Устройство для измерения активной мощности,потребляемой от трехфазного преобразователя напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R21/06 

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок управления содержит три нуль-органа, мажоритарный логический элемент 2 из З, три логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем входы первого, второго и третьего нуль-органов яв.ляются первым, вторым и третьим входаг-ш блока управления соответствен- . но, выходы первого и второго, второго и третьего, первого и третьего нуль-органов подключены к входам первого, второго и .третьего логичес31

ких элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соответственно, вькоды первого, второго

и третьего нуль-органов подключены также к соответствующим входам мажоoj-iTapHoro логического элемента 2 из 3.э выходы первого, второго и треть4го элементов ИСКЛЮЧА ОЩЕЕ ИЛИ являются первьм, вторым и третьим выходами блока управления соответстенно, а выход мажоритарного логического элемента 2 из 3 является четвертым выходом блока угфавления .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ОТ ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее датчики тока и напряжения, трехвходовый коммутатор, входы которого подключены .к выходам дат- чика тока, блок управления, первый. второй и третий выходы которого подключены к соответствующим управля ющим входам коммутатора,фильтр низких частот, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены выпрямитель и перемножитель, причем быход выпрямителя подключен к первому входу пе-. ремножителя, а первый, второй и третий входы - к первому, второму и третьему выходам датчика напряжения соответственно, к которым подключены также первый, второй и третий входы блока управления соответственно, четвер.тый выход которого подключен к управляющему входу перемножнтелй, второй вход которого подключен к вькоду коммутатора, а выход к входу фильтрй низких частот, выход е которого является выходом устройства.

