Способ определения эффективного значения несинусоидального электрического сигнала в ключевых преобразователях

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ ХРЕСПУБЛИК 8014923 А 1 др 4 О г 1 К 19/02 РСТВЕННЬЙ КОМИТЕТБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯТ СССР ГОСУДПО ИЗОПРИ ГНН ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИ А ЕЛЬСТВ ЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ЛАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИКЛОЧЕВЫХ ПРЕОБРА в . 4/24-218789Бюл,ий научно -ут перифер(21 (22 (46 (71 19179.027.07иевс сслепователийного обор инсти вания(56) Жарскимпульсное Тукало Кутафин ремен 96. -58.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЗНАЧЕНИЯ НЕСИНУСО 1ЧЕСКОГО СИГНАЛА ВЗОВА 1 Е 1 ЯХ( 57) Изобретение может быть использовано для измерения действуюцихзначений несинусоидзльного сигналав злектрческих цепях, содержащихклкчевые преобразователи. Целью изобрет.ния является повышение точности.Способ реализуется в устройстве, вкотором фильтры 3 и 8 выделяют первые гармоники токов , и,сетии нагрузки, снимаемьгх ". трансформаторов 2 и 7 тока. Измерители 4 и(и;7 ни гармониками(1:(1 и( с1,охуч;еыхг тр,( ф (.;т(р(9 апряжения.Пикныт кторы 5,6,10 и 12 опрс я амплитудные значения первыхармоник токов сети 1 и нагрузки 1 и напряжений сети Ц,и нагрузки 1 м . Перемножители13,15,16,20,21,24,28, блоки 14, 17,18,2 Ь деления, сумматор 22 и функциональные преобразователи 23, 27существляют вычисление действующихзначений токов сети 1 с и нагрузки1, по следующим формулам:4(2.00нн( - 1 Вс о в Ц - А ви1 нс совс 0 м и где В - он 1 мн 1 нс в.и Ч снН Ас 10 ц(иИмеются индикаторы 25, 29 и входныеклеммы 30, 31, 32 и 33. Введение операций выделения основных гармониктоков сети и нагрузки и измерения 5углов сдвига фаз между основнымигармониками напряжения и тока в сети и в нагрузке позволяет повыситьточность определения действующихзначений несинусоидального сигнала 20при наличии реактивной нагрузки, 3 илИзобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при определении или измерении действующего значения импульсно-модулированных напряжений и токов в ключевых преобразовательных устройствах.Дель изобретения - повышение точности измерений несинусондального тока и напряжения в цепях ключевого преобразователя, содержащих реактивные сопротивления.Существо способа заключается в том, что выделяют основные гармоники напряжения на нагрузке тока нагрузки и тока сети, измеряют их амплитудные значения Ь,н, 1, и 1 нс и амплитудное значение напряжения сети Бн( . Измеряют также углы сдвига фаз между напряжением сети и основной гармоникой сети , и между основными гармониками напряжения и тока в нагрузке ( , а эффективное значение несинусоидального тока нагрузки и тока сети определяют по формулам 11 нн(1 с = "-(Вс совМ А ,в 1 пГ 2 1 м- 1 мсвдпю Ц мгде А,н 1 м (301 н(с соЯМсПннВ,Дю 1 м н35нормированные коэффициенты.На фиг. 1 показана упрощенная электрическая схема ключевого преобразователя, на фиг. 2 - эпюры напря жений в цепях схемы преобразователяи коммутационных функций ключей преобразователя, на фиг. 3 - блоксхема устройства, реализующего предлагаемый способ.45На чертежах приняты следующие обозначения: Ус - напряжение на входе ключевого преобразователя, .с входной ток преобразователя, К К - ключи преобразователя, 1 н - выходной ток преобразователя, Ун - выходное напряжение (или напряжение нагрузки) преобразователя,Ьн со-. противление нагрузки преобразователя; ы 1 - текущая координата; о( - угол включенного состояния клкча К 1,Коммутационные функции Ф и фкп(чей К и К 2 описываются следующими выражениями;гновенное зн е тока сети Г 1 30 х з выраже н фк Вс1сов 12) мгновенное значение й нагде ля, рав активно уэке пр дуктив ачениепри о(коэффицидеиствующее э тока нагрузки нормированные енты ряда фур вой гармоники лзовлт н А н /не для дп пЫ 1);сояпоТ + ог тока преобразователя.