Аналого-цифровой преобразователь реактивной мощности

Союз Советских Социалист ицесних Республик22) Заявлено 24.06,7 500336/18-21 001 К 2 явки М присоединен 23) Прнорит судврстееннай юетет СССР еа делам хзсбретеихй и открытий, Бюллетеи Опублнко Дата опу коваиня описания 28, В енэечский политехнический.инсти ЯВНОЙ ОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РОСТИ 54) АНАЛОГО му Изобретение относится к алектроиэме- рительной теипие.Известен цифровой прибор для измерения реактивной мошности, содержащий датчики тока и напряжения, аналоговое устройство умножения тока наЗЫ М и получения произведения тока, напряжения ОЬЮ Л.Такие приборы для измерения реактивной мощности характеризуются низкой точностью, обусловленной влиянием на резуль-о тат преобразования параметров целого ряда аналоговых узлов, обеспечение высоких метрологических характеристик которых представляет собой сложную техническую задачу.5Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство, которое содержит аналоговые запоминающие устройства (АЗУ ), переключа 30 тель, преобразователь код-напряжения, счетчики, дифференциатор, преобразователь напряжение - код и блок управления, (БУ), причем сигнальный вход одного из АЗУ подключен к одной из входых клемм рибора, к входу дифференциатора и к одноиз входов БУ; сигнальный вход другогоАЗУ соединен со второй входной клеммойприбора управляющие входы обоих АЗУсвязаны с соответствующими выходамиблока управления; выход первого АЗУ соединен с одним из сигнальных входов переключателя, второй сигнальный вход которого соединен с выходом преобразователякод - напряжение; управляющий вход переключателя подключен к выходу блока управления; выход переключателя связан свходом преобразователя код - напряжение,выход которого соединен с сигнальнымивходами двух схем переписки кодов, управляющие входы которых подключены ксоответствующим выходам блока управления;выходы схем переписки кодов соединены с входами соответствующих счетчиков, выход одного из счетчиков связан скодовым входом преобразователя код - напряжение, вход напряжения которого подкпочен к выходу второго АЗК; выход дифз 6874 ферендиатора связан с входом блока управления Г 23Процесс преобразования в устройстве тактируется последовательностью управляюших импульсов, вырабатываемых блоком управления, работа которого синхронизирована от входного напряжения Опо величине его максимальной положительной производной.Однако в прямом тракте преобразования находятся два аналогичных запоминающих устройства, что снижает точность измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения.15Для этого в предлагаемое устройство, содержащее переключатель, преобразователь код - напряжение, дифференциатор, блок управления и два счетчика, вход дифференциатора соединен с входом устройства, Выход одного из счетчиков связан с кодовым входом преобразователя код - напряжение, управляюший вход переключателя подключен к выходу блока управления, введены узел выделения периода сигнала,25 второй переключатель, интегрирующий преобразователь напряжения во временной интервал, генератор опорной частоты, делитель частоты, преобразователь код - часЗО тота, и три ключа, причем один из сигнальных входов переключателя соединен с одним иэ сигнальных входов другого переключателя и с входом дифференциатора, выход последнего подключен ко второму сигнальному входу переключателя, выход которого35 связан с входом узла выделения периода сигнала, второй сигнальный вход второго переключателя соединен с другим входом устройства, управляющие входы обоих пе 40 реключателей объединены между собой, выход второго переключателя связан с сигнальным входом интегрирующего преобразователя напряжения Во Временной интервал, тактируюший вход которого подключен к выходу узла выделения периода сигнала и к входу блока управления, а параметрический - к выходу преобразователя код - напряжение, выход интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал соединен с другим входом блока управления, управляющие входы всех трех ключей связаны с соответствующими выходами блока управления, сигнальный вход одного иэ ключей связан с выходом генератора опорной частоты и с входом делителя частоты, выход этого ключа подключен к входу счетчика, сигнальный вход другого ключа соединен с выходом дели 04теля частоты, а выход его связан с управляошим входом преобразователя кодчастота; другой выход делителя частотыподключен к сигнальному входу преобразователя код - частота, выход которого соединен с сигнальным входом третьего клю.