Измерительный преобразователь искажений формы кривой переменного напряжения

Номер патента: 2003125

Авторы: Комлев, Андрианов

Скачать ZIP архив.

Текст

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения искажений формы периодических сигналов и может быть использовано для анализа качества потребляемой энергии в промышленных энергосистемах.Изобретение решает задачу повышения точности измерения искажений Формы кривой переменного напряжения в условиях отклонения частоты от номинальной с целью улучшения формы кривой напряжения. и энергетических характеристик промышленных сисгем,Известны устройства измерения и компенсации искажений, содержащие первичный преобразователь (датчик тока или напряжения), заграждающий фильтр первой гармоники, усилитель сигнала высших гармоник, Выделение сигнала искажений Осуществляется подавлением сигнала первой гармоники заграждающим филЪтром, настроенным на фиксированную номинальную частоту входного сигнала, Несмотря на простоту данного технического, решения, егО недостатком является неэффективность работы при колебаниях частоты отнаситель- НО НОМИНаЛьнай.Известны также измерители составляющих напряжений в 3-Фазной промышленной сети, содержащие масштабный преобразо-.ватель, входы которого соединены с шинами Фазных напряжений, а выходы подключены к входам первого коммутатора, входуправления которогосоединен с Одним из выходов блока управления, выход первого коммутатора соединен с первым входом блока управления непосредственно, а с входом Формирователя импульсов через фильтр нижних частот, управляемый фазов ращатель и регистратор, вход управления которого соединен со вторым выходом блока управления, Второй коммутатор, вклю" ченный между выходами формирователя импульсов и входом управляемого Фазовращателя, фазосдвигатель, два умножителя частоты, два интегратора, два элемента памяти и амплитудный компаратор, один выход которого соединен с входом управления управляемого Фазовращателя, а второй - с одним входом регистратора, два других входа которого соединены с выходами элементов памяти, первые входы которых подключены к третьему выходу блока управлений, причем второй вход одного элемента памяти подключен к одному выходу управляемого фазовращателя непосредственно, а второй вход второго элемента памяти соединен со вторым выходом управляемого фазовращателя через последовательно включенные интегратор и первый умножитель частоты, вход амплитудного компаратора подключен через последовательно соединенные второй интегратор, второй умножитель частоты и Фазосдоигатель ко б второму выходу управляемого фазовращателя, вторые входы первого и втОрого умножителей частоты подключены к первому входу блока управления, а вторые входы интеграторов подключены к четвертому выхо.- "0 ду блока управления, второй вход которогосоединен с одним из выходов Формировате.ля импульсов,В известном устройстве измерение составляющих напряжения основано на пода че входного сигнала на низкочастотныйизбирательный фильтр и выделении первой гармоники периодического сигнала, которая служит для формирования сетки опорных частот, кратных частоте первой 20 гармоники, причем количество частот соответствует требуемому количеству и номерам гармоник, выделяемых из напряжения сети.Отклонение частоты входного сигнала относительно номинальной на входе ниэкоча 2 б стотного избиратеаычого Фильтра можетприводить к расстройке контура формирования сетки опорных частот, кратных частоте первой гармоники и снижению точности измерения.Наиболее близким к предложенному потехнической сущности и решаемой задаче является устройство для измерения нелинейных искажений, содержащее входнойделитель напряжения, включенный междувходной шиной и входом режекторного фильтра, выход которого подключенко входу усилителя, Вычитатель, сумматор, усилитель и переключатель, один вход которого соединен с выходом усилителя и входом дополнительного усилителя, выход которого подключен к второму входу переключателя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом вычитателя, входы которого Соединены соответственно с входом и выходомрежекторного Фильтра, Известное техническое решение производит уменьшение коэффициенТа нелинейных искажений, неизменяя его спектральных характеристик, Выделение нелинейных искажений в известном устройстве осуществляется введением режекторного фильтра, который подавляет первую гармонику входного сигнала,Недостатком известного устройства является то, что режекторный фильтр настраивается на фиксированное (номинальное) значение частоты входного сигнала и изменение частоты реального входного сигнала приводит к резкому увелицениюпогрешно 2003125сти измерения, Другим недостатком известного устаайства является ограниченный диапазон входного напряжения устройства до 10 - 20 дБ),Целью изобретения является повышение точности измерения искажений формы кривой переменного напряжения при отклонениях частоты от номинальной,Поставленная цель достигается