ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ Российский патент 1998 года по МПК G01R19/22 

Устройство относится в электроизмерениям и может быть использовано в качестве измерительного элемента систем автоматического регулирования напряжения в электроэнергетике, в частности, для статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности.

Известны технические решения по преобразованию измеряемого переменного напряжения в постоянное, характеризующиеся различными показаниями по быстродействию и помехоустойчивости в основном по отношению к высшим гармоническим и импульсным помехам [1, 2].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство [3]. В состав устройства-прототипа [3] входят два идентичных канала, входной трансформатор, сумматор. Каждый канал содержит блок памяти, три ключа, формирователь импульсов, интегратор, нуль-орган, инвертор и логический элемент И.

В устройстве [3] наиболее полно реализовано сочетание помехоустойчивости и высокого быстродействия. Однако решение - прототип не обеспечивает надежной работы при малых величинах либо отсутствии измеряемого напряжения.

Задача изобретения состоит в создании устройства, характеризующегося высокими показателями по быстродействию и помехоустойчивости в сочетании с правильным функционированием при малых величинах либо при отсутствии измеряемого напряжения.

Предметом изобретения является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной трансформатор с двумя противофазными обмотками во вторичной цепи, первый и второй каналы, каждый из которых подключен входом к одной из противофазных обмоток, а выходом через сумматор к выходной шине, причем каждый канала содержит последовательно соединенные входной интегратор, первый ключ и выходной блок памяти, второй ключ, шунтирующий конденсатор интегратора, блок управления, вход которого является управляющим входом канала, а первый и второй выходы соединены с выходами первого и второго ключей соответственно, отличающийся тем, что в него введен генератор прямоугольного напряжения, синхровход которого подключен к вторичной цепи входного трансформатора, а первый и второй противофазные выходы соединены с управляющими входами первого и второго каналов соответственно.

Приведенная совокупность конструктивных признаков позволяет в дополнение к высоким показателям по быстродействию и помехоустойчивости обеспечить работу преобразователя при малых величинах либо отсутствии измеряемого напряжения.

Преобразователь имеет развитие, заключающееся в том, что блок управления каждого канала выполнен в виде входного формирователя импульсов, вход которого соединен с первым, а выход через инвертор с вторым входом логического элемента И, при этом вход формирователя импульсов и выход логического элемента И образуют первый и второй выходы блока управления.

Такое выполнение блока управления позволяет произвести перевод интегратора в режим нулевых начальных условий непосредственно после передачи результата интегрирования на блок памяти.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 даны временные диаграммы напряжений, действующих в цепях преобразователя.

Преобразователь содержит входной трансформатор 1 с двумя противофазными обмотками во вторичной цепи, к которым присоединены входы 2 и 3 каналов 4 и 5. Выходы 6, 7 каналов 4, 5 через сумматор 8 подключены к выходной шине 9. Каждый из каналов 4, 5 содержит последовательно соединенные входной интегратор 10, первый ключ 11 и выходной блок 12 памяти, второй ключ 13, шунтирующий конденсатор интегратора 10, блок 14 управления, вход которого является управляющим входом 15 (16) канала 4 (5), а первый и второй выходы соединены с входами ключей 11 и 13 соответственно. К вторичной цепи трансформатора 1 подключен синхровход генератора 17 прямоугольного напряжения, противофазные выходы которого соединены с управляющими входами 15, 16 каналов 4, 5. Блок выполнен в виде входного формирователя 18 импульсов, вход которого соединен с первым, а выход через инвертор 19 с вторым входом логического элемента И 20, при этом выход формирователя 18 и выход элемента И 20 образует первый и второй выходы блока 14.

Преобразователь работает следующим образом.

