Измеритель несинусоидальности напряжения электрической сети

(51) С 01 Н 23/20 ЕТ СССОТНРЫТИ РЕТЕНИЯ У 12А. М, Липский ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ.2. Авторское свидетельство СССР У 624175, кл. С 01 К 23/20, 1975 (прототип).НЕСИНУСОИДАЛЬКТРИЧЕСКОИ СЕТИ,полосовой и ревходы которыхэффективных знао соединенс выхо-.(54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕ,содержащий активныежекторный фильтры,соединены, детекторчений, вход которог дои режекторного фильтра, детекторсредних значений, вход которого подключен к выходу полосового фильтра,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения точности измерения, в него введены измерительныйтрансформатор, операционный усилитель и аналоговый умножитель, прнэтом первичная обмотка измеритель-.ного трансформатора подключенак клеммам для подключения исследуемой сети, а вторичная в . к входам по.лосового и режекторного фильтров,неинвертирующий вход операционногоусилителя соединен с выходом детектора эффективных значений, а выход -с одним из входов аналогового умножителя, другой вход которого соединенс выходом детектора средних значенийа выход подключен к инвертирующемувходу операционного усилителя.Р Г 1Исследуемое напряжение подаетсяна вход широкополосного усилителяи затем на соединенные входы активных Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в различных устройствах и системах для определения показателей качества электрической энергии.Известен анализатор несинусоидальности напряжения электрической сети типа АН, который содержит последовательно соединенные измерительный трансформатор, режекторный фильтр, 1 О настроенный на частоту первой гармоники, детектор эффективных значений Г 1 Д .Исследуемое напряжение прикладывается к измерительному трансформатору, с вторичной обмотки трансформатора снимается напряжение, необходимое для нормальной работы последующих узлов анализатора. Напряжение первой гармоники исследуемого сигнала подавляется режекторным фильтром, а напряжение высших гармоник преобразовывается детектором эффективных значений в постоянное напряжение, пропорциональное эффективному значению напряжения высших гармоник.Однако в известном анализаторе ре- жекторный фильтр выполнен с исполь-. зованием пассивного ЬС-контура. Индуктивность контура имеет большие габариты, массу и низкую добротность, что обусловливает недостаточный уровень подавления первой гармоники, повышенную материалоемкость, невысокие массогабаритные характеристики. Кроме того, в известном анализаторе не производится нормирование напряжения высших гармоник относительно напряжения первой гармоники, что обусловливает низкую точность работы анализатора при изменяющейся величине первой гармоники.Наиболее близким по технической , сущности к предлагаемому измерителю является устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений, основными элементами. которого являются широкополосный усилитель с регулируемым коэффициентом передачи,50 активные полосовой и режекторный фильтры, детекторы эффективных и средних значений, блок сравнения, масштабный усилитель, источник опорного нап яжения 2 полосового и режекторного фильтров, Напряжение высших гармоник на выходе режекторного фильтра измеряется детектором эффективных значений, а напряжение первой гармоники на выходе полосового фильтра - детектором средних значений. Нормирование напря. жения высших гармоник относительно напряжения первой гармоники осуществляется регулированием коэффициента передачи .широкополосного усилителя, Напряжение, управляющее коэффициентом передачи широкополосного усилителя, образуется на выходе блока сравнения в результате сравнения напряжения первой гармоники с опорным напряжением. Выходное напряжение блока сравнения с помощью масштабного усилителя доводится до уровня,необходимого для регулирования коэффициента передачи широкополосного усилителя,Недостатком такого измерителя нелинейных искажений является низкая динамическая точность, обусловленная двумя причинами.Нормирование напряжения высших гармоник относительно. величины первой гармоники производится с помощью усилителя, включенного в цепь обратной связи, а не является результатом прямого вычисленияйри резко- переменной:величине первой гармоники для получения точных измерений требуется нормировать фазочастотные характеристики элементов цепи обратной связи - детектора средних значений, схемы сравнения, масштабного усилителя, управляющего входа широкополосного усилителя.