Преобразователь активной мощности многофазной цепи в напряжение постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК G01R21/06 

2.Преобразователь тока по п. 1, отличающийся тем, что входы обоих сумматоров подключены

к выходам модуляторов и входным шинам через дополнительно введенные блоки гальванического разделения.

3.Преобразователь тока по п, 1, отличающийся тем, что, генератор управляющих сигналов содержит последовательно соединенные генератор основной частоты и один или несколько делителей частоты, выходы которых соединены с выходами генератора управляющих сигнгшов.

А. Преобразователь тока по п. 1, отличающийся тем, что выход фильтра низких частот подк,пючен к выходной шине через дополнительно введенньй интегратор, выход которого подключен к дополнительному входу одного из сумматоров, дополнительньш вход другого сумматора подключен к входной шине опорного напряжения, первые входы обоих сумматоров подключены к входным шинам через дополнительные модуляторы, управлякицие входы которых подключены к дополнительному выходу генератора управляющих сигналов.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНО МОЩНОСТИ МНОГОФАЗНОЙ ЦЕПИ В НАПРЯЖЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий генера управляющих сигналов, а также после СО СЛ СХ: вательно соединенные перемножитель, фильтр низких частот, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности преобразования, в него введены модуляторы и два сумматора, выходы которых подключены к.входам перемножителя, при этом первый вход первого сумматора подключен к первой шине фазного напрягжения, первый вход вто-. рого сумматора подключен к первой шине фазового напряжения, первый вход второго сумматора подключен к первой входной шине фазного тока, И-е входы первого и второго сумматоров подключены к (ti-l)-y выходу генератора управляющих сигналов. .1 ЧЕНЕг

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматики энергосистем.

Известен преобразователь активной мощности многофазной цепи, содержащий перемножители по количеству фаз, выходы которых подключены к соот ветствукнцим входам Сумматора, выход которого через фильтр низких частот подключен к выходной шине С13.

Однако это устройство относительн

сложно вследствие большого количеств входящих в него перемножителей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь активной мощности многофазной цепи, содержащий два коммутатора, входы которых подключены к входным шннам, управляющие входы - к.выходам генератора управляющих сигналов, а выходы - к входам перемножителя, выход которого через фильтр низких частот подключен к выходной шине С 2 ..

Недостатком известного преобразователя является низкая точность преобразования активной мощности,, особенно для несинусоидального тока, вследствие того, что. при поочередном подключении входных шин к входам перемножителя входных шин к входам перемножителя со скважностью, равной количеству фаз, часть информации о входных сигналах неизбежно теряется.

Цель изобретения - повьш1ение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий генератор управляющих сигналов, а также последовательно соединенные перемножитель, фильтр низких частот, введены модуляторы и два сумматора, выходы которых подключены к входам перемножителя, при этом первый вход .первого сумматора подключен к первой входной шине фазного. Напряжения, первый вход второго сумматора подключен к первой входной шине фазного тока, п-е входы первого и второго сумматоров подключены соответственно к п-м шинам фазных напряжений и тока через модуляторы, управляющие входы которых подключены к (п-1)-у выходу I генератора управляющих сигналов.

Кроме того, входы обоих сумматоров подк;ночены к выходам модуляторов и входным шинам через дополнительно введенные блоки гальванического разделения.

Генератор управляющих сигналов содержит последовательно соединенные генератор основной частоты и один или несколько делителей частоты, выходы которых соединены с выходами генераторй управляющих сигналов.

Выход фильтра низких частот подключен к выходной шине через дополнительно введенный интегратор, выход которого подключен также к дополнительному входу одного из сумматоров, дополнительный другого сумматора подключен к входной шине опорного напряжения, первые входы обоих

сумматоров подключены к входным шинам через дополнительные модуляторы, управляющие входы которых подключены к дополнительному выходу генератора управляющих сигналов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя на примере трехфазной силовой цепи.

Преобразователь содержит перемножитель 1, сумматоры 2 и 3, фильтр 4 низких частот, модуляторы 5-10, генератор 11 управляющих сигналов, содержащий в свою очередь последовательно соединенные генератор 12 основной частоты и делители 13 и 14 частоты, а также блоки 15-20 гальванического разделения и интегратор 21.

Генератор 12 выполнен в В1зде генератора меандра, а делители 13 и 14 - в виде делителей частоты на два, например, счетных триггеров.

Выходы модуляторов 5-7 подключены к входам сумматора 2, а выходы модуляторов 8-10 - к входам сумматора 3, дополнительный вход которого соединен с шиной опорного напряжения. Выходы сумматоров 2 и 3 подключены к входам перемножителя 1, выход кото рого через последовательно соединенные фильтр 4 и интегратор 21 соединен с выходной шиной и дополнительным входом сумматора 2. Выход, генератора 12 подключен к управляющим входам модуляторов 5 и 8, на сигнальные входы которых подаются напряжения, пропорциональные напряжению и току первой фазы силовой цепи. Выход делителя 13 подключен к управляющим входа модуляторов 6 и 9, на сигнальные входы которых подаются напряжения, пропорциональные напряжению и току второй фазы силовой цепи. Выход делитедя 14 подключен к управляющим входам модуляторов 7 и 10, на сигнальные входы которых подаются напряжения, пропорциональные напряжению и току третьей фазы силовой цепи. Выходы модуляторов 5-10 подключены-к входам сумматоров 2 и 3 через блоки 15-2.0 гальванического разделения.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходные сигналы, пропорциональные напряжениям и токам фаз силовой цепи, преобразуются модуляторами 5-10 в прямоугольные импульсы разных частот так, что сигналы, соответствующие току и напряжению одной

