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

Изобретение относится к области электроизмерительной технике и может быть использовано в трехфазйых сетях переменного тока для измерения и контроля как мощности каждой фазы, так и суммарной мощности трехфазной системы. Известен преобразователь активной мощности в напряжение, содержащий три перемножителя, выходы которых подключены ко входам сумматора, выход которого является выходом преобразователя ij . Основным недостатком известного преобразователя являются сложность и невысокая точность. Сложность обус ловлена тем, что преобразователь содержит три прецизионных -перемножителя, а невысокая точность- влиянием погрешностей (особенно мультипл кативных) каждого из перемножителей на погрешность определения активной мощности трехфазной сети. Наиболее близким к изобретению является преобразователь трехфазной активной мощности, содержащей перемножитель , два переключателя и блок управления, выход которого соединен с управляющими входами переключателей , входы которых подключены ко. входным шинам, а выходы - ко входам перемножителя, выход которого через фильтр низких частот соединен с вы|ходной шиной zj . Недостатками устройства являются узкие.функциональные возможности, обусловленные отсутствием выходных сигналов, пропорциональных моп остям фаз; низкая точность, обусловленная влиянием мультипликативной погрешно ти множительного устройства. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет возможности преобразов-ания- мощности каждой фазы отдельно наряду с суммарной мощ ностью цепи. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь активной мощности многофазной цепи в напряжение, содержащий перемножитель, два переключателя и блок управления, выход которого соединен с управляющими входами переключателей, входы которых подключены ко входным шинам, а выходы - ко входам перемножителя, введены источник опорного напряжения, три сумматора, два дополнительных переключателя и интеграторы, количество которых равно .числу фаз исследуемой цепи, входы которых соединены с соответствующими выходами первого дополнительного переключателя, а выходы - с соответствующими входами первого сумматора и соответствующими входами второго дополнительного переключателя, причем вход пер- вого дополнительного переключателя соединен с выходом перемножителя, а управляющие входы дополнительных переключателей - с управляющими входами основных переключателей, вы- . ходы которых подключены ко входам перемножителя через второй и третий . сумматоры соответственно, другие вхо-. ды которых подключены соотв.етст.вен- . но к выходам источника опорного напряжения и второго дополнительного переключателя. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого преобразователя дпя трехфазной цепи. Измерительный преобразователь содержит переключатель 1, к трем входам которого подключены источники входных сигналов, пропорциональных фазным токам исследуемой цепи, а к трем входам переключателя 2 источники входныхсигналов, пропорциональных соответствующим напряжениям. Выходы переключателей 1 и 2 подключены соответственно к первым входам сумматоров 3 и 4, выходы которых подключены ко входа перемножителя 5. Ко второму входу сумматора 3 подключен выход источника 6 опорного напряжения И , а к .второму входу сумматора 4 - выход второго дополнительного переключателя 7. Выход перемножителя 5 через первый дополнительный переключатель 8 подключен к входам трех интеграторов 9 - 11, выходы которых соединены со входами переключателя 7 и входами сумматора 12. Управляюш е входы переключателей 1,2,7,8 подключены к выходу блока управления 13. Преобразователь работает следующим Образом. Цикл работы преобразователя состоит из трех тактов длительностью Т, задаваемых блоком управления 13, выполненным в виде многофазного генератора импульсов. В первом такте переключатели 1 и 2 подключают ко входам сумматоров 3 и 4 входные сигналы. пропорциональные соответственно току и напряжению первой фазы Ujj и Uy.. Переключатель 8 подключает выход перемножителя 5 ко входу инте ратора 9, а переключатель 7 подключает выход после,цнего к второму вхо ду сумматора 4. Таким образом, в пе вом такте к входам перемножителя 5 подключены сигналы (1) оп и ( н- Ugj,,, д), а на входе инте гратора 9 действует сигнал, равный их произведению MU,ft+ °nHUuA Ueb,,9) где и„. о - выходное напряжение интегратора 9. К - коэффициент передачи перемножителя 5. Б установившемся режиме напряжение на выходе интегратора перестает изменяться тогда, когда среднее значение напряжения на его входе равно нулю, т.