Способ определения разности фаз двух синусоидальных сигналов

(51) 4 С 01 К 2 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ К низкочастолов, Цельточности и аль . по игна ных синусо зобретения быстродейс и фаэ. Для з отфильтро ставляющей ппение ределеления ия ф 31 штехнический Бюлкий ия разнос азцости ф тояцной с пред вывают от пои сдвигают исА.А,ТишечкиН.Бобко и В,77(088.8)ое свидетельство Сл. О 01 К 25/00,П., Угольков В.Н.метров гармоническминимуму мгноненцьринт ИФСО АН СССР984, с.7,ССР983.Опреих)х о сигнал четов,раснояр реп ск,(54) СПОСОБ ДВУХ СИНУСО РЕДЕЛЕНИЯ РАЗНБАЛЛЬНЫХ СИГНАЛОВ И ФА 57 лект- ачено ние относится рет изм ерениям и прелназция разности фаз чески ух е для оп г.2 Изобретен(хнике, а иммерениям,ления разно е относится к эле енно к злектричес .предназначено дл сти фаз двух низк льных сигналов. етения турная схеспособ.ления разн устро тва,реализующегоДля опред исходных син фильтровываю щей, сдвигаю в сторону оп плитуды, иэ о ти фаэ два нала усоидальных сто т постоян ой состав угол н /2 изменения ь)х синусоида Цель изобр сти и быстр эности фаз,т по фазе на ережения без)овышение то определения ств меряют однов ния исходных разность фаэ мгно венцые зн сигналов,и сдвину вычисляю На диагр спосоременныезусмых в фаз, на иг,1 предстацлець ммы сигцалоя, цспсопределения сдви РСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(53) 621.317 ходцые синусоидальные сигналы наугол 1 /2 в сторону опережениябез изменения амплитуды, измеряютодновременно мгновенные значения исходных и сдвинутых сигналов, а разность фаз вычислянт по измереннымдля данного момента времени мгновенным значениям по приведенной в описании формуле. Изобретение может бытиспользовано для построения быстродействующих измерительных органовразности фаз устройств противоаварийной и других видов автоматики энергосистем и осуществлено с помощьюизвестных цифровых элементов, выполненцьи на базе микропроцессорной техники. 2 ил,о измеренным для данного момента врееци мгновенным значениям по формулегде Ч, П, - мгновенные значениясоответственно первого и сдвинутого по отношению к нему на угол/2 сигналов, измерен 10ные н один момент времени;Ч, П - мгновенные значениясоответственно второго15и сдвинутого по отношению к нвму на угол7 /2 сигналов, измеренные одновременно созначениями Ч ,Ч,Выражение (1) представляет собой разность текущих значений фазы первого сигнала(, и фазы второго сигнала с , соответствующих одному моменту времени 25 Ч = 1) эмап,;. сон,(3)Чг = "ег нкап Ч,Пт - И, созс;40 где Б Ч- соответственно амплитуды первого и второго сигналов.Выражения (2) и (3) образуют систему из пяти уравнений, н которыхнеизвестньчи являются 8,ц ЧРазрешин уравнения (3) методом подстановки, получают формулы для вычисления текущих значений фаз первого и второго сигналов 50 Чг(4) 11 гг вс он 8 = Ц, - Ц,(2)Если в момент измерения г, (фиг,1), текущее значение с 1, фазы первого сигнала и значениявторого, то их связь с соотнетстнующими этому моменту времени мгновенными значениями Ч и ц исходных сигналов и значения Ч , Ч, сдвинутых на угол 3/2 сигналов выражается уравнения"35 Текущие значения фаз синусоидальных сигналов в диапазоне от О до .могут быть представлены положительными значениями углов, а в диапазоне отдо 2- отрицательными значениями углов, При таком представлении знак текущего значения фазы совпадает со знаком мгновенного значения синусоидального сигнала для соответствующего момента времени, С учетом этого формулы для вычисления текущих значений фаз .1, ибудут иметь видЧаЫ = агап Ц (агссон2 йЧ+ Ч(5)з 1 дп П(агссозЦОтсюда получается Формула (1) разности значений ц,и цСпособ существенно уменьшает задержку в определении разности фаз,обеспечивая тем самым повышениебыстродействия, а также устранениепогрешностей при изменении частот иамплитуд синусоидальных сигналов вустановившемся режиме,На фиг,2 в качестве примера приведена упрощенная структурная схемаустройства, реализующего способа.