Анализатор гармоник

. Сми ов СССР 981. ьс /1 К значено для ам итуд ичес ри по ляет расУс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение преднахождения линейчатыхи фазового спектров паналогового сигнала и ширить функциональные возможности устройства. Анализатор содержит интеграторы 1-3 с переменным коэффициентом передачи (ПК), сумматор 7ПК по первому входу и с постоянным по второму, компаратор 9, аналоговые ключи 21-32. Введение интеграторов 4 и 5 с ПК, интегратора 6 с постоянным коэффициентом передачи, сумматора 8 с ПК, компаратора 10 и аналоговых ключей 11-20 обеспечивает дополнительное вычисление реактивной мощности в электрической цепи, которая при несинусоидальных напряжении и токе определяется согласно выражениям, приведенным в тексте описания.1 ил.Изобретение относится к электро- изоляционной и аналого-цифровой вычислительной технике, предназначено для нахождения линейчатых амплитудного и фазового спектров периодического аналогового сигнала, а также реактивной мощности в электрической цепи, преимущественно в несинусоидальном режиме, может найти применение в составе различного рода информационно-измерительных и управляющих комплексов и систем, в качестве автономного устройства для гармоническогоанализа напряжений и токов, при аппаратурном определении реактивной мощности в системах энергоснабжения и является усовершенствованием анализатора по авт. св.У 815669.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем дополнительного вычисления реактивной мощности в электрической цепи,Реактивная мощность в электрической цепи при несинусоидальном напряжении и токе определяется следующим образом: Я= Е. Ц= . 3, 1 э 1 п ,к:кфгде Ш 1- действующие значения напряжения и тока К-й гармоники;лЧ - фазовый сдвиг между напряжением и током Е-йгармоники.На чертеже представлена функциональная схема устройства,Анализатор гармоник содержит первый - шестой интеграторы 1-6, первыйи второй сумматоры 7 и 8, первый ивторой компараторы 9 и 10 и первый -двадцать второй аналоговые ключи11-32,Выход первого сумматора 7 черезпервый аналоговый ключ 11 соединенс первым входом первого интегратора1, выход которого соединен с первымвходом второго интегратора 2 черезвторой аналоговый ключ 2 и с первымвыходом устройства через третий аналоговый ключ 13. Выход второго интегратора 2 соединен с вторым входомпервого сумматора 7, первый вход которого через четвертый аналоговыйключ 14 соединен с первым входом устройства. Второй вход устройства черезпятый аналоговый ключ 15 соединен с 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 первым входом третьего интегратора3, выход которого через шестой аналоговый ключ 16 соединен с вторым выходом устройства. Входы начальногозначения интегрирования первого -шестого интеграторов 1-6 соединены собщей шиной устройства соответственно через седьмой - девятый и двенадцатый - двадцать первый аналоговыеключи 17-19 и 29-31. Входы управлениякоэффициентом передачи первого - пятого интеграторов 1-5 соединены стретьим входом устройства. Входыуправления коэффициентом передачипервого и второго сумматоров 7 и 8соединены с четвертым входом устройства. Первый вход первого компаратора 9 через десятый аналоговый ключ20 соединен с выходом первого интегратора 1 и через одиннадцатый аналоговый ключ 21 с выходом второго интегратора 2. Второй вход первого интегратора 1 через двенадцатый аналоговый ключ 22 соединен с шестым входом устройства. Выход второго сумматора 8 через тринадцатый аналоговыйключ 23 соединен с входом четвертогоинтегратора 4. Выход пятого интегратора 5 через четырнадцатый аналоговый ключ 24 соединен с входом шестого интегратора 6, выход каждого черезпятнадцатый аналоговый ключ 25 соединен с третьим выходом устройства. Выход четвертого интегратора 4 черезсемнадцатый аналоговый ключ 27 соединен с четвертым выходом устройства ичерез шестнадцатый аналоговый ключ 26с входом пятого интегратора 5,выход каждого соединен с первымвходом второго компаратора 10 и свторым входом второго сумматора 8,Пятый вход устройства через восемнадцатый аналоговый ключ 28 соединенс первым входом второго сумматора 8.