 6 подключен к входу записи накапливающего сумматора 5 и через делитель 7 45 частоты и дифференцирующую цепь 8— к входу записи регистра 4 и к входу элемента 9 задержки, Выход элемента

9 эадержкй соединен с входом сброса счетчика 3 H с входом установки 50 триггера 10; который выходом подключен к входам сброса накапливающего сумматора 2 и делителя 7 частоты,Первый вход преобразователя 1 мощности в код соединен с входом формирователя 11, выход которого соединен с вхо-. . дом сброса триггера 10.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы напряжения и тока поступают на первый и второй входы преобразователя 1 мощности в код соответственно, На выходе преобразователя 1 мощности в код формируются коды мгновенной мощности, пропорциональные произведению текущих значений напряжения и тока, Частота формирования этих кодов намного превышает частоту входного сигнала,поэтому достигается высокая точность измерения текущего значения мощности в исследуемой сети, Далее коды мгновенной мощности поступают на вход накапливающего сумматора 2, в результате чего на выходе последнего формируются импульсы переполнения, период следования которых определя-. ется текущим значением мгновенной мощности, При синусоидальной форме входных сигналов напряжения и тока кривая мгновенной мощности представляет собой синусоиду удвоенной частоты по сравнению с частотой входных сигналов, которая имеет постоянную составляющую, пропорциональную активной мощности в исследуемой се" ти. Поэтому период следования импульсов переполнения с выхода накапливающего сумматора 2 не является постоянным, Импульсы переполнения с выхода накапливающего сумматора 2 поступают на тактовый вход счетчика 3, в котором происходит подсчет количества импульсов переполнения за определенный промежуток времени Ти . Длительность интервала времени измерения активной электроэнергии Ти® намного превьппает период входных сигналов напряжения и тока и определяется периодом следования прямоугольных импульсов с выхода генератора 6 и коэффициентом деления делителя 7 частоты. Импульсы с выхода генератора 6 поступак г на вход делителя 7 частоты, на выходе которого формируется сигнал прямоугольной формы, период которого существенно превьппает период следования импульсов с выхода генератора 6. Далее этот сигнал поступает на вход дифференцирующей цепи

8, и на ее выходе формируются короткие импульсы, которые поступают на вход записи регистра 4 и через элемент 9 задержки — на вход установки триггера 10 и вход сброса счетчика

3. В результате этого код Ир с вы5 15 хода счетчика 3, представляющий собой количество активной электроэнергии за некоторый промежуток времени

Тн, переписывается в регистр 4,после чего счетчик 3 сбрасывается в нуль импульсом с выхода элемента 9 задержки. Таким образом, на выходе регистра 4 циклически появляется код Np пропорциональный активной мощности в исследуемой сети.

Период следования импульсов на выходе накапливающего сумматора 2 носит неравномерный характер, При появлении фазового сдвига между током и напряжением эта неравномерность резко увеличивается, что приводит к нестабильности кода Ло при неизменных амплитудах входных сигналов, так как интервал Т н 1 не кратен периоду входного сигнала и не синхронизирован с ним. Для устранения этого явления введены триггер 10 и формирователь 11, которые необходимы для синхронизации начала интервала времени Тд, по положительному переходу через нуль сигнала напряжения, Входной сигнал напряжения поступает на формирователь 11, в результате чего на егб выходе формируются короткие импульсы с периодом, равным периоду сигнала напряжения, Эти импульсы поступают далее на вход сброса триггера 10, на вход установки которого приходят импульсы, определяющие окончание данного интервала времени Тн ц, Таким образом, триггер 1О устанавливается в единичное состояние по окончании текущего интервала Тн, и сбрасывается в ноль при первом же после этого положительном нуль-переходе входного сигнала напряжения, Выходной сигнал

"1" на выходе триггера 10 поступая на входы сброса делителя 7 частоты и накапливающего сумматора 2,удерживает их в нулевом состоянии в течение промежутка времени между окончанием интервала Тн,щ и первым после этого переходом через нуль сигнала напряжения. После сброса триггера 10 в нулевое состояние на выходе накапливающего сумматора 2 вновь по-. являются импульсы переполнения, а на выходе делителя 7 частоты начинает формироваться следующий интервал

Т„,„.

