Измеритель среднего значения переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 111) 7 51)4 Н 1 0 ПИСАНИ А ВТОРСНОМУ ОБ ТЕН ИДЕТЕЛЬСТ(21) 3 (22) 11 (46) 3 (71) Г сесоюзно-изыс вательих с ерго СССР1982.ССР1983. ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ 953467/24-07,09.850,10,87. Бюл. Мф 40орьковское отделение Вного государственного проеккательского и научно-исследоского института энергетическтем и электрических сетей "Эсетьпроект"(56) Авторское свидетельствоНф 1081764, кл, Н 02 М 7/04,Авторское свидетельство СВ 1160511, кл. Н 02 М 7/04,(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано ввыпрямительных установКах, Цель изобретения - повышение эффективностикомпенсации пульсаций выходного напряжения. За счет введения ключа 13,компаратора 14 и блока 5 выборки ихранения обеспечивается высокое качество выходного сигнала с одновременным сохранением высокого быстродействия измерения, что приводит к повышению качества работы преобразователя2 ил,35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано,например, в выпрямительных устройствах, к которым предъявляются высокиетребования по стабилизации и быстродействию выхода в установившийся режим.Целью изобретения является повышение эффективности компенсации пульсаций выходного напряжения с сохранением высокого быстродействия.На фиг, 1 приведена блок-схема измерителя, на фиг, 2 - диаграмма егоработы, где приведены напряжения навыходах блоков,Измеритель среднего значения переменного напряжения содержит последовательно соединенные первый выпрямитель 1, фильтр 2 низкой частоты,усилитель 3 переменного напряжения ипервый ключ 4, блок 5 выборки и хранения, соединенный информационнымвходом фильтра 2 низкой частоты, блок6 управления, состоящий из последовательно соединенных формирователя 7прямоугольного напряжения, соединенного входом с выходом усилителя 3,второго выпрямителя 8, расширйтеля9 импульсов и элемента 10 задержки,вход и выход которого соединены соответственно с управляющими входамипервого ключа 4 и блока 5, сумматор11, первый вход которого подключенк выходу первого ключа 4, а второйвход - к выходу блока 5, дифференциатор 12, второй ключ 13, компаратор14, вход которого подключен к выходудифференциатора 12 и к информационному входу второго ключа 13, а выход - к управляющему входу этого ключа, и сумматор 15, первый вход которого соединен с выходом сумматора 11и с входом дифференциатора 12, а второй вход - с выходом второго ключа 13. Для обеспечения компенсации переменной составляющей напряжения в сумматоре 11 усилитель 3 выполнен инвертирующим. Формирователь 7 выполнен по схеме двухпорогового компаратора с зоной нечувствительности, На его выходе формируются прямоуг ольные импульсы единичной амплитуды и совпадающие по знаку с напряжением на входе, Зона нечувствительности формирователя 7 определяется из условия отстройки от амплитуды сигнала с выхода усилителя 3 в установившемся режиме. 5 10 15 20 25 30 Зона нечувствительности компаратора 14 выбирается из условия отстройки от сигнала с выхода дифференциатора 12 в установившемся режиме. Кроме того, компаратор 14 выполнен таким образом, что сигнал на его выходе соответствует логическому 0",если входной сигнал любой полярности превышает порог срабатывания, В остальных случаях на выходе компаратора 14 присутствует сигнал высокого уровня, соответствующий логической "1", удерживая ключ 13 в закрытом состоянии. Ключи 4 и 13 находятся в закрытом состоянии, если на их управляющих входах сигналы высокого уровня (логические "1"), и в открытом состоянии, если на управляющих входах сигналы низкого уровня (логические 0) .