Вторые входы компараторов 9 и 10соединены с общей шиной устройства.Выход третьего интегратора 3 черездвадцать второй аналоговый ключ 32соединен с пятым выходом устройства.Выход первого компаратора 9 связанс управляющими входами аналоговыхключей 13 и 16, а второго компаратора 10 - с управляющими входами аналоговых ключей 27 и 32.Устройство работает следующимобразом,Амплитуда и фаза напряжений и токов п гармоник, а также реактивная1 г, ( С ) =Б г, ( 0 5) -а, 3 С,где Б ( О 5) - выходное напряжениепервого интегратора вначале пятого такта,В;а - коэффициент передачи1первого интегратора повторому входу.кДля некоторого момента времени Сц(с")=о,13 (С, а 1.1о,к учитывая, что С ик где ь.; - частота, н а которую настроены генераторы синусно-ко сии усно го напряж е ния .Поскольку длительность данного такта оказывается тем больше , чем выше указанная частота , то целе сообразно настраивать генератор ( путем подачи соответствующего кода И на управляющие входы блоков цифроуправляемой проводимости) на одну из высших гармоник анализируемого колеб ания .Таким образом, в момент окончания третьего такта на первом ин те гра тор е 1 находится напряжение, р авнбе амплитуде Е- й гармоники , н а третьем интеграторе - напряжение , пропорционал ьн ое фазовому углу этой гармоники , и н а пятом интеграторе - напряжение , пропорциональное реактивной мощности Е- й гармоники .В четвертом такте первый и третий интеграторы переводятся в режим хр ан ения ( ключи 1 1 и 1 5 ра эмыкаются ) . Через замкнутые ключи 1 3 и 1 6 н апря- жения 10 следовательно а, ц. с =ц(о 5)=ц,Таким образом, интервал времениН от начала такта до момента С , в который выходное напряжение первого интегратора, уменьшаясь, достигает нуля, пропорционален амплитуде Е-й гармоники напряжения:На протяжении этого интервала шестой интегратор 6 интегрирует напряжение с выхода пятого интегратора 5, который находится в режиме хранения. При этом напряжение на выходе шестого интегратора У, (С)=3 г (05)-в,ь Ц(05) С,где а ь - коэффициент передачи шестого интегратора, с35 1.1(С )=иг 3(споступают в регистрирующее устройство.Длительность этого такта определяется временем, необходимым для записи указанных напряжений в регистрирующее устройство. В некоторых случаях возможно считывание информациииз устройства "на лету", беэ перевода интеграторов в режим храненияВ этом случае четвертый такт можетбыть исключен,В пятом такте вычисляется реактивная мощность 1-й гармоники и суммируется с реактивными мощностями ранее вычисленных гармоник,Напряжение на выходе пятого интег"ратора в начале такта 40 г 5 5 75( )=-Мд Тщ к Язп Р В момент времени С(С ) 11 (О )+ а ьМ Т, здп 11гь гь а Бо 45 Таким образом, к начальному напряжению, хранившемуся на шестом интеграторе, добавляется величина аь Мд 2,1- (, Б 1 здп) М ЦЙк а,11 2 3 т,к п,к к а кэ50пропорциональная реактивной мощностиЕ-й гармоники. 5 1364996 вВ момент времени выходное напряжение напряжения через замкнутый ключ 22третьего интегратора на второй вход интегратора 1 до нуля:2 аь М 1 ( ВМ,= -- , -- ,55 Для этого из первого 1 и шестого 6 интеграторов организуется множительное устройство (ключи 11, 26 разомкнуты, 22, 24 замкнуты), Амплитуда Х-й гармоники напряжения списывается в результате подачи опорного Коэффициент пропорциональности В первом подцикле напряжение на шестом интеграторе к началу такта от7 13649 сутствует, поэтому по окончании такта на шестом интеграторе сохраняется значение напряженияпропорциональное реактивной мощностипервой гармоники,По окончании второго подцикла13,(С )=Б,(0)+Бц 11 р,+У, , 10Наконец по окончании п-го подциклатЗ (С )-, 1. -МК= 4на шестом интеграторе накапливается величина, пропорциональная реактивной мощностиДля регистрации момента С используется компаратор 9, подключаемый 20 через замкнутый ключ 20 к выходу первого интегратора. Ключ 21 соответственно разомкнут.