е. Км1 ;й опНи1,, + ивы,. ,,„,4U, где черта сверху означает среднее значение. Поскольку сигналы U.., и U|. яв ЛЯЮ1ТСЯ сигналами переменного тока, а сигналы Ugn и УВЫХ сигналами постоянного тока, т.е. они ортогона ны, то среднее значение произведеНИИ Uon (ПК и 0;д +U8b,, за пери од сети равно нулю. При этом в уста новившемся режиме выходное напряжение интегратора 9 пропорционально активной мощности фазы А , и. и не зависит от величины коэффицие та передачи перемножителя 5. Аналогично во втором и третьем тактах выходное напряжение интеграторов I10 и 11 соответственно пропорционал но активным мощностям фае В и С. В нерабочих тактах интеграторы 9 - 11 сохраняют накопленную информацию. Сигнал на выходе сумматора 12) пропорционален активной мощности трехфазной сети. Предлагаемый преобразователь может быть использован также для преобразования ре-активной мощности трехфазной цепи. В этом случае к первому входу переключателя 2 должно быть подключено напряжение U ц,, к второму - Ujjj, к третьему - Од. При этом выходные сигналы, снимаемые с интеграторов 9-11, пропорциональны реактивной мощности фаз, увеличенной в -V раз; выходной сигнал сумматора пропорционален суммарной реактивной мощности трех фаз, увеличенной в ЧЗ раз. Дпительность переходного процесса в схеме определяется соотношением между частотой коммутации, частотой сети и постоянной времени интеграторов. Частоту кэммутацин переключателей целесообразно выбирать значительно более высокой,- чем частота сети, а постоянную времени .интегратора -, равной двум-трем периодам частоты , сети. При этом переходной процесс в схеме устанавливается за несколь-. .ко периодов частоты сети. Можно также выбрать длительность такта коммутации равной одному-двум периодам сети, но при этом резко уменьшается быстродействие схеьаа. Таким образом, предлагаемый измерительный преобразователь мощности, обеспечивает получение сигналов, пропорциональных как мощностям отдельных фаз, так и сигналам трехфазной мощности при использовании только одного перемножителя, что выгодно отличает его от устройств,., Увеличение точности преобразования мощности обусловлено .тем, что на точность преобразования не влияют мультипликативные погрешности перемножителя. Стабильность коэффициента преобразования определяется только стабильностью источника опорного напряжения U., которая может быть очень высока.

5 S9 vj -Cr ::§ i :i

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ ЮЩНССТИ МНОГОФАЗНОЙ ЦЕПИ В НАПРЯЖЕНИЕ , содержащий пере шожитель, два переключателя и блок управления; выход которого соединен с управляющими входами переключателей, входы которых подключены ко входным шинам, а выходы - ко входам перемно- жителя, о т л.и чающийся тем, что, с целью расширения его функци- ональных возможностей за счет возможности преобразования мощности каждой фазы отдельно наряду с суммар ной мощностью цепи, в него введеш 1 источник опорного напряжения, три сумматора, два дополнительных переключателя и интe pafоры, количество которых равно числу фаз исследуемой цепи, входы которых соединены с соответствующими выходами первого дополнительного переключателя, а выходал - с соответствунщими входами первого сумматора и соответствукгщими входами второго дополнительного переключателя, причем вход первого дополнительного переключателя соединен с выходом первмножителя, а § управляющие входы дополнительных переключателей - с управляющими входами основных переключателей, выходы которых подключены ко входам перемножителя через второй и третий сумматоры соответственно, другие входы которых подключены соответственно к выходам источника опорного 00 N9 Э 4ib напряжения и второго дополнительного переключате.ця. X)