Устройство содержит фильтрующиепостоянные составляющие преобразователь 1 уровня напряжения, на вход которого подается первое синусридальноенапряжение Ц и преобразователь 2уровня напряжения, на вход которогоподается синусоидальное напряжениеЧ , фазосдвигающий блок 3, вход которого подключен к выходу преобразователя 1, и фазосдвигающий,блок 4,вход которого подключен к выходу преобразователя 2, аналоговый запоминающий блок 5, входы которого присоединены соответственно к выходам упомянутых преобразователей 1 и 2 и к выходам фазосднигающих блоков 3 и 4, цифровой решающий блок 6, связанный поинформационным и управляющим шинамс соответствующими шинами аналогового эапоминакщего блока 5.5 1503(Устройство работает следующим образом.Синусоидальные напряжения Ц( и Ц поступают соответственно на входы преобразователей 1 и 2, которые отфильтровывают от постоянных составляющих контролируемые сигналы ЦЦгв Выходное напряжение Цн преобразонателя 1 подается на вход фазосднигающего блока 3, на выходе которого получается напряжение такой же амплитуды Ц , но сдвинутое по фазе на и /2в в сторону опережения относительно входного напряжения,а выходное напряжение Цг преобразователя 2 поступает на вход2Фаэосдвигающего блока 4, на выходе которого получается напряжение такой же амплитуды Ц г, но сдвинутое по фазе на и /2 в сторону опережения 20 относительно входного напряжения.Выходные напряжения Ц, и Ц, преобразователей 1 и 2, напряжения Ц,г и Ц Фаэосдвигающих блоков 3 и 4 подаются на соответствующие входы аналогового запоминающего блока 5. По команде, поступающей От цифроного решающего блока 6, аналоговый запоминающий блок 5 одновременно фиксирует и запоминает мгновенные значения напряжений Ц, , Ц, , ЦЦ , После этого производится поочередное их считывание, преобразование и ввод в запоминающее устройство цифроного)25 6решающего блока, Определение разности фаз производится цифровым решающим блоком 6 и соответствии с вырьжг.ни ем (1) по мгновенным значениям Ц Цг в Цг ф ЦггПспользование изобретения позволяет повысить точность и быстродействие определения разности фаэ двух синусоидальных сигналов, создавать быстродействующие цифровые измерители разности фаэ для устройств автоматики, у которых точность измерения не зависит от изменения частоты иамплитуды синусоидальных сигналов,Формула изобретенияСпособ определения разности фаэ двух синусоидальных сигналов, при котором измеряют мгновенные значения этих сигналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью понышения точности и быстродействия определения разности фаз, синусоидальные сигналы отфильтровывают от постоянной составляющей, сдвигают каждый из сигналон по фазе на угол )г /2 в сторону опережения без изменения амплитудыв измерение мгновенных значений исходньгх и сдвинутых сигналов произ" водят одновременно, а разность фаз определяют по формулегде Ц ,Ц,г - мгновенные значенияфсоответственно первого и сдвинутого по отношению к нему на угол /2 сигналов, измеренные в один момент времени,Цггн 1 нп Ц (агссоз --- )21 г гЦг) + ЦагЦ Ц - мгновенные значения соответственно второгои сдвинутого по отношению к нему на угол/2сигналов, измеренные одновременнг) со значениями Ц, И,1503025 иг оставитель Ю.М ехред М,Ходани евич Корре Борисова едактор С.1 ек акаэ 5081/55 Тираж 714 ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ронэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина