Способ определения разности фаз двух синусоидальных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим измерениям для определения разности фаз двух низкочастотных синусоидаль-. ныу сигналов,

Целью изобретения является расширение диапазона измерений разности фаз до 2Я .

Способ позволяет производить измерение разности фаз в диапазоне от О до 2ТГ , т.е. во всем диапазоне возможных значений, что обеспечивает расширение области его использования. На фиг. 1 изображена векторная диаграмма сигналов для положительной (В о, фиг. 1а) и отрицательной (8 О, фиг. 1Б) разности фаз; на фиг. 2 - упрощенная структурная схема устройства для определения разности фаз напряжений двух синхронных генераторов.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит измерительные преобразователи 1 и 2 действующих значений синусоидального напряжения, которые подключены к трансформаторам 3 и 4 напряжения соответственно первого и второго генераторов, измерительный преобразователь 5 действующего значения синусоидального напряжения, включенный на разность мгновенных значений контролируемых напряжений, фазоповоротный блок 6, которьй подключен к трансформатору 3 напряжения первого генератора,, измерительный преобразователь 7 действующего значения синусоидального напряжения, включенный на разность мгновенных значений сдвинутого на угол ТГ/2 первого и второго контролируемых напряжений, решающий блок 8, соединенный с выходами всех изме1рительных преобразователей.

Синусоидальное напряже}ше первого генератора U с вторичной обмотки трсчнсформатора 3 напряжения подается на входы измерительного преобразователя 1 напряжения и фазоповоротного блока 6. С помощью фазоповоротного блока 6 напряжение первого генератора и сдигается на угол ТТ/2 в сторону опережения. При этом величина выходного напряжения фазоповоротного блока 6 Uj остается равной величине входного напряжения U,. Напряжение второго генератора с вторичной обмотки трансформатора 4 напряжения и подается на вход измерительного преобразователя 2. На вход измерительного преобразователя 5 подается разность мгновенных значений напряжений вторичных обмоток трансформаторов напряжения U , а на нход преобразователя 7 - разность мгновенных значений сдвинутого на угол первого и другого контролируемого напряжений U .

Выходные сигналы указанных лреобразователей, представляющие в некором масштабе действующие значения измеряемых напряжений, поступают на вход решающего блока 8. Решающий блок 8 по значениям поступающих на его вход сигналов производит вычисление разности фаз в соответствии с формулой

S sig lU Uj-U larccos

где и и и соответственно действующие значения первого и второго сигналов;

и

-действующее значение

12 разности мгновенных значений контролируемых сигналов;

и

-действующее значение

33 разности мгновенных значений сдвинутого на угол 11/2 и другого контролируемого сигналов.

Формула (1) является результатом решения двух треугольников (фиг. 1): первого, образованного векторами обоих сигналов и,| и U и вектором разности мгновенных значений этих сигналов , и второго, образованного векторами сдвинутого первого сигнала надгол ТГ/2 (в сторону опережения) и J и другого контролируемого 5 сигнала U, а также вектором разности из мгновенных значений U,,.,. Стороны указанных треупольников равны длинам соответствующих векторов и представляют собой действуюр ие значения сигналов: U, U , U

В результате решения угольника, стороны котор действуюЕр1Ми значениями

и

и и. определяют г i-i ности фаз

(Oi|(5UTT)

(.) 3 Из второго треугольника, стороны которого являются действующими знач ниями сигналов Uj, U.J- и U ,3 опред ляют знак разностифаз, учитывая пр этом следующее. Если угол между век торами сдвинутого первого на IT/2 в сторону опережения U и другого контролируемого U сигналов cL удов летворяет условию /2, то разностэ фаз с находится в диапазоне О 5 тт и считается положительной (S О, фиг. IQ). Если же угол ot удовлетворяет условию F/2 ct.T(f то разность фаз принадлежит диапазону - О и считается отрицательной (8 О, фиг. 15). На ос новании изложенного формула для опр деления знака разности фаз может быть записана в виде sign 8- sign(cosot) (3) Из треугольника, образованного векторами сигналов U и U, дует COS ot Учитывая, что 2 О и U U выражение для определения знака раз ности фаз имеет вид

и,) (5)

sign 5 sign (U . Таким рбразом, формула (1) получается в. результате объединения формул (2) и (5) в одно математическое выра-35 жение.

К непосредственно используемым параметрам для определения разности фаз по формуле (1) относятся действующие значения контролируемых сигна 0 лов и и Ug , действукнцее значение разности их мгновенных значений Ц

де и,, Uj соответственно значения первого и второго сигналов;

значение разности мгно12венных значений контролируемых сигналов;

и значение разности мгногавенных значений сдвинутого на угол ТТ/2 и другого контролируемого сигналов. 20 и действующее значение разности сдвинутого на угол ТТ/2 (в сторону опережения) и другого контролируемого сигналов и которые измеряются с помощью устройств, реагирующих на действуюгцие значения. Формула изобретения Способ определения разности фаз двух синусоидальных сигналов, заключающийся в том, что вьиеляют разность их мгновенных значений, измеряют значение этой разности и значения обоих сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений разности фаз до 2|Т , дополнительно сдвигают первый сигнал на угол ТГ/2 (в сторону опережения), вьщеляют разность мгновенных значений сдвинутого и второго сигнала, измеряют значение этой разности и определяют разность фаз о по формуле 5 f.sign (U/+ - иД) arccos и: - и 2 и, и.

Изобретение относится к электротехническим измерениям, в -частности к измерениям разности фаз. Целью изобретения является расширение диапазон измерения разности фаз до 2 ТГ . Для достижения этой цели способ предусматривает дополнительный сдвиг первого сигнала на угол IT/2 в сторону опережения, вьщеления разности мгновенных значений сдвинутого и второго сигналов, измерение значения этой разности и определение разности фаз по формуле, приведенной в описании изобретения. Устройство, реализующее способ, содержит измерительlibie преобразователи 1 и 2 действующих значений синусоидального напряжения, трансформаторы 3- и 4 напряже- . ния, измерительный преобразователь 5 действующего значения синусоидального напряжения, фазовращатель 6, с измерительШй преобразователь 7 действующего значения синусоидального напряжения, решакщий блок 8. Способ позволяет производить измерение разности фаз от О до 2Я , т.е. во всем диапазоне возможных значений. Это обеспечивает расширение области его использования. 2 ил. ю ел оо lN5