Преобразователь активной энергии трехфазной сети в цифровой код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 03 Ч 1/60 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ сКц ЕТЕПЬСТВУ К АВТОРСНОМ 14, т 21, 2 О Ув 14 С ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(7) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР У 347906, кл. Н 03 К 13(02, 1972,Авторское свидетельство СССР У 530452, кл. Н 03 К 13/20, 1975.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ В ЦИФРОВОЙ КОД (57) Изобретечие относится к измерительной технике и может быть применено для преобразования в код активной энергии в трехфаэных и однофазных электрических системах. Изобретение позволяет повысить точность преобразования. Это достигается тем, что в преобразователь, содержаций формирователь 1 нормированньх напряжений, аналоговые коммутаторы 2-7, операционные усилители-инверторы 8, 9, инверторы 12, 3, преобразователи 11, 15, 16 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 23 импульсов, триггер 18, нуль-орган 24, введены преобразователь 10 напряжения в частоту, элементы 25, 26 равнозначности, генератор 17 тактовых импульсов, инверторриггеры 19, 20, мультиплексоры 2. 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования в цифровойкод активной энергии в трехфазных и однофазных электрических системах.Цель изобретения - повышение точности преобразования.На фиг.1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг.2 - схема формирователя нормированных напряжений для одного канала; на фиг.З и 4 - временные диаграммы работы устройства.Преобразователь активной энергиитрехфазной сети в цифровой код содержит формирователь 1 нормированных напряжений, аналоговые коммутаторы 2- 7, операционные усилители-инверторы8 и 9, преобразователи 10 и 11 напряжения в частоту, которые имеют импульсы стабильной длительности, инверторы 12-14, преобразователи 15и 16 напряжения в частоту, генератор17 тактовых импульсов, триггеры 1820, мультиплексоры 21 и 22, реверсивный счетчик 23 импульсов, нуль-орган24 и элементы 25 и 26 равнозначности.Формирователь 1 содержит в одном канале (фиг.2) калиброванный резистор 27, конденсаторы 28 и 29, компенсирующие резисторы 30 и 31, резисторы 32 и 33 цепей обратной связи усилителей, усилители 34 и 35 постоянноготока и трансформаторы 36 и 37 тока.На входы двухканального входного устройства подключается одна пара сигналов, например Бдв и 1 д, контролируемой трехфазной сети. При этом в первичных обмотках трансформаторов 36 и 37 гальванического разделения протекают соответственно прямо пропорциональный Бдв и д токи. Трансформаторы 36 и 37 нагружены на усилите -ли 34 и 35 постоянного тока, охваченные отрицательной обратной связью через резисторы 32 и 33. При большихзначениях коэффициентов усиления усилителей 34 и 35 обеспечиваются практически одинаковые режимы работы тран сформаторов 36 и 37 и, следовательно, минимальный дополнительный сдвиг между выходными сигналами К 41 д и К,;1, который дополнительно компенсируется вводом резистора 30 или 31 в цепь с меньшим угловым сдвигом между Удв и ,Кд ц , хд и К 1.д. Для независимостикомпенсации от температуры резисторы30 и 31 выполняют из того же материала, что и обмотки трансформаторов 36и 37.Преобразователь активной энергии 5трехфазной сети в цифровой код работает следующим образом.Формирователь 1 осуществляет гальваническое разделение контролируемойсети и электрической схемы преобразователя, а также преобразованиевходных напряжений Бдв, , и токовв нормированные напряженияв,г), прямо пропорциональные им, 1 г Нуль-орган 24 и триггер 18 выделяют такт работы преобразователя, состоящий из двух периодов Т и Т колебания сигналов контролируемой электрической сети (фиг.З,д).