Устройство для получения амплитудно-частотных характеристик электроэнергетических объектов Советский патент 1987 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для определения амплитудно-частотных характеристик объектов, находящихся в процессе нормального функционирования.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и определение амплитудно-частотных характеристик электроэнергетических объектов без нарушения режима их нормального функционирования.

На . фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2-5 - диаграммы напряжений в различных точках устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 перестраиваемой частоты, исследуемый четырехполюсник 2, коммутатор 3 и аналого- цифровой преобразователь 4, а также последовательно соединенные первьй сумматор 5, второй сумматор 6, цифровой делитель 7 кодов, индикатор 8 результата и частоты, а также блок 9 управления, первый и второй регистры 10 и 11, первую и вторую клеммы 12 и 13 для подключения исследуемого объекта. Генератор 1 перестраиваемой частоты вьшйлнен в виде управляемого генератора 14, вход которого соединен с выходом блока 15 задания закона управления частотой. Кроме того, устройство содержит генератор 16 стабильных импульсов, первый 17 и второй 18 счетчики, дешифратор 19 и последовательно соединенные третий сумматор 20 и запоминающий блок 21.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый генератор 14 и блок 15 задания закона управления частотой выполнены по схеме интерполирующего функционального преобразователя.

Управляемьш генератор 14 формирует посылки возмущающего сигнала

и

ВХ

приведенные на фиг. 26. Закон

дает сигналы с частотой F. 2

14

, где F. - частота сигнала управления.

Блок 9 управления представляет собой счетчик с логическими элементами

изме гения частоты возмущающего сигнала в посылке приведен на фиг.2а. Генератор 14 выдает импульсные сигналы с частотой. Р 2 на выходе 31 и с час- тотей Fj2 на выходе 22, где Fi - частота возмущающего сигнала в каждом периоде. Блок 15 на выходе 23 вы0

5

0

5

0

5

0

на входе и дешифратором на выходе. Временные диаграммы работы блока 9 приведены на фиг. 4 и 5. На вход блока 9 поступают сигналы с выхода 22 генератора 14, а во время паузы (фиг. 4б) - с выхода 23 блока 15.

Электронный коммутатор 3 предназначен для подключения на вход аналого-цифрового преобразователя возмущающего или выходного сигналов. Сигнал управления коммутатором поступает с выхода 24 блока 9 управления (фиг. 4е).

Аналого-цифровой преобразователь 4 осуществляет преобразование мгновенных значений возмущающего и выходного сигналов, поступающих на него в цифровую форму. Команда на преобразование поступает с выхода 25 блока 9 управления (фиг. 4д).

Сумматор 20 предназначен для получения за все посылки синфазных- сумм

дискретных значений возмущающего

(1 входного сигнала ГА , где i 1 1 -

номер посылки, р - номер измерения в периоде (фиг. За) синфазных сумм дискретных значений постоянной составляющей, .измеренной

h

В паузах Z А , где т - количество

1 ii

IT

измерений, (фиг. 2в), и синфазных сумм дискретных значений выходно- п

5 го сигнала 1 А. , где j - количество

Ui

периодов возмущающего сигнала в посылке, (фиг. 2в). На первый вход 26 сумматора 20 последовательно

0 поступают с выхода аналого-цифрового преобразователя 4 измеренные значения ,V бхпр ыр и ВТОРОЙ вход 27 сумматора 20 поступают из запоминающего блока 21 соответствующие суммы, измеренные в предшествующие посылки

п-1 и- 1 hjj

ii- tl exMP X- vjp

i--1 1-.1. 1--1

Команды на суммирование-поступают из блока 9 управления (фиг. 4д).

Запоминающий блок 21 хранит знача-

Пh

ния синфазных сумм 5А. , А 1 1

exiif

55

А.; -, поступающих из сумматора 20,

1 1

up

Счетчик 18 с дешифратором 19 управляет работой запоминающего блока 21. На вход счетчика поступают импульсы с выхода 28 блока 9 управления. Дешифратор 19 осуществляет выборку

из запоминающего блока 21 и передачу в сумматор 20 для суммирования соответствующих значений синфазных сумм

-

Г А

1-1

1 P l f - f

и

Сумматор 5 предназначен для получения среднего за все посылки значения постоянной составляющей, полученной в паузах 1 h

iViIr, суммы модулей за первые периоды дискретных значений возмущающего сигнала

i; и

B IIIlA,,p

Р 1 i i И для получения дискретных значении

сигнала реакции

и

Cjp J/,jp-Un.c,- .

Сигнал управления сумматором 5 поступает с выхода. 28 блока 9 управления в последней посылке (фиг.Зд). В регистре 10-хранится среднее за все посыпки значение постоянной составляю щей UOQCT которое определяется в сумматоре 5. Значение U -i в дополнительном коде поступает на второй вход 29 сумматора 5. Запись значения осуществляется в конце паузы послед- ней посылки по команде из блока 9 управления (фиг. 5ж).

В регистре 11 хранится значение В, которое записывается в регистр I1 с первого выхода 30 сумматора 5 после первого периода последней посылки по команде, поступающей из блока 9 управления (фиг. 5з).

Сумматор 6 предназначен для получения суммы модулей дискретных значе- НИИ сигнала реакции за j-й период

к возмущающего сигнала 51 С. . Суммиро

jp

ванне осуществляется в последней посылке по командам из блока 9 управле- ния (фиг, 5). Делитель 7 осуществляет

деление в цифровом виде суммы С

J г

Р;-- поступающей с выхода сумматора о на

значение В, поступающее с вьпсода ре- гистра 11. Команда на деление поступает в конце каждого периода последней посылки с выхода 31 блока 9 управления (фиг. 5и). Результатом деления является текущее значение АЧХ Rj(tv.

Генератор 16 предназначен для генерирования импульсов стабильной частоты .

о

Q

5

Q

5

Счетчик 17 предназначен для определения частоты в каждом периоде возмущающего сигнала. На разрешающий вход счетчика 17 в последнюю посылку поступает сигнал с выхода 32 генератора 14, который по длительности равен текущему периоду возмущающего сигнала, а на счетный вход 33 счетчика 17 поступают импульсы стабильной частоты с генератора 16. В конце каждого периода возмущающего сигнала на выходе счетчика 17 образуется код N,, пропорциональный частоте этого периода. Счетчик 17 устанавливается в О в конце каждого периода по команде с выхода 31 блока 9 управления (фиг. 5и), которая поступает на управляющий вход счетчика 17.

В индикаторе 8 результата и частоты хранятся дискретные значения АЧХ Rj(a)), поступающие в каждьй период последней посылки возмущающего сигнала с выхода делителя 7 и дискретные значения кода частоты, поступающие от счетчика 17. Команды на запись в индикатор 8 поступают каждый период последней посьшки с выхода 31 блока 9 управления (фиг. 5и). На выходе 34 индикатора 8 имеем последовательность дискретных значений АЧХ R (), а на выходе 35 - последовательность дискретных значений кода И- , пропорциональт-ых частоте tA)j, соответствующих R;((A)).

о

Последовательность работы устройства следующая.

С выхода генератора перестраиваемой частоты 14 на вход исследуемого объекта 2 поступают посылки возмущающего сигнала (фиг. 26) с постоянной амплитудой и частотой, меняющейся по линейному закону. При этом амплитуду возмущающего сигнала задают такой, чтобы реакция объекта на этот сигнал не превышала уровень естественных флюктуации на выходе объекта,, Количество посылок задается в блоке управления, причем за п-1 посьтку осуществляется накопление сигналов, а в последней посьшке осуществляется обработка этих значений и вычисление амплитудно-частотной характеристики.

В начале каждой из п-1 посылок в паузе, которая равна 1/32 длительности сигнала управления, на вход аналого-цифрового преобразователя 4 подключается выходной сигнал и осуществляются 32 измерения и преобразования. в цифровую форму значения этого сигнала А . , (). Для определения постоянной составляющей каждое измеренное значение А поступает в сумматор 20, где суммируется с накопленными за предыдущие посылки значеП-) .

ниями А .

тП

в. первый период каждой из п-I посылок коммутатор 3 подключает на вход аналого-цифрового преобразователя возмущающий сигнал. Аналого-цифровой преобразователь 64 раза осуществляет

i

10

получается сдвигом вправо на пять разрядов накопленного значения сумматора. После деления значение U поступает в регистр 10 и используется для вычисления дискретных значений сигнала реакции.

За первый период последней посьш- ки в сумматоре образуется сумма

6А п-1

,Z:/A,,,,p.

6Х ПР

i-1

которая в конце первого периода поступает в регистр 1 с первого выхода 30 сумматора 5 и используется для

измерение за этот период, через рав- 5 вычисления амплитудно-частотной ханые его доли измеряют мгновенные зна- рактеристики.

чения возмущающего сигнала А - рДалее за каждый последующий период последней посылки в сумматоре 5 вычисляются дискретные значения сиг- 2Q нала реакции

п -1

С .

1-1 Из запоминающего блока 21 значе-D/v I I г

(фиг. За. Эти значения поступают в сумматор .20,. где они синфазно суммип-1

руются со значениями А , где

.

С второго периода каждой из п-1 .посылок коммутатор подключает на вход аналого-цифрового преобразователя 4 выходной сигнал. В каждый j-й период i-й посылки через равные доли j-ro периода осуществляется измерение мгновенных значений выходного сигнала

п-1

ния у А 25 h

36 сумматора 5,

UP

поступают на первый вход а значение

дополнительном коде поступает на второй вход 29 сумматора 5 из регистра 10. С первого выхода сумматора 5 (фиг. 2в). Каждое из этих значе- зо ДУЛи значений поступают в сумматор б, где за каждый п.ериод форминий поступает в сумматор 20, где син- фазно суммируется со значениями сумм

h- f

Zr А .jp , накопленных за предьщущие

посылки.

После .п-1 посылки в запоминающем

блоке 21 хранится 32 значения сумм

n-l, гл-1

А. , 64 значения сумм g,ip

i 1Ivl i41

и m значении сумм „.

В последнюю посылку на аналого-цифровой преобразователь 4 не поступают команды на преобразование и блок не

руется сумма 64

ICjpl, - . которая поступает на первый вход 37

35 делителя 7. На второй вход 38 делите ля 7 поступает из регистра 11 значение В. На выходе делителя 7 получаются дискретные значения амплитудно- частотной характеристики ), ко40 торые поступают на первьш вход индикатора 8 результата и частоты.

На второй вход индикатбра 8 с выхода счетчика I7 поступает код N., пропорциональный частоте текущего пеНа второй вход индикатбра 8 с выхода счетчика I7 поступает код N., пропорциональный частоте текущего пеиз запоминающего блока 21 последовательности накопленных за п-1 посылку значений сумм

h-i п-1 . ГА

п

т-1

ехир

и

осуществляет преобразований сигналов. Блок 9 управления открывает вход сум- 45 риода. В конце последней посылки в матора 5 и на него начинают поступать регистрах хранения индикатора 8 ре- :

зультата и частоты образуется m пар

значений R: (оЗ) и К- . Эти значения

J J

можно использовать для визуального 50 (Наблюдения амплитудно-частотной ха- рактеристики с помощью двух цифро- аналрго вых преобразователей и двух- координатного графопостроителя или . использовать для расчетов на ЦВМ в 55 задачах управления или идентификации. Форму л а изобретения

Устройство для получения амплитудно-частотных характеристик электроэнергетических объектов, содержа / ГА- с, 1JP

За время паузы в сумматоре накапзг п-1 ливается сумма А

ги i-1

Значение постоянной составляющей J 32 п-1

if

и

пост

3-2 П 2--1 i-l

получается сдвигом вправо на пять разрядов накопленного значения сумматора. После деления значение U поступает в регистр 10 и используется для вычисления дискретных значений сигнала реакции.

За первый период последней посьш- ки в сумматоре образуется сумма

6А п-1

,Z:/A,,,,p.

6Х ПР

i-1

п-1

ния у А h

36 сумматора 5,

UP

поступают на первый вход а значение

дополнительном коде поступает на второй вход 29 сумматора 5 из регистра 10. С первого выхода сумматора 5 моДУЛи значений поступают в сумматор б, где за каждый п.ериод формируется сумма 64

ICjpl, - . которая поступает на первый вход 37

делителя 7. На второй вход 38 делителя 7 поступает из регистра 11 значение В. На выходе делителя 7 получаются дискретные значения амплитудно- частотной характеристики ), которые поступают на первьш вход индикатора 8 результата и частоты.

На второй вход индикатбра 8 с выхода счетчика I7 поступает код N., пропорциональный частоте текущего периода. В конце последней посылки в регистрах хранения индикатора 8 ре- :

щее последовательно соединенные генератор перестраиваемой частоты, клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, коммутатор и аналого-цифровой преобразователь, а также последовательно соединенные первый и второй сумматоры, цифровой делитель кодов и индикатор результата и частоты, а также блок управления, первый и второй регистры, последовательно соединенные генератор импульсов и счетчик, при этом управляющие входы коммутатора, аналого-цифрового преобразователя, двух сумматоров, цифрово- 15 подключен к управляющему входу ана- го делителя кодов, двух регистров, счетчика, индикатора,подключены к соответствующим выходам блока управлого-цифрового преобразователя, а входы счетчика подключены к соответствующим выходам блока управления.

ления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные с выходом аналого-цифрового преобразователя третий сумматор и запоминающий блок, а также последовательно соединенные второй счетчик и дешифратор, выход которого соединен с управляющим входом запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу первого и третьего сумматоров, при этом управляющий вход третьего сумматора

подключен к управляющему входу ана-

лого-цифрового преобразователя, а входы счетчика подключены к соответствующим выходам блока управления.

Ajjp Aff

yvWwWv -Al

«

rJV VwvvVA ллЛMVИ/

1г.

w

ijp

Фиг. 2

Изобретение относится к технике измерений и позволяет определять амплитудно-частотные характеристики электроэнергетических объектов без нарушения режима их нормального функционирования. Устройство содержит генератор 1 перестраиваемой частоты, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, .сумматоры 5 и 6, цифровой делитель 7 кодов, индикатор 8 результата и частоты, блок 9 управления, регистры 10 и 11, блок 15 задания закона управления частотой, генератор I6 стабильных импульсов и .счетчик 17. В устройство введены счетчик 18 и дешифратор 19, служащие для управления работой запоминающего блока 21. При этом дешифратор 19 осуществляет выборку из запоминающего блока 21 и передачу в сумматор 20 соответствующих значений синфазных сумм. Сумматор 20 предназначен для получения за все посылки синфазных сумм : дискретных значений возмущающего входного сигнала, синфазных дискретных значений постоянной составляющей, измеренной в паузах, и синфазных сумм дискретных значений выходного сигнала. 5 ил. . (Л 00 05 со 00 00