Для широкополосного усилителя трудно добиться равенства коэффициента передачи в широкой полосе частот,особенно при различных коэффициентах передачи, причем равенство ко эффициента передачи должно соблюдаться в полосе частот от первой до высшей из гармоник исследуемого сигнала,Кроме того, в известном измерите-. ле нелинейных искажений не предусмотрено согласующее устройство для подключения к электрической сети. Целью изобретения является увеличение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в измеритель несинусоидальности напряжения электрической сети, содержащий активные полосовой и режекторпый фильтры; входы которыхЭ147998 4соединены, детектор эффективных зна= Предлагаемый измеритель несинусочений, вход которого соединен идальности напряжения электрическойс.выходом режекторного фильтра, де- сети работает следующим образом.тектор средних значений, вход кото- Входной сигнал поступает на перрого подключен к выходу полосового 5 вичную обмотку измерительного трансфильтра, введены измерительный транс- форматора 1, а затем с вторичнойформатор операционный усилитель обмотки - одновременно на входы аки аналоговый умножнтель, при этом тивных режекторного 2 и полосового 3первичная обмотка измерительного фильтров. На выходе режекторноготрансформатора подключена к клеммам 1 О фильтра 2 образуется напряжениедля подключения исследуемой сети, высших гармоник, а на выходе полосоа вторичная - к входам полосового вого фильтра 3 - напряжение первойи режекторного фильтров, неинверти- гармоники исследуемого сигнала. Дерующий вход операционного усилителя тектор 4 эффективных значений преобсоединен с выходом детектора эффек разует напряжение высших гармониктивных значений, а выход - с одним в постоянное напряжение, равное эфиз входов аналогового умножителя, фективному значению напряжения высдругой вход которого соединен с вы- ших гармоник, а детектор среднихходом детектора средних значений, значений 5 - напряжение первой гармоа выход подключен к инвертирующему 20 ники в постоянное напряжение, равноевходу операционного усилителя. эффективному значению напряженияЯа чертеже приведена электричес- первой гармоники,кая схема измерителя несинусоидаль- Нормирование напряжения высшихности напряжения электрической сети. гармоник относительно напряжения перИзмеритель несинусоидальности . 25 вой гармоники осуществляется следуюсодержит измерительный трансформа- щим образом.,тор 1, активный режекторный фильтР 2 Пусть выходное напряжение,детеквыполнекный, например, на основе . .тора 4 эффективных значений равнодвойного Т - моста, активный полосо- ;Н , выходное напряжение дете торавой фильтр 3, выполненный, например, Зо средних значений 5 равно Б а наО сэна основе операционного усилителя со пряжение на выходе измерителя несисложной отрицательной обратной нусоидальности равно П . ТогдаЕыхсвязью, детектор 4 эффективных значе- напряжение на выходе аналоговогоч чнии, работающии, например, по прин- умножителя 7 становится равнымципу взаимообратного преобразования . П Н . Для операционного усилите 35 ьых 1логарифм - антилогарифм, вход которо- ля 6, работающего в линейном режимего соединен с выходом режекторного напряжение на неинвертирующем входефильтра 2, детектор 5 средних значе- Равно напряжению на инвертирующемний, собранный, например, по схеме входе, т.е.двухполупериодного выпрямителя и40 П.Наг =1 еыкБили Нд =Не И.йыл Эг. 4активного интегратора вход которого 1 рименение йредлагаемого изобретеЭсоединен с выходом режекторного ния позволяет увеличить точность изф ьтра 2 операционн й усилитель 6 меРениЯ несинусоидальности. По сРавнапример К 140 уд 7, неинвертирующий нению с известным анализатором неси- вход которого соединен с выходом де- нусоидальности типа АН предлагаемый тектора эффективных значений 4 ана- эмеритель обладает следующими пре 45 изме итлоговый умножитель 7, например 525 имуществами: подавление первой гарПС 2, один из входов которого соеди- моники активным режекторным фильтром .нен с выходом детектора 5 среднихУлучшается пРимерно на 20 дб, при .значений, другой вход соединен , этом УРовень третьей гармоники пракс выходом операционного усилителя 6 тически не изменяется; изменение ве 50:а выход подключен к инвертирующему личины первой гармоники с частотойвходу операционного усилителя 6, до 10 Гц практически не сказываетсяВходом измерителя несинусоидаль- на точности измерений; измеритель нености является первичная обмотка измери- синусоидальности аальности практически не реательного трансформатора 1,выходом-вы гирует на изменение амплитуды первойоцоиерационного усилителя 6 . гармоники на -+-207ВНИИПИ Заказ 1571/38 . Тираж 748 Подписное.филиал ШБ "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4