В течение периода Т, аналоговыекоммутаторы 2 и 3 подключают к входамоперационных усилителей-инверторов 8и 9, аналоговых коммутаторов 6 и 7напряхения К 4 1 Ав и К 11 вс соответст 25 венно, а аналоговые коммутаторы 4и 5 - напряжения К; 1.д и К; 1 к вхо -.дам соответственно преобразователей10 и 11, где эти напряжения преобразуются в последовательности и ЗО (фиг.Зе) и и (фиг.Зж) импульсов стабильной длительности Т, с частотамиследования, линейно от них зависимыми. В течение импульсов Тв последовательностей и д и и, в периоде Т,на выходах элементов 25 (фиг.Зз) и26 (фиг.Зи) соответственно устанавливаются нулевые потенциалы и аналоговые коммутаторы 6 и 7 пропускают навходы преобразователей 15 и 6 напря О жениЯ К 4дв (фиг.Зк) и Кд Бвс(фиг.Зл) соответственно. В паузахмежду Т, на выходах элементов 25 и26 устанавливаются единичные потенциалы и аналоговые коммутаторы 6 и 7пропускают на входы преобразователей15 и 16 напряжения (-К 4 Бд ) и (- (-К У ) соответственно. Преобразователи 15 и 16 преобразуют поступающие на их входы напряжения в последовательности и д в (фиг. Зм) и и вс(фиг.Зн) импульсов с частотами следования, линейно зависимыми от этих напряжений, фронты импульсов последовательностей ид (фиг.4 м) и и вс (фиг.4 н)с целью обеспечения правильной работы реверсивног. счетчика 23 (разделения во времени импульсов, поступающих на его входы сложения и вычитания) триггерами 19 (фиг,4 п) и 20(фиг,4 р) соответственно привязываются п , мультиплексорами 21 и 22 соотк положительному и отрицательному ветственно пропускаются на входы слофронтам соответственно тактовых им- жения и вычитания реверсивного счет- пульсов с выхода генератора 17 чика 23 (фиг.4 м,н)В последнем за5(фиг.40), после чего импульсы ид и Т, накапливается число импульсов тк,к =т+к, к, )т,кц,о+ 2 о 2 д)- - (2 +Б К 42 с ) Тст Ки 15 всо- т.,) (-кц к,т,144,Т,)(-К. 0) Б,+ 10) С учетом выражения (2)ц 2 к,к,к;,кт 1, 1 (1 цв вии нулевой частоты преобразователей15 и 16 значению Г погрешность отнеравенства периодов полностью исключается. Тогда за Т + Т в реверсивномХ К 2счетчике 23 с учетом того, что Пьс= -Пс , накапливается число импульсов Формула изобретения Преобразователь активной энергии трехфазной сети в цифровой код содержащий реверсивный счетчик импульсов, первый и второй инверторы, формирователь нормированных напряжений, первый, второй, третий и четвертый входы которого являются одноименными входными шинами, а первый выход через нуль- орган соединен со счетным входом пер- вого триггера, инверсный выход котоГ+тк.оПреобразователь активной энергии трехфазной сети в цифровой код имеет значительно меньшие погрешности от неравенства периодов такта работы преобразователя и неидентичности цепей преобразования токов и напряжений, Действительно, при точном соответстФгде К и Б - соответственно выходная дам преобразователей 10 и 11 соответ 0 15частота при нуле на вхо- ственно. В течение импульсов Т, поде (нулевая) и крутизна следовательностей с выходов преобрапреобразователей 10 зователей 10 (фиг.Зс) и 11 (фиг,Зж),11; управляющих через элементы 25 (фиг,Зз)Е и Б - соответственна нулевая и 26 (фиг.Зи) и инверторы 12 и 13ог 2частота и крутизна пре аналоговыми коммутаторами 6 и 7 соотобразователей 15 и 16. ветственно, на входы преобразователейС учетом того, что 15 и 16 поступают напряжения К; д и1/2 Г (2)К; 1 с соответственно, а в паузах межТ 1 2 Гст о) т ду Тстт - инверсии этгх напряжений(фиг.Зк,л соответственно). Импульс 25ные последовательности с выходов прес бс ф образователей 15 и 16 после привязкиВ течение периода Т (фиг,Зд ) к фронтам тактовых импульсов с выхогкоммутаторы 2 и 3 подключают к входам да генератора 7 подключаются мульоперационных усилителей-инверторов 8 ЗО типлексорами 21 и 22 соответственно и 9 и аналоговых коммутаторов 6 и 7 к входам сложения и вычитания ревернапряжения К; д и К; хс соответст- ,сивного счетчика 23 (фиг.