ча, выход последнего связан с входомсчетчика,На чертеже изображена структурнаясхема предлагаемого устройства,Устройство содержит дифференциатор1, переключатель 2 с контактами 2 1 и22 и переключатель 3 с контактами 3и 32 узел 4 выделения периода сигнала,блок управления 5, интегрирующий преобразователь 6 напряжения во временнойинтервал, ключи 7, 8 и 9; счетчик 1 О и11,преобразователи код - частота 12 икод - напряжение 13, генератор Опорнойчастоты 14 и делитель частоты 15. Одни из сигнальных входов обоих переключателей 2 и 3 объединены между собой и связаны с входом дифференциатора 1 и входом устройства. Выход дифференциатора 1 подключен ко второму сигнальному входу переключателя 2, Второй сигнальный вход переключателя 3 соединен со вторым входом устройства. Управляющие входы обоих переключателей связаны между собой и с выходом блока управления 5, Выход переключателя 2 додключен к входу узла 4 Выделения периода сигнала, выход которого соединен с входом блока управления 5 и тактирующим вхо дом интегрируюшего преобразователя 6 напряжения Во временной интервал, сигнальный вход которого подключен к выходу переключателя 3, а параметрический - к выхОду преобразоВателя код 0 напряжение 13. Выход интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал 6 соединен со вторым входом блока управления 5. Управляюшие входы ключей 7, 8 и 9 связаны с соответствующими выходами блока управления 5. Сигнальный вход ключа 9 соединен с выходом генера тора опорной частоты 14 и с входом делителя частоты 15, Выход ключа 9 соединен с входом счетчика 1, Выход которого связан с входом преобразователя код - напряжение 13, Сигнальный вход ключа 8 подключен к Выходу делителя частоты 15, а Выход ключа 8 связан с управляющим входом преобразователя кодчастота 1 2, сигналыпый вход которого соединен с другим Выходом делителя часто-ты 15, а Выход с сигнальным Входом687404 пкчРеэульт кпкиее число в сч- к п = КЯ.,Ь)0 (хАч нв щу оК,рКАмфкои (0 Кнкий коэффициентпропорциональности,де Кключа 7, выход последнего подключен квходу счетчика 10,Устройство работает в три такта.В первом такте по команде с блока управления открыт ключ 8, остальные ключи закрыты, положение переключателей 2и 3 безразлично. Длительность первоготакта Т задается с помошью узла 4 выделения периода, равной попупериоду исследуемого сигнала, В течение этого времени счетчик 11 заполняется импульсамивыходной частоты генератора опорной частоти ц, код которого является управляюшим для преобразователя код - напряжение 13. В результате по окончании перваго такта в последнем оказывается набранным напряжениегде К щн - коэффициент преобразованияпреобразователя код -,напряжение.20В дальнейшем это напряжение иснопьзуется в качестве образцового в иитегрируюшем преобразователе 6 напряжения вовременной интервал, Во втором такте блок25управления устанавливает переключатели2 и 3 в положения 2, 3(. Кроме того,на время, равное длительности выходногоинформационного интервала преобразователя 6, открывается ключ 8. При этомна вход преобразователя 6 оказываетсяподключенным сигнал Оц (Ф), пропорциональный напряжению нагрузки. Время интегрирования преобразователя 6 посредством узла 4 задается равным Т синфазно с полупериодом интегрируемого сигнала О Ж . По истечении второго тактав управляющем счетчике цреобраэователякод - частота 12 Фиксируется числоО МсИ О р 40и "ач 1 а(1 ач 1 О И Ач 1 00 Игдеч, выходная частота делителячас тотьц(Ф.)дФ,Ь 1 = -Т - выходной информационоИный интервал преобра.45эователя 6;.