Блок 5 выполнен таким образом, что при наличии на его управляющем входе сигнала низкого уровня (логического "0") он работает как масштабный усилитель-повторитель, а при наличии на управляющем входе сигнала высокого уровня (логической "1") находится в режиме хранения, т,е, сигнал на выходе соответствует значению входного сигнала в момент появления на управляющем входе логической "1". Устройство работает следующим об -разом. В установившемся режиме пульсирующее напряжение с выхода выпрямителя1 поступает на фильтр 2, в которомосуществляется первый этап сниженияпеременной составляющей напряжения,Напряжение с выхода фильтра 2 поступает на вход усилителя 3 и на информационный вход блока 5. Формирователь7 в блоке 6 выбирается таким образом,чтобы его порог чувствительности был выше наибольших пульсаций в напряжении на выходе усилителя 3 в установившемся режиме. При этом все последующие элементы в блоке 6 не возбуждаются и его выходы находятся в состоянии (логический пО ), при котором первый ключ 4 замкнут и объединяет выход усилителя 3 с первым входом сумматора 11. Выделяемое усилителем 3 напряжение пульсации не содержит постоянной составляющей и находится в противофазе с пульсацияминапряжения на его входе, Блок 5 работает в режиме усилителя-повторителя и без изменений передает напряже 1348967ние с выхода фильтра 2 низкой частоты на второй вход сумматора 11. В сумматоре 11 осуществляется окончательная компенсация пульсаций, Так5 как выделенная на выходе сумматора 11 постоянная составляющая напряжения не изменяется во времени, то на выходе дифференциатора 12 напряжение равно нулю, второй ключ 13 закрыт, так как на его управляющем входе сигнал высокого уровня (логическая) от компаратора 14, поэтому сумматор 15 работает в режиме повторителя напряжения с выхода сумматора 11. При этом отключенное состояние второго ключа 14 в установившемся режиме позвоцяет (в отличии от прототипа) сохранить уровень пульсаций на выходе суммдтс - ра 15 не хуже, чем на выходе сумматора 11. При скачкообразном увеличеци напряжения на входе устройства, например при подключениц источника перевэг менного напряжения на вход выпрямителя 1, напряжение на выходе Фцльгра 2 быстро выходит ча уроне. установившегося значения, переходит е о и совершает несколько бь стро . дтухд. - щих колебдний около пцнпц ,;.т"вившегося значения (Фиг, 2, напряжения на выходах блоков - , , Где- по)рядковый номер бло;д сагпасно рц .), Начиная с момента включения нд выхс де усилителя 3 появляется нанряже- З 5 ние, превышаюшее порог чувствительности формирователя 7 в блоке 6. В формирователе 7 вырабатывается Функция знака от выделенной переменноц составляющей. При этом выпрямитель 40 8 формирует последовательность одно- полярных импульсов со скважностью, определяемой порогом чувствительности формирователя 7. На выходе расширителя 9 имеет место сплошной сигнал в течение всего переходного процесса. Этот сигнал в виде логической ц 11 поступает на управляющий вход первого ключа 4, запирая его, и загускает элемент 10, До срабатывания эле мента 10 на его выходе присутствует логический ц 0, следовательно нуль и на управляющем входе блока 5. Поэтому последний работает в режиме повторителя. Пока ключ 4 заперт процесс выхода усилителя 3 на рабочий участок не оказывает влияния на качество выходного напряжения устройства. Приэтом первый сумматор 11 работает как п нторнтель ндпряжгцця с выхода фильтра . д втором сумматоре 15 осу -шегтвляет я суммцровднце сгнала отервого су .мдгс рас его первойпр;изводой от дФФеренццатора 12,поступаюшей нд второй вход сумматора 15 через включенныц второй ключ13 Включеное со тояние ключа 13 обеспечивается начцчием логического 0" на его управляющем входе от комдрдторд 14, к,торый находится во ькпю,енном ьостоянцц так как напряжее с в:гходд лц,ференццдтора 12ГПЕВЫШаЕт Гсре Срдбдг Ваня КОМПардтора 14,ум сцр ванце =гнала свыхода сумма.ор ,"его первойпроцэводой от пифференццдтора 12 и."воляет существг но чве поить ско -достижения установившегося значения. Через заданное время(фи ,.), соответствующее моментур .ечеия ьозрд.тдюшего напряжения нд выходе Фильтра 2 с уровнем устао; цвшегося значения, срабатывас- элемент О, нд его выходе появляюет,.я лаги се кая 1 , которая перев, в .ит блок 5 в режим хранения, При этоь, ап, я;.цд д нь,оце блока 5 то ржцвзгтгя н 3 том уровне р какой л. дл ме,до вомег "рдбатывания элеГгетд О д.е, го цг"нели времедь кд" ,д, оя ц я времени Фильтреявляетея пара:ет, ом, который не завцсцт ог здч-.цг; входного сигнала, то можно считать, :то всегда время с г ачала переход ог процесса при включении до мо,.