тем, что в известный измерительный преобразователь искажений формы кривой переменного напряжения, содержащий входной делитель, выход которого соединен с первым входом вычитателя дополнительно введены Формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом входного делителя, а выход с первым входом фазового компаратора, выход которого через последовательно соединенные корректирующий фильтр, управляемый генератор импульсов и делитель частоты подключен ко второму входу фазового кампаратара. Выходы управляемого генератора импульсов и делителя частоты соединены соответственно с информационным и управляющим входами функциональнаго преобразователя синусоидального опорного сигнала, выход которого подключен к первому входу блока перемножения. Выход входного делителя через амплитудный детектор соединен со вторым входом блока перемножения, выход которого соединен со вторым входом блока вычитателя,По сравнению с наиболее близким аналогичным решением, предлагаемое техническое решение имеет следующие отличительные признаки; амплитудный детектор, фазовый кампаратор, блок умножения, делитель частоты, управляемый генератор импульсов,Следовательно, предлагаемое решение соответствует требованию "новизна".При реализации изобретения повышается точность измерения искажений формы кривой переменного напряжения, что обусловлено введением контура подстройки частоты и функционального преобразователя синусаидального опорного сигнала.Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует требованию "положительный эффект",По каждому отличительному существенному признаку проведен поиск известных технических решений в области измерительной техники.Известны амплитудные детекторы и блоки перемножения, как отдельно взятые элементы конструкции см. например, Алексеенко, Коломбет Е.А., Стародуб Г.И, Применение прецизионных аналоговых микросхем, - М.: Радио и связь, 1985, с.170 - 176, с, 93 - 98),На в предлагаемом техническом решении они в совокупности с функциональным5 преобразователем работают в качествеформирователя синусоидального опорногосигнала, пропорционального входному сигналу,Известны также фазовый кампаратор,10 управляемый генератор импульсов и делитель частоты как элементы контуров фазовой подстройки частоты (см. например,Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемй Справочник, - Челябинск: Металлур 15 гия, 1989, с. 273-278), обеспечивающиесинтез частот, кратных опорной, синхронизацию логического устройства под приходящий сигнал, преобразование напряжения -частота, Но в предлагаемом техническом ре 20 шении ани выполняют другую функцию,формируя совместно с .Функциональнымпреобразователем синусоидальный опорный сигнал.Таким образом, укаэанные признаки25 обеспечивают заявленному техническомурешению соответствие требованию "существенные отличия".На чертеже показана схема измерительного преобразователя искажений.30 Измерительный преобразователь искажений Формы кривой переменного напряжения содержит входной делительформирователь 2 импульсов, амплитудныйдетектор 3, Фазовый кампаратор 4, вычита 35 тель 5, корректирующий фильтр 6, блок перемножения 7, управляемый генератор 8импульсов, делитель 9 частоты и Функциональный преобразователь 10,Выход входного делителя 1 соединен с40 первым входом вычитателя 5, а также входами амплитудного детектора 3 и формирователя 2 импульсов, выход которогоподключен к первому входу фазоваа кампаратара 4, выход которого через последова 45 тельно соединенные корректирующийфильтр 6., управляемый генератор 8 импульсов и делитель 9 частоты подключен ко второму входу Фазового компаратора 4,Выходы управляемого генератора 8 импуль 50 сов и делителя 9 частоты соединены соответственно с информационным иуправляющим входами функциональногопреобразователя 10 синусаидального опорного сигнала, выход которого подключен к55 первому входу блока 7 перемножения, второй вход которого соединен с выходом амплитуднага детектора 3, а выход подключенко второму входу вычитателя 5,Измерительный преобразователь работает следующим образом.30 где 1 - частота управляемого генератора 8 импульсов;с - частота входного сигнала.Некоторое время, таким образом, будет идти переходный процесс автоподстройки 35 частоты, В конце этого процесса установит-. ся режим автоподстройки Фазы, поскольку частоты на первом и втором входах фазового компаратора 4 будут равны.Функциональный преобразователь 10 40 представляет собой цифровой Формирователь опорного синусоидального сигнала э 1 пх и работает следующим. образом, В моменты времени, соответствующие положительнцм и отрицательным фронтам импульсов на выходе делителя 9 частоты, т.