64558 6

В результате такого функционирования схемы удается добиться высокой стабильности во времени кода Яр т.а выходе регистра 4 при постоянных амплитудах и угле сдвига фаз между входными сигналами напряжения и тока. При этом код Ир представляет собой активную мощность в сети за интервал времени T.ùä .

Ф Тнзе

Np = «» ) 11(1)i(t)dt

Тном где N — код на выходе регистра 4;

Тн м ния;

U(t) — входной сигнал напряжения;

i(t) — входной сигнал тока.

Кодовое значение мощности NP c

20 выхода регистра 4 поступает на вход накапливающего сумматора 5, на вход записи которого поступают импульсы высокой частоты с выхода генератора

6, При этом на выходе накапливающе25 го сумматора 5 появляются импульсы переполнения с высокой частотой,пропорциональной активной мощности электрической сети. Период следования этих импульсов является постоянным

3р в отличие от периода импульсов на выходе накапливающего сумматора 2, т,к. при заданных параметрах входных сигналов код N практически не изP меняется, Благодаря высокочастотному тактированию накапливающего сумматора 5 по входу записи частота на его выходе переполнения превышает частоту на выходе накапливающего сум-матора 2 в десятки pas, 40 Таким образом несмотря на то что при синусоидальных входных сигналах напряжения и тока (фиг.2а,б) и соответствующей им кривой мгновенной мощности (фиг.2в) период импульсов на выходе накапливающего сумматора 2 не является постоянным (фиг.2г),период импульсов на выходе накапливающего сумматбра 5 постоянен, а частота их следования в несколько раз превышает

50 частоту следования импульсов на выходе накапливающего сумматора 2 °

Использование изобретения позволяет повысить точность преобразования мощности в частоту за счет устранения методической погрешности от неравномерности следования выходных импульсов и уменьшения погрешности дискретности. Поэтому изобретение может применяться для измерения мощнос1564558

Формула изобретения

Рие. 2

Составитель С. Хромов

Редактор М.Циткина Техред Л.Олийнык Корректор Н.Ревская

Заказ 1157

Тираж 547

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ти на коротких временных интервалах, в частности для поверки индукционных счетчиков электроэнергии, Поверка производится путем заполнения периода одного оборота дисков индукционного счетчика импульсами с выхода образцового. преобразователя мощности в частоту, включенного, как и поверяемый индукционный светчик электроэнергии, в цепь эталонного генератора синусоидального напряжения и тока. При этом наряду с повышением точности поверки достигается резкое уменьшение времени поверки по сравнению с методом поверки при помощи образцового ваттметра и секундомера, 20

Образцовый преобразователь мощности в частоту, содержащий преобразователь мощности в код, первый и второй входы которого являются входными клеммами напряжения и тока, а выход подключен к входу первого накапливающего сумматора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены счетчик, регистр, второй накапливающий сумматор, генератор, делитель частоты, дифференцирующая цепь, элемент задержки, триггер и формирователь, причем выход генератора подключен к входу записи второго накапливающего сумматора и к входу делителя частоты, выход которого через дифференцирующую цепь соединен с входом записи регистра и с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика и к входу установки триггера, выход которого соединен с входами сброса делителя частоты и первого накапливающего сумматора, первый вход преобразователя мощности в код через форми= рователь подключен к входу сброса триггера, выход первого накапливающего сумматора подключен к тактовому входу счетчика, выход которого соединен с входом регистра, который выходом подключен к входу второго накапливающего сумматора, вьгход которого является выходом образцового преобразователя мощности в частоту.