фазы, преобразуются в импульсы одинаковой частоты. Если частоты на выходах генератора 11 значительно вьше частоты существующих гармоник сигналов тока и напряжения контролируемой цепи, то значения входных сигналов за цикл работы модулятора можно считать неизменными, а напряжение на выходе модуляторов 5-7

описывается выражением I

, (n-4w ,

-гГ

где мгновенное значение напряжения к-й фазы силовой цепи; U),- частота переключения к-й

фазы силовой цепи. Аналогично на выходе модуляторов 8-10 напряжения равны

(2;Ьту-5-(;)-к.

где i - мгновенное значение тока к

фазы силовой цепи. На выходах сумматоров 2 и 3

образуются суммарные сигналы

сю.

, «со

7г7Г в г 7Т-Ц-51 n-.-f(-4) п 1(-1)

i

со

(i;;b)(

)

sin К

х{2„М)

IWgt

На выходе перемножителя 1 образуется произведение мгновенных значений напряжении U и U, . Если частоты uij-, Uig и ш управления модуляторов 5-10 выбраны так, что в спектре сигналов, пропорциональных напряжениям и токам одной фазы, нет частот, равных частотам в сигналах других фаз, то сигналы, пропорциональные токам и напряжениям одной фазы, ортогональны сигналам других фаз и среднее значение произведения сигналов разных фаз равно нулю, а среднее значение произведения сигналов одной фазы, имеющих одинаковые спектры, отлично от нуля. В этом случае среднее значение выгодного напряжения умножителя 1 за период сигнала контролируемой цепи Т равно г К К К .,7. (in- л51«Х бе , (vi|2 cV SK,K, ..c)l|p;;j JVVV («c.)« f () .. И) IkJ где Kj - коэффициент передачи перемножителя 1. Таким образом, среднее значение напряжения на выходе перемножителя пропорционально сумме активных мощностей всех фаз многофазной силовой цепи. Обеспечится ортогональность выхо ных сигналов генератора 11, наприме tu и tfj. отличаесли частоты to, ются в 2 раза, то з спектрах сигнал разных выходов генератора 11 не буд одинаковых частот. Это справедливо и для фаз. При этом возможны и друг сочетания частот, но отношение ш„г2ш и;, наиболее просто обеспечивается посредством делителей частоты 13 и 14. В качестве .этих делителей могут быт использованы счетные триггеры. Моду ляторы 5-10 могут быть выполнены на полевых транзисторах. Преимуществом предлагаемого,прео разователя является и то, что входн напряжения преобразуются в прямоуго ные импульсы относительно высокой частоты. Это позволяет трансформиро вать их посредством трансформаторов 15-20, включенных после модуляторов 5-10. При этом преобразуемые напряжения могут быть как переменного, так и постоянного и постоянно-переменного токов. Простота гальваничес кой развязки делает преобразователь универсальным, при этом трансформэ торы 15-20 преобразуют сигналы частоты, значительно превышающей частоту в контролируемой цепи и имеют малые размеры. Практически во всех аналогах гальваническая развязка должна осуществляться на входах на «астоте контролируемой цепи, а при сигналах постоянного и постояннопеременного токов эта задача крайне сложна. В случае необходимости получения высокой точности трансформаторы 15-20 могут быть выполнены с электронной компенсацией погрешностей. Модуляторы 5-10 также являются одними из наиболее точных устройств, техника уменьшения погрешностей которых детально исследована и отработана в усилителях постоянного тока с модуляцией и демодуляцией (МДМ-типа). Таким образом, в предлагаемом преобразователе точность преобразования определяется главным образом точностью перемножителя 1, а точнее его аддитивной, мультипликативной погрешностью и нелинейностью. методы компенсации аддитивной погрешности перемножителей хорошо известны и могут быть применены в предлагаемом устройстве. Например, возможно периодическое инвертирование одного входа и выхода перемножителя 2. Для компенсации мультипликативной погрешности перемножителя 1 можно выход фильтра 4 подключить к интегратору 21, а его выход подключить к дополнительному входу сумматора 2, к дополнительному входу сумматора 3 подключить постоянное напряжение Ujj, Так как напряжения постоянного тока UQ и Vj ортогональны переменным напряжением на выходах сумматоров 2 и 3, то при правильном выборе полярности UQ сраднее значение напряжения на входе интегратора 21 в установившемся режиме равно нулю, и из выражения (1) получаем К.К KSf2 -(Pe,iVPc-Uo- 2l. 16Т откуда и не зависит от коэффициента передачи К, перемножИтеля 1.

7в

Предлагаемый преобразователь можетчае сигналы тока и напряжения подклюиспользоваться для суммирования мощ-чаются от разных потребителей вместо

ностей, например, двигателей, линий,сигналов одной фазы многофазной цепи,

параллельных шин как переменного,расширяет универсальность предлагатак и постоянного токов. В таком слу-емого преобразователя.

1095087и