е, в моменты, соответствующие началу и середине каждого периода входного напряжения, функциональный преобразователь 10 устанавливается выходным сигналом делителя 9 частоты в начальное состояние. Далее функциональный преобразователь 10 выполняет преобразование количества импульсов, поступающих с выхода управляемого генератора 8 импульсов нэ его Напряжение питающей сети поступает на входной делитель 1, а с его выхода подается на входы формирователя 2 импульсов, амплитудного детектора 3 и первый вход вычитателя 5, С выхода формирователя 2 импульсов на первый вход фазового компарэтора 4 поступают прямоугольные импульсы, частота которых равна частоте входного сигнала, а фронты синхронизированы с моментами перехода входного сигнала через нулевой уровень. Последовательно соединенные Фазовый компаратор 4, корректирующий фильтр 6, управляемый генератор 8 импульсов и делитель 9 частоты составляют петлю Фазовой подстройки сигнала с выхода формирователя 2 импульсов, Сигнал ошибки выхода фазового компаратора 4 сглаживается корректирующим фильтром 6 и поступает на вход управляемого генератора 8 мпусов в таой фазе, чтобы частота сигнала приближалась к частоте сигнала на первом входе фазового компаратора 4. Для формирования частоты, кратной входной частоте сигнала, выход управляемого генератора 8 импульсов присоединяется ко второму входу фазового компаратора через делитель 9 частоты, причем коэффициент деления . 10 15 20 25 информационный вход, в синусоидальный опорный сигнал01 о = з и цл,где а - круговая частота- текущее время;Ою - напряжение на выходе функционального преобразователя 10, которое строго синхронизировано с входным напряжением, а частота совпадает с частотой входнВго сигнала тс,Амплитуда синусоидального опорного сигнала не зависит от амплитуды входного сигнала и является постоянной величиной.Формирование первой гармоники входного сигнала осуществляется следующим образом. На выходе амплитудного детектора 3 устанавливается постоянное напряжение, величина которого пропорциональна амплитуде сигнала на выходе входного делителя 1. Блок 7 перемножения выполняет умножение сигнала пропорционального амплитуде входного сигнала с выхода амплитудного детектора 3, на опорный синусоидальный сигнал, с выхода функционального преобразователя 10, который строго синхронизирован с входным напряжением, а частота которого совпадает с частотой входного сигнала.Точность измерения преобразователя повышается за счет введения контура подстройки частоты и функционального преобразователя, т,к, отклонение частоты входного сигнала практически не влияет на результат сравнения в блоке вычитания, и, следовательно, на величину измеряемых искажений, Диапазон измеряемого входного сигнала практически не ограничен и достигнут применением амплитудного детектора.Использование предлагаемого измерительного преобразователя для анализа качества потребляемой энергии в промышленных энергосистемах позволит повысить точность измерения искажений формы кривой переменного напряжения, улучшить энергетические характеристики промышленного электрооборудования.(56) Жежеленко И.В. Высшие гармоники всистемах электроснабжения промп редприятий, - М.; Энергоэтомиздат, 1984, с. 101 -102,Авторское свидетельство СССРМ 875309, кл 6 01 Я 29/04, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 911374, кл, 6 01 й 29/04, 1982,2003125 Составитель 8 Хомлев Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор В.Трубченко Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента11303 Ь, Москве, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 Заказ 3232 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина,01 Формула изобретениярователя импульсов и амплитудногоИЗМЕРИТЕЛЬНця ПРЕОБРАЗОцд детектора, выход которого соединен с вто ТЕЛЬ ИСКАЖЕНИД ОРМЫ КрИцОрПЕ Рым входом блока перемножения, выход РЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий делителя частоты соединен с управляю. вычитатель и входной делитель, выход ко- щим входом функционального преобразоторого соединен с первым входом вцчита вателя и вторым входы фазового теля, отличающийся тем что в него компаратОРа, первый вход которого подвведены формирователь импульсов, амп ключен к выходу формирователя импульлитудный детектор, блок перемножения 1 сов, вЫход управляемого .генератора функциональный преобразователь, дели импульсов соединен с входом делителя чатель частоты Й последовательно соединен- стоты и информационным входом функциные фазовый компаратор онального преобразователя, выход коРРектирующий фильтр и управляемый котоРФО подключен к первому входу блока генератор импульсов, причем выход вход. 1 б перемножения, выход которого соединен с ного делителя соединен с входами формивторым входом вычитателя.

Смотреть

Заявка

05014795, 08.10.1991

Владимирский политехнический институт

Комлев Вячеслав Петрович, Андрианов Михаил Васильевич

МПК / Метки

МПК: G01R 29/04

Метки: формы, кривой, переменного, измерительный, искажений

Опубликовано: 15.11.1993

Код ссылки

<a href="http://patents.su/5-2003125-izmeritelnyjj-preobrazovatel-iskazhenijj-formy-krivojj-peremennogo-napryazheniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Измерительный преобразователь искажений формы кривой переменного напряжения</a>

Похожие патенты