Измеряемое переменное напряжение через трансформатор 1 поступает на входы 2, 3 каналов 4, 5, каждый из которых преобразуется среднее значение полуволны переменного напряжения в постоянное напряжение. Выходные напряжения каналов 4 и 5 складываются в сумматоре 8 и поступают на выходную шину 9. Генератор 17 синхронизируется входным напряжением при его значениях, превышающих определенный уровень. При этом фронты прямоугольного напряжения на выходе генератора 17 совпадают по времени с нулевыми значениями входного переменного напряжения (фиг. 2а, б). На выходе формирователя 18 блока 14 образуются короткие импульсы (фиг. 2в), открывающие ключ 11. Фронт каждого из этих импульсов совпадает с началом, например, положительного полупериода переменного напряжения. В остальное время полупериода по окончании импульса формирователя 18 через инвертор 19 и элемент И 20 происходит открывание ключа 13 (фиг. 2г), через который разряжается конденсатор интегратора 10, вследствие чего напряжение на выходе интегратора 10 поддерживается равным нулю до начала отрицательного полупериода, в течение которого выходное напряжение интегратора 10 изменяется пропорционально интегралу переменного напряжения (фиг. 2д). В начале очередного положительного полупериода результат интегрирования через ключ 11 поступает на вход блока 12, где и сохраняется до начала следующего положительного полупериода (фиг. 2е).

При уменьшении переменного напряжения ниже определенного уровня (например, 0,05 номинального значения) вплоть до его исчезновения прекращается синхронизация генератора 17 и он переходит в режим автоколебаний с частотой, могущей отличаться от частоты переменного напряжения поступавшего на вход преобразователя. При этом сохраняется приведенный выше алгоритм, чем предотвращает появление на выходе преобразователя случайных величин напряжения вследствие, например, случайного состояния ключей 11, 13, дрейфа интегратора 10 и других причин.

По схеме фиг. 1 были изготовлены два образца преобразователя. Проведенные лабораторные и промышленные испытания показали отсутствие неправильного действия преобразователей при глубоком понижении либо исчезновении входного напряжения. Изготовленные образцы введены в состав автоматических регуляторов статических компенсаторов реактивной мощности, установленных на подстанциях в ПО Читаэнерго.

Источники информации
1. Авт.св. СССР N 1048418, кл. G 01 R 19/22, опубл. Б.И. N 38, 1983 г.

2. Авт.св. СССР N 1059644, кл. H 02 M 7/155, опубл. Б.И. N 45, 1983 г.

3. Авт.св. СССР N 1239613, кл. G 01 R 19/22, опубл. Б.И. N 23, 1986 г.

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в качестве измерительного элемента систем автоматического регулирования напряжения в электроэнергетике, в частности, для статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности. Преобразователь содержит входной трансформатор 1, два канала 4 и 5, сумматор 8. Каждый канал содержит интегратор 10, блок 12 памяти, ключи 11 и 13, блок 14 управления. Введение генератора 17 прямоугольного напряжения, подключенного синхровходом к вторичной цепи трансформатора 1 и противофазными выходами к управляющим входам каналов 4 и 5, позволяет обеспечить правильное функционирование устройства при малых величинах либо отсутствии измеряемого напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной трансформатор с двумя противофазными обмотками во вторичной цепи, первый и второй каналы, каждый из которых подключен входом к одной из противофазных обмоток, а выходом через сумматор к выходной шине, причем каждый канал содержит последовательно соединенные входной интегратор, первый ключ и выходной блок памяти, второй ключ, шунтирующий конденсатор интегратора, блок управления, вход которого является управляющим входом канала, а первый и второй выходы соединены с входами первого и второго ключей соответственно, отличающийся тем, что в него введен генератор прямоугольного напряжения, синхровход которого подключен к вторичной цепи входного трансформатора, а певый и второй противофазные выходы соединены с управляющими входами первого и второго каналов соответственно. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок управления каждого канала выполнен в виде входного формирователя импульсов, вход которого соединен с первым, а выход через инвертор с вторым входом логического элемента И, при этом выход формирователя импульсов и выход логического элемента И образуют первый и второй выходы блока управления.