Зм,н соотвенно, а аналоговые коммутаторы 4 ветственно). При этом в последнем за и 5 . - напряжения К 40 д)4 и КОс к вхо- период Т) прибавляетсячисло импульсовкг 351М( +БКП 11 Т (-К 3. ) + ----- Т ) (К1. )тг 1о) 4 )4 Ац 1 стД+Б К, Ц ц)т) ) Д 122ц 1 т и ДВк,+21 цс + 1 (т+к,кц)т,(-к, к ) +рого соединен с первыми управляющимивходами первого и второго аналоговыхкоммутаторов, прямой выход - с первыми управляющими входами третьего ичетвертого аналоговых коммутаторов,выход первого аналогового коммутатора соединен с входом первого преобразователя напряжения в частоту, первыйи второй операционные усилители-инверторы, выходы которых соединены соответственно с первыми входами пятого и шестого аналоговых коммутаторов,выходы которых соединены соответст-венно с входами второго и третьегопреобразователей напряжения в частоту, выход второго инвертора соединенс первым управляющим входом, пятогоаналогового коммутатора, о т л и, -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности преобразования, внего введены четвертый преобразователь напряжения в частоту, второй итретий триггеры, генератор тактовыхимпульсов, первый и второй элементыравнозначности, третий инвертор, первый и второй мультиплексоры, выходыкоторых соединены соответственно свходами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, управляющие входы первого и второго мультиплексоров объединены с первыми входами первого и второго элементов равнозначности, вторыми управляющимивходами первого и второго аналоговыхкоммутаторов и соединены с вьходомпервого триггера, первые входы первого и второго мультиплексоров объединены и соединены с выходом второготриггера, вторые входы первого и второго мультиплексоров объединены исоединены с выходом третьего триггера, информационные входы второго итретьего триггеров соединены соответственно с выходами второго и третьегопреобразователей напряжения в часто 634826ту, счетный вход второго тригг ераобъединен с входом третьего инвертора и соединен с выходом генераторатактовых импульсов, выход третьегоинвертора соединен со счетным входомтретьего триггера, причем второй вы -ход Формирователя нормированных напряжений соединен с первыми входами3 10 первого и второго аналоговых коммутаторов, третий выход - с вторыми входами первого и второго аналоговыхкоммутаторов, четвертый выход - спервыми входами третьего и четверто го аналоговых коммутаторов, выходтретьего аналогового коммутатора через четвертый преобразователь напряжения в частоту соединен с вторымвходом первого элемента равнознач ности, выход которого соединен с входом второго иньертора и вторым управляющим входом пятого аналогового коммутатора, второй вход которого объединен с входом первого операционного 25 усилителя в инверто и соединен с выходом четвертого аналогового коммутатора, второй вход которого и второй вход третьего аналогового коммутатора объединены и соединены с вхо дом нуль-органа, второй управляющийвход объединен с вторым управляющимвходом третьего аналогового коммутатора и соединен с инверсным выходомпервого триггера, выход второго анаЗ 5 логового коммутатора соединен с входом второго операционного усилителяинвертора и с вторым входом шестогоаналогового коммутатора, первый управляющий вход которого соединен с щ выходом первого инвертора, вход которого объединен с вторым управляющим входом шестого аналогового коммутатора и соединен с выходом второгоэлемента равнозначности, второй вход 45 которого соединен с выходом первогопреобразователя напряжения в частоту,1363482 Составитель А.ТитовТехред Л.Сердюкова Редактор А,Огар Корректор М.Максимишинец Заказ 6380/54 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5