Алгоритм реализации способа следй. Выделяют первую (основную)монику входного тока Ос а+ В с и Опреддвига м ют ой г ос ения и го н о одног ка онико вп Ц,+ Вс Умножают амплитудеобраэователя на в одного тока с и сов с: с -- 1+ ( - 1)Ф, = - +-- . (вп и 1 гоя ийУ 1 и: Входное нлпряжение преобрлзовлтеля (фиг, 1 и 2) определется нырлже- нием ваап(п сСд у,па + ЬпсС 4 (10) бн/1,вдпср (п+с саЧ) 1.- модуль сопротивления нагрузки по первой гармонике, Ч - угол нагрузки, определяемый сдвигом Фаз первой гармоники тока в нагрузке и напряжения на нагрузке. Преобразовав полученные выражения и синтезировав ряды, можно записать выражения для действующих значений токов сети 1 с и нагрузки 1, определяемых параметрами первых гармоник входного тока и тока нагрузки преобразователя,где Рм - амплитуда входного нлпря О жения преобразователя. Выходное напряжение преобразователя определяется формулой) (15)Вс1 мес ов( юс Вь)дс.и н)т ос ион нун) 1 дрмонику Вь)ход нго напряжения и тока преобразователя и измеряют их дмшитуды с),(и 1 нИзмеряют сдвиг Фаз сй между вьде 1 О ленными гармониками выходного напряжения и тока. 0 ределяют 1, и при ,( = 1 по(16) где 1 н /Пм)н = 1/1,сопротивление нагрузки основной гармоники.Находят нормированные коэффициенты дискретного преобразования Фурье,25В(, = (17)с- А (с,Аасм 35 Устройство содержит трансформатор 1 напряжения, трансформатор 2 тока, выход которого соединен с входом фильтра 3, первый выход которого соединен с первым входом измерителя 4 фазы, второй вход которого подключен к первому выходу трансформаторанапряжения, Выход фильтра 3 и второй выход трансформатора 1 напряжения соединены соответственного с входами пиковых детекторов 5 и 6, Выход трансформатора 7 тока соединен с входом фильтра 8, а выходы трансформатора 9 напряжения - с (входом пикового детектора 10 и первым входом измерителя 11 фазы, второй вход которого подключен к первому выходу фильтра 8, второй выход которого через пиковый детектор 12 соединен с первым входом перемножитепя 13, второй вход и выход которого сосдинень (.оответственно с выходом пикового и текторд 6 и первым входом блс)ка 14 деления, второй вход 40 45 50 55 Лдее ио формулам (11) и ( 2) опр(деляют действующие значения токов сети и нагрузки ключевого пре обраэовдтепя,Способ может быть реализован в устройстве, структурная схема которого показана на фиг. 3. кото)Г( с Глине Г нь ходом ) ик - ного детекторд 10, н),(код пик(о петсктора 5 соединен с первым чходдми перемнжителей 15 и 16, н. )ьнвходы кторых соединены с соотвс .ствующими выходами измерителя 4 Фазы, а выходы - с первыми входами блоков 17 и 18 деления соотнетстценно, вторые входы Которых подкпн) - чены к первому выходу блока 14 деления, второй выход которого соединен с входом мдсг(тдбного блока 19. Выходы блоков 7 и 18 деления соединенысоответственно с первыми входамиперемножителей 20 и 21, выходы которых соединены с соответствующимивход,)ми сумматора 22, выход которогочерс з функциональный преобрдэователь23 соединен с первым входом иеремножителя 24, выход которого подключен к индикатору 25, Второй выходблока 8 деления соединен с первымвходом блока 26 деления, выход которого через функциональный преобразонс)тель 27 соединен с первым входом перемножителя 28, выход которогоподключен к индикатору 29. Выходмасштабного блока 19 соединен с вторыми входами перемножителей 24 и 28,первый выход измерителя 11 Фазы соединен с вторым входом перемножитепя 21, и второй выход - с вторымвходом иеремножителя 20 и блока 26деления, Входы трансформаторов 1,7 и 9 подключены соответственнок входным клеммам 30-33,Устройство работает следующимобразом.