Изобретение относится к измеритель ной технике и предназначено для измерения активной мощности в .цепи с нагрузкой, питаемой от преобразователя напряжения.Известно устройство для измерения активной мощности,содержащей ген ратор колебаний треугольной формЫз фильтр нижних частот и три блока преобразования, каждый из которых содержит датчик тока и напряжения,, измеряющиефазные ток и напряжение,, компаратор и ключ, причем выход датчика напряжения подключен к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен генератор колебаний треугольной формы, а к выходу - управляющий вход ключа, вход которого подклю чен к выходу датчика тока, а выход к фильтру нижних частот Cl 3« Недостатком устройства является низкое быстродействие. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения актив ной мощности многофазной сети, содержащее датчики напряжения и тока, широтно-импульсиый модулятор, генератор импульсов., распределитель импульсов, блок управления, два трехвходовых ком мутатора и фильтр низких частот, причем входы первого коммута-Лэра подключены к датчикам напряжения, а выходык. входу широтно-импульсного модулятора, к управляющему входу которого под ключены генератор импульсов, а к выходу распределитель импульсов, выходы которого подключены к yпpaвляюIци входам первого и второго коммутаторов входы второго коммутатора подключены к выходам датчиков тока, а выходы к входу фипьтра низких частотГ2, Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие. которое определяется временем усреднения мощности, т,е параметрами фильтра,, осуществляющего операцию усреднения. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства для измерения активной мощности. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения активной мощности, потребляемой от трехфазного преобразователя напряжения, содержащее датчики тока и напряжения, трехвходовьй ког-шутатор, вхо,цы которого подключены к выходам датчика тока, блок управления, первый, второй и третий выходы которого подключены к соответствующШ управляюащм входам коммутатора, фильтр низких частот, введены выпрямитель и перемнолснтель, причем выход выпрямителя подключен к первому входу перемножителя, а первый, второй и третий входы - к первому, второму и третьему выходам датчика напряжения соответственно, к которым подключены также первый, второй и третий входы блока управления соответственно, четвертый выход которого подключен к управляющему входу перемножителя, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, а выход - к входу фильтра низких частот, выход которого является выходом устройства. Блок управления содержит три нульоргана, мажоритарный логический элемент 2 из З, три логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем входы первого, второго и третьего нуль-органов являются первым, вторым и трет им входами блока управления соответс венно , выходы первого и второго, вто рого и третьего, первого и третьего нуль-органов подключены к входам первого, второго и третьего логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ11 соот ветственно, выходы первого, второго и третьего нуль-органов подключены также к соответствующим входам мажоритарного логического элемента 2 из 3 выходы первого, второго и третьего элементов ИСКПЮЧАВДЕЕ ИЛИ являются первым, вторым и третьим выходами блока управления соответственно, а выход мажоритарного логического элемента 2 из 3 является четвертым в ходом блока управления. На фиг, I представлена функционал ная схема устройства для измерения активной мощности; на фиг 2 - функц ональная схема блока управления; на фиг„ 3 и А - временные диаграммы работы устройства для измерения активной мощности. Устройство для измерения активной мощности содержит датчик напряжения выходы которого подключены к входам блока управления 2 и выпрямителя 3, выход последнего подключен к первому входу перемножителя 4, к выходу кото рого подключен фильтр 5, а к второму входу - выход кo гмyтaтopa 6, соответ ствующие управляющие входы которого подключены к первому, второму и трет ему выходам блока управления 2, а входы - к первому второму и третьему выходам датчика тока 7 соответственн Выход фильтра 5 является выходом уст ройства. Управляющий вход перемножителя 4 подключен к четвертому выходу блока управления 2, а входы датчика напряжения 1 и датчика тока 7 - к ис следуемой цепи 8, Блок управления 2 содержит нульорганы 9-11, логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12-14 и мажоритарный логический элемент 2 из 3 15, Входы нуль-органов 9-11 являются входами блока управления 2, выходы которого соединены с выходами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и мажоритарного элемента 2 из 3., Выходы нуль-органов 9 и 10, 10 и 11, 9 и 11 подключены попарно к входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12з 13 и 14 соответственно, а входы мажоритарного элемента 2 из 3 соединены с выходами всех нуль-органов 9-11,. Устройство работает следующим образом. Работа устройства основана на следующих теоретических предпосылках. Как известно, активная мощность трехфазной цепи определяется выраже U(t)i(t)dt, (1) где i(t), U(t) - мгновенное значение тока и напряжения фазы, соответственно;Т - период колебания фазного напряжения. В случае, когда кривые напряжения и тока симметричны относительно оси абсцисс5 выражение (1) можно переписать в Р | i(t)U(t)dt. Из выражения (2) ввдно, что минимальное время измерения равно половине периода колебания тока, мощность которого измеряется. Фазное напряжение и преобразователя напряжения, а -Ъ у которого интервал открытого состояния ключевых элементов равен 180, представляет собой шестиступенчатую кривую, причем на части периода Т/б оно постоянно (фиг, 3). Учитывая это, Бьфажение (2) можно представить в виде Г idt + idt), (3) о J о о где Ud - напряжение цепи постоянного тока преобразователя частоты. Ток i активно-индуктивной нагрузки можно представить в виде гармонического ряда, в котором присутствует основная сост.авляющая и высшие гармонические порядка k 6ii t .1 i I,sin(u,t -ц,) +21 li, sin(kUJt -4),(4) где Ij - амплитудное значение основной составляющей тока; - амплитудное значение k-й составлякяцей тока; , - любое целое число. Подставив выражение (4) в выражение (3) и проинтегрировав по отдельности интегралы, стоящие в скобках выражения (3), получаем Г/3 т/2 11т/е о .„. с учетом ЭТОГО5 выражение (3) принимает вид , Р Ud Из выражения (5) следует, что минимальное время, в.течение которого может быть получена информация об активной мощности, равно Т/б, т„е, в три раза меньше, чем в обычном слу чае. При измерении активной мощности в ;цепи с нагрузкой, питаемой от преобразователя напряженияJ на выходах датчика напряжения 1 присутствуют напряжения U,, s с° напряжения поступают на входы блока управления 2 и преобразуются нуль-органа- 1-ш 9-11 в последовательность импульсов и, и,.|, и . При этом на первом втором и третьем выходах блока управ ления 2 образуются последовательности импульсов 11(5 Ug, U, которые поступают на соответствующие управля ющие входы коммутатора 6. Если на один из управляющих входов коммутатора В, например первьй, поступает сигнал логического О, первый канал коммутатора замыкается и на ззторой вход перемножителя 4 проходит- ток IQ (фиг, 4), При этом каждьй из каналов коммутатора 6 замкнут в течение 31 времени от Т/6 до Т/3 и от (2/3)Т до (5/6)Т 1соответствующего фазного напряжения. Таким образом, на второй вход перемножителя 4 поступает напряжение U-, пропорциональное мгновенному значению тока каждой фазы на участке от Т/6 до Т/3 и от (2/3)Т до (5/6)Т фазного напряжения V, K,i, где k - коэффициент пропорциональности между мгновенньп значением фазного тока i и напряжением U На выходе выпрямителя 3 напргсжение равно Ug , где Ц - коэффициент трансформаций датчика напряжения. Перемножитель 4 осуществляет перемножение сигналов и и и J причем в зависимости от потенциала на управляющем входе изменяется произведения, В результате на его выходе присутствует U K. которьй представляет собой подынтегральную функцию выражения (5), определяющего активную мощность. Выделение среднего значения напряжения U за период колебания Т/6 и формирование сигнала активной мощности осуществляется фильтром низких частот 5 о Использование изобретения позволяет за счет уьтеньшения цикла измерения 3 три раза увеличить частоту среза выходного фильтра низких частот итем самым повысить быстродействие устройства для измерения активной мощности в три раза по -сравнению с прототипом.

.

фиг. 2