е гд первого пересечения возрастдкшего напряжения на выходе фильдра . с лццей установившегося значения низменно и поддается вычисленц э и параметрам фильтра 2. После истечеця времени Т на выходе усилцгеля 3 екоторое времяимеют ме"то дд гукающие колебанияпревьшдющие порог чувствитель ности формирователя 7, поэтому в течение всего интервала с (Фиг,2) сохраняются логические 1 на управля юших входах пе рвого ключа 4 и блока 5. По цстечсиц времени 1 , т,е.г когдд перехоцное напряжеие пульсаций, выделенное усилителем 3, становится ниже порога срабатывания формирователя 7, происходит практически мгновенный сброс расширителя 9 и блока 10. На их выходах устднавли 1348967ваются логические "О", которые переводят первый ключ 4 в проводящее состояние, а блок 5 - в режим усилителя-повторителя, При этом устройствов целом работает как было описанодля установившегося режима,При скачкообразном снижении напряжения на входе устройства (отключении) характер переходного процесса на выходе фильтра низкой частоты 2 близок к описанному при включении, Отличие состоит в том, чтоимеет место быстрое снижение напряжения до нуля с последующим быстрозатухающим колебанием около нулевойлинии. В этом случае также имеет место в момент начала переходного процесса возбуждение блока 6 - беэ задержки отключается первый ключ 4, ачерез время, равное С , блок 5 переводится в режим хранения значениянапряжения на его входе в момент,окончания интервала Т до окончанияпереходных пульсаций на выходе фильтра 2 с последующим выходом в новыйустановившийся режим, При этом отначала процесса в течение времениснижающееся напряжение с выходафильтра 2 (без компенсации) проходитна выход первого сумматора 11 черезблок 5. В течение временивторой ключ 13 замкнут, что обеспечивается логическим "О" на его управляющем входе от компаратора 14,который находится во включенном состоянии, так как напряжение на еговходе и евышает порог срабатывания,.Так как первая производная Б, отснижающегося напряжения Б н отрицательная, то в сумматоре 15 происходит вычитание входных сигналов,обуславливающее крутой фронт (высокуюскорость) снижения выходного напряжения,Применение предлагаемого измерителя среднего значения переменного напряжения позволяет повысить качество выходного сигнала, уменьшить его пульсации, одновременно сохранить высокое быстродействие измерения, что в конечном счете приводит к повышению качества работы преобразователей, в которых может быть применен предложенный измеритель среднего значения переменного напряжения,5Формула изобретенияИзмеритель среднего значения переменного напряжения, содержащийпервый выпрямитель, вход которогопредназначен для подключения к источнику переменного напряжения, выход которого подключен к входу Фильтра низкой частоты, подключенного выходом к входу усилителя переменногонапряжения, дифференциатор, первыйсумматор, выход которого предназначен для подключения к приемнику измеренного напряжения, а первый входподключен к входу дифференциатора ик выходу второго сумматора, первыйключ и блок управления ключом,включающий в себя последовательно соединенные Формирователь прямоугольногонапряжения, второй выпрямитель, расширитель импульсов и элемент задержки, при этом вход блока управленияключом подключен к выходу усилителя переменного напряжения и к информационному входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности компенсациипульсаций выходного напряжения с сохранением высокого быстродействия, внего дополнительно введены второйключ, компаратор и блок выборки ихранения, информационный вход и выход которого подключены соответственно к выходу фильтра низкой частоты и к второму входу второго сумматора, а управляющий вход - к выходу элемента задержки блока управления 45ключом, выход расширителя импульсов соединен с управляющим входом первого ключа, вход компаратора подключен к выходу дифференциатора и к информационному входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а управляющий вход - с выходом компаратора,1348967 Составитель С.ЛуэаноРедактор Т.Парфенова Техред И.Попович Корректор чар одписно 4/5 оиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,оектная, 4 5197/55 ВНИИ по 113035Тирах 6 Государствен елам иэобрете осква, Ж, 8ого комитета ССий и открытийРаушская наб.,