О - образцовое напряжение,преобразователя 6;Ц -среаневыпрямпенноезначение сигнала Оц И) 50Учитывая равенство (1), а также и то, чтобу = Ор Кс( где Ои - действующее значение сигнала О(МИеу оэффи циепт Форьы, можно записатьОК р О, КЬеч ц Каки КАцКщн где 1,ащ коэффициент деления делителячастоты 6В третьем такте по команде с блока управления переключатели 2 и 3 устанавливаются в лоложения 22, За также на время, равное длительности выходного информативного интервала преобразователя 6. Открывается ключ 7. На вход преобразователя 6 при этом оказывается подключенным сигнал О 1,(1) пропорциональный току нагрузки. Ток интегрирования преобразователя 6 задается также равным Ти но сдвигается по фазе относительно полу,ю периода О 1 И) на значениеЧре 5-Чфгде Я - угол сдвига фаэ между кривыми напряжения и тока исследуемого процесса. Такой фазовый сдвиг достигается за счет того, что на вход узла выделения периода в этом случае подается продифференцированное напряжение Оо Ю В результате длительность выходного информативного интервала преобразователя 6 в третьем такте определяется как 1 м мз ср(Г ( )(о 0 з где О - действующее значение сигнала, пропорционального току нагруз к ив С учетом равенства Я ) имеютК со 0 т1 =(4) УКгоц окн В течение этога времени открыт ключ 7, и выходная частота преобразователя код - частота 12 поступает в счетчик 10, Его функция преобразования имеет видНюрпкч Ц где Кчю - число в управляюшем счетчике преобразователя 12; Мо - емкость его счетчиков; - частота следования импульсов, поступаюших на его сигнальный вход. В данном случае фудр 4о дч 2И, = ,дч -, ч й)ируюш етчике 10З - реактивная мощ-.ность.Из выражения 6) видно, что результат преобразования в устройстве зависит лишь от величин с КдцК и йо 5АЦ о) которые могут быть заданы с абсолютной точностью, и коэффициента преобразования преобразователя код - напряжение, являющегося образцовой мерой большинства .современных измерительных устройств, 1 О Поэтому предлагаемый аналого-цифровой преобразователь реактивной мощности является высокочастотным,Одновременно с выработкой цифрового эквивалента реактивной мощностисхема прибора позволяет считать кодовые эквиваленты средневыпрямленного значения напряжения и период сигнала (число в счетчике 11). 20Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь реактивной мощности, содержащий переключатель, преобразователь код - напряжение, дифференциатор, блок управления и два счетчика, вход дифференциатора соединен с входом устройства, выход одного из счетчиков связан с кодовым входом преобразователя код - напряжение, управляющий вход переключателя подключен к вызо ходу блока управления, о т л и ч а ющ и й с я твм, что, с целью повышения точности, в него введены узел выделения периода сигнала, второй переключатель, интегрирующий преобразователь напряже ния во временной интервал, генератор опорной частоты, делитель частоты, преобразователь код частота и три ключа, причем один из сигнальных входов переключателя,4 О соединен с одним из сигнальных входов другого переключателя и с входом диффе 687404 8ренциатора, выход последнего подключенко второму сигнальному входу переключатбля, Выход которого сВязан с ВхОдОм узла Выделения периода сигнала, второй сигнальный вход второго переключателя сое-.динен с другим входом устройства, управляющие Входы обоих переключателей объединены между собой, выход второго пере- .ключателя связан с сигнальным входоминтегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал, тактирующийВход которого подключен к выходу узлавыделения периода сигнала,и к входу блока управления, а параметрический - к выходу преобразователя код - напряжений,выход интегрирующего преобразователя напряжения во временной интервал соединенс другим входом блока управления, управляющие входы всех трех ключей связаныс соответствующими выходами блока управления, сигнальный вход одного из ключей связан с выходом генератора опорнойчастоты и с входом делителя частоты,выход этого ключа подключен к входу счетчика, сигнальный вход другого ключа соединен с выходомделителя частоты,а выход его связан с управляющим входомпреобразователя код - частота, другой выход делителя частоты подключен к сигнальному входу преобразователя код - частота, выход которого соединен с сигнальнымвходом третьего ключа, выход последнегосвязан с входом счетчика.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Ковалевская В. В. и др, Энергетические измерительные преобразователиЛ. "Знергия", 1969, с, 89, рис. 3-16,2, Сб. Автоматические устройстваучета и контроля, Ижевск, Думургия,1973, с. 114, рис. 1 а.