При включении питающей сети че -реэ клн)чевой преобразователь запитывается нагрузка. Протекающие токина входе и нд выходе преобразователя наводят на вторичных обмоткахтрансформаторов 2 и 7 сигналы,пропорциональные мгновенному значению входного и выходного токапреобразователя. Полученные сигналыподаются нд входы фильтров 3 и 8,которые выделяют основные гармоникивходного и выходного токов. Напряжение нагрузки преобразователя по;тупдет на фильтр 8, который выделяет основнун) гармонику напряжения,нагрузки. Рсновная гармоника напряжения сети и основная гармоника входного тока преобразователя, поступаютнд входы измерителя 4 фазы, которыйвыдает сигналы, пропорциональныев 1 п сг, ) .он Р 1)ц , рм ц)КД Ц 1 П Р Яжвн И Я ,1 РК)Р пОР 7сявтЕЛЯ И ОСЦОВЦДЯ ) ДРМЦИКД ЦЫХ .;нот о к д и р е О б ) д ч о ) 1 1 л н 11д нц дР ХОД ИЗМпРИТС 1 Я1 Ь), Н. 1 РИ 1; Ц 11.1 Д ГСИ 1 ЦДЛЬ,ЦРОП)РПЦ 1)Д:П 1 ЫС Кв) И СОЯ 4.Гигналы 1(дмплиту)д ос новцой гдр -моники входного токд прс бра звд гс -ля)и впМс гс)ступк)т цд вход пере - Омножителя 15, котлры вьпдет сивнал А, . 1 д входы перемц)жителя 16поступдк)т сигналы 1 ), и совс 8 са нд его выходе формируется сигнал сБлоки 17 и 18 деления выдают сигнал 15А 4 и В)с (приведенные коэффициентыряда Фурье для первой гармоникивходного тока преобразователя), Сигнал произведения 11, и 1,кс выходаперемножителя 13 поступд т цд вход 20блока 4 деления, цд втор)й ьход которого поступает сигил , с с выход; пикового летекторд О. Блок 14 деления выдает сигнал 1, 25пропорциональный амплитуде тока нагрузки при )( 4 Г, д сигцдлы, пропорциональные В и созс, поступают ндвходы блока 2 б деления перемножите.я20, выходной сигнал которого пропорционалец произведению входных величин, Таким же образом и цд выходеперемножителя 21 вьшеляется сиг нал,пропорциональный произв децин) Аив.пс. Сигналы с выхдон церемножителей 20 и 21 суммируются сумматором22. Функциональный пробрдзовдтель23 выдает сигнал, пропорциональныйкорню квадратному изуммы выходныхсигналов перемножителс й 20 и 1 . По в 40лученный результат поступает ца одиниз входов перелножитсля 24, на второй вход которого постудет сигнал1 с выхода масштабного блока 19,пропорциональный действун)шему значению выходного тока цри ) = ),1)а выходе перемцожителя 24 функциональный преобра.ователь 27 извлекает корень квадратный из произведения 1 с сояЧ который перемножа 50ется с выходным сцналом масштабногоблока 19 в перемцожцгсле 28.)н где нормированные коэффициенты, 1) с сов Чг 4 0 щ В 4 нормированные коэффициенты. Гпособ оцрс; ления эффективцогс) цдчения несицусоиддльного электрического сигнала в ключевых преобрдзог)дтелях, заключающийся в том, что выделяют основную гармонику напряжения ца цдгрузке, измеряют амплитудные значения основной гармоники напряжения цд нагрузке У)н и напряжения сети 11),) ц фазовый сдвиг между сигналами, )ффективное значе - цие несинусоиддльцого электрического сигнала рассчитыван)т по формуле, о т л и ч а ю и и й с я тем, что, с целью повьшения точности, при реактивцой нагрузке ключевых преобразователей выделяк т основные гармоники токов сети и нагрузки, измеря к)т их амплитудные значения 1 г с ииуглы сдви) д фдз между цдпряжецием сети и основной гармоникой тока сети с и:между основными гармониками напряжения и тока в нагрузке Ч) , д эффективные значения несин:соидального токд нагрузки и тока сети определяют по формуламтель Г, КоА.Кравчук Горная акт Коррект Заказ 3873/48 Тирам 713 ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул, Гагарина, 101 Соста Техре Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., д, 4/5