Длительность такта, равная интервалу О, С", 1, зависит от реактивной мощности гармоники.В шестом - девятом тактах вычисляются амплитуда 1 и Фаза чК-й гармоники. Кольцо напряжения - генератор синусно-косинусного напряже ния, составленный интеграторами 1 и 2 и сумматором 7, в этих тактах участия не принимают. "Кольцо" тока - генератор синусно-косинусного напряжения, составленный интеграторами 4 и 5, в шестом-седьмом тактах функционируют также, как и в первом - втором: после подготовки (сброса) интеграторов вычисляются косинусная и синусная составляющие Х-й гармоники 40 тока.В восьмом такте вычисляются собственно амплитуда 1 и Фаза М, К-йто,чгармоники тока, С этой целью "кольцо" тока переводится в режим преобраэова ния координат. При прохождении выходным напряжением интегратора 5 через нуль в направлении от минуса к плюсу (определяется компаратором 10) "кольцо" останавливается, размыкаются50 ключи 23, 26, 15, Выходное напряжение четвертого интегратора пропорционально амплитуде Е-й гармоники тока.Интегратор 3 в этом такте преобразует интервал, пропорциональный фазеЕ-й гармоники тока, в соответствующее напряжение. После размыкания ключа 15 это напряжение сохраняется на интеграторе 3. В девятом такте осуществляется выдача напряжений, пропорциональных амплитуде и фазе Е-й гармоники тока, свыводов интеграторов 3 и 4 череззамкнутые ключи 27 и 32 в регистрирующее устройство,В завершающем п-м подцикле в любом такте с шестого по девятый череззамкнутый ключ 25 может быть выданозначение напряжения, пропорционального реактивной мощности,По завершению и-го подцикла цикл работы устройства повторяется.устройство вычисляет как амплитуду и фазы напряжения и тока отдельных гармоник, так и реактивную мощность в электрической цепи.Формула изобретенияАнализатор гармоник по авт, св. У 815669, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены четвертый - пятый интеграторы с переменным коэффициентом передачи и шестой интегратор с постоянным коэффициентом передачи, второй сумматор с переменным коэффициентом передачи по первому входу и с постоянным по второму, второй компаратор и десятый - двадцать второй аналоговые ключи, причем первый вход первого компаратора через десятый аналоговый ключ соединен с выходом первого интегратора и через одиннадцатый аналоговый ключ соединен с выходом второго интегратора, второй вход первого интегратора через двенадцатый аналоговый ключ соединен с шестым входом устройства, выход второго сумматора через тринадцатый аналоговый ключ соединен с входом четвертого интегратора, выход пятого интегратора через четырнадцатый аналоговый ключ соединен с входом шестого интегратора, выход которого через пятнадцатый аналоговый ключ соединен с третьим выходом устройства, выход четвертого интегратора через семнадцатый аналоговый ключ соединен с четвертым выходом устройства и через шестнадцатый аналоговый ключ - с входом пятого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго компаратора и вторым входом второго сумматора, пятый вход устройства через восемнадцатый анаСоставитель В.СмолинРедактор Н,Гунько Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар Заказ 6603/38 Тирак 772 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ушгород, ул, Проектная, 4 9 1364996 10логовый ключ соединен с первым входом торов соединены с третьим выходом второго сумматора, входы начального устройства, вход управления коэффициэначения интегрирования четвертого - ентом передачи второго сумматора соешестого интеграторов соединены соот- динен с четвертым выходом устройства5Э ветственно через девятнадцатый - двад- выход третьего интегратора через цать первый аналоговые ключи, а так- двадцать второй аналоговый ключ соеже второй вход второго компаратора динен с пятым выходом устройства, а соединены с общей шиной устройства, выход второго компаратора связан с входы управления коэффициентом пере управляющими входами семнадцатого и дачи четвертого - пятого интегра- двадцать второго аналоговых ключей.