Устройство для определения напряжения прямой и обратной последовательностей Советский патент 1989 года по МПК G01R29/16 

1

Изобретение относится к информационно-вычислительной технике и может быть использовано в качестве быстродействующего датчика напряжений прямой и обратной последовательностей трехфазной промышленной сети для контроля неснмметрии напряжения, а также построения систем оптимизации качества электроэнергии.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение стабильности его показаний при отклонении частоты и и искажении формы кривой контролируемого напряжения.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2-5 - схемы его элементов.

Устройство содержит три блока 1-3 преобразования переменного напряжени в постоянное, инвертирующие сумматоры 4-9, инвертирующие формирователи 10-12 модуля, причем вход первого блока 1 преобразования подключен к фазе А, вход второго блока 2 преобразования подключен к фазе В, вход третьего блока 3 преобразования подключен к фазе С, первый выход первого блока 1 соединен с первыми входами первого 4, третьего 6 и четвертого 7 сумматоров, первый выход второго блока 2 соединен с вторыми входам первого 4 и третьего 6 и первым входом пятого 8 сумматоров, первый выхо третьего блока 3 соединен с третьим входом первого 4 и вторыми входами четвертого 7 и пятого 8 сумматоров, второй выход первого блока 1 соединен с вторым входом второго 5 и третьим входом пятого 8 сумматоров, второй выход второго блока 2 соединен с третьим входом второго 5 и третьим входом четвертого 7 сумматоров, второй выход третьего блока 3 соединен с четвертым входом второго 5 и третьим входом третьего 6 сумматоров, выход первого сумматора 4 соединен с первым входом второго сумматора, выход которого образует первый выход устройства} выходы третьего, четвертого и пятого сумматоров 6-8 через формирователи 10-3 2 модуля соединены с входами четвертого сумматора 9, выход которого образует второй выход устройства.

Блоки 1-3 преобразования идентичны и каждый из них содержит объединенные между собой и соединенные с входом блока нуль-орган 13, вход первого идеального диода 14 и вход второго идеального диода 15, выход первого идеального диода 14 через первый интегратор 16 соединен с входом первого блока 17 выборки- хранения (БВХ), выход которого соеди0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нен с первым выходом блока,выход второго идеального диода 15 соединен через второй интегратор 18 с входом второго БВХ 19 выход которого соединен с вторым выходом блока преобразования, выход нуль-органа 13 соединен с инверсным входом первого одновибратора 20 и прямым входом второго одновибратора 21, выход которого соединен с управляющим входом второго БВХ 19 и инверсным входом третьего одновибратора 22, выход которого соединен с входом сброса второго интегратора 18, выход первого одновибратора 20 соединен с управляющим входом первого БВХ 17 и инверсным входом четвертого одновибратора 23, выход которого соединен с входом - сброса первого интегратора 16.

Формирователи 10-12 (фиг.2) модуля идентичны и каждый из них содержит объединенные входами между собой и соединенные с входом формирователя модуля инвертор 24 и третий идеальный диод 25, выход которого объединен с выходом четвертого идеального диода 26 и соединен с выходом формирователя модуля, выход инвертора 24 соединен с входом четвертого идеального диода 26.

Первый идеальный диод 14 (фиг.З) содержит соединенный неинвертирующим входом с входом первого идеального диода 14 первый операционный усилитель 27, выход которого соединен с анодом первого диода 28, катод которого соединен с выходом первого идеального диода 14 и с инвертирующим входом первого операционного усилителя 27.

Второй 15, третий 25 и четвертый 26 идеальные диоды (фиг.4) идентичны и каждый из них содержит соединенные неинвертирующим входом с входом идеального диода второй операционный усилитель 29, выход которого соединен с катодом второго диода 30, анод которого соединен с выходом идеального диода и с инвертирующим входом второго операционного усилителя 29.

На фиг.5 приведена схема интеграторов 16 и 18. Схема содержит операционный усилитель 31, первьй резистор 32, второй резистор 33, коммутатор 34, конденсатор 35. Интеграторы 16 и 18 имеют информационные входы; выходы и входы сброса. При нулевом напряжении на входе на выходе интегратора накапливается интеграл напряжения, приложенного к входу При единичном напряжении на входе коммутатор 34 открывается, в результате чего конденсатор 35 разряжается до нуля. Коэффициенты передачи по третьим входам третьего, четверто го и пятого сумматоров 6-8 равняются двум, коэффициенты передачи по остальным входам третьего, четвертого и пятого сумматоров 6-8 и всем входам первого сумматора 4 равняются единице. Коэффициенты передачи второго и четвертого сумматоров 5 и 9 могут равняться единице или, для удобства масштабирования измеряемых величин, отличаться от нее.

Устройство входами блоков 1-3 подключается к фазам А, В, С контролируемой сети. Каждый из блоков 1-3 измеряет среднее значение переменного напряжения своей фазы за полпериода, причем на их первых выходах появляются положительные напряжения, измеренные в течение положительных полуволн фазных напряжений, а на вторых выходах - отрицательные напряжения, измеренные в течение отрицательных полуволн. Например, блок работает следующим образом. При появлении в момент времени положительной полуволны напряжения фазы А через диод 14 начинает интегрировать входной сигнал интегратор 16, выходное напряжение которого в первоначальный момент времени было равно нулю. В момент времени также срабатывает нуль-орган- 13, выходное напряжение которого становится равным нулю.

После окончания полупериода выходное напряжение интегратора 16 пропорционально среднему значению напряжения фазы А

Til

и,е ид j uA(t)dt,

(1)

где Т - длительность периода напряжения сети.

В момент времени нуль-орган отпускает,, запуская при этом одновиб- ратор 20, который своим коротким импульсом открывает вход БВХ 17 и осуществляет перезапись в него информации с выхода интегратора 16.

Заканчиваясь, импульс одновибра- тора 20 запускает одновибратор 23, который своим выходным импульсом обнуляет содержимое интегратора 16.

781616

Чтобы снизить пот решность интегратора 16 из-за смещения нуля операционного усилителя, на котором он выполнен, длительность импульса одно- вибратора 23 задается равной 9 мс, т.е. 90% длительности полупериода напряжения сети. В следующем периоде повторяется аналогичная операция: 10 в течение положительной полуволны

интегратор 16 накапливает информацию, которая по окончании полупериода переписывается в БВХ 17, после чего интегратор 16 подготавливается к

15 следующему циклу. Выходное напряжение БВХ 17 положительно, в дальнейшем будем его обозначать U..

Аналогично работает второй канал блока 1, состоящий из второго идеаль20 ного диода 15, интегратора 18, второго БВХ 19, второго одновибратора 21, третьего одновибратора 22: в течение отрицательной полуволны ннтег- ратор 18 накапливает информацию, ко25 торая по окончании периода одновиб- ратором 21 перезаписывается в БВХ 19. после чего одновибратором 22 интегратор 18 подготавливается к следующему циклу.

30 Напряжение второго выхода блока 1 отрицательно, оно равно т

UA.B UAU)dt. (2) m

35 Точно также работают блоки 2 и 3 устройства, осуществляя преобразования переменного напряжения фаз В и С в постоянные напряжения UBJ., Ь в 0, , Uc О, пропорциональ- 40 ные среднему значению измеряемых напряжений.

На выходе инвертирующего сумматора 4 в любой момент времени имеется 45 напряжение

U4 -(UA+ + Uft + Uc+). (3)

Выходное напряжение инвертирующего сумматора 5 Пропорционально напря- 50 жеиию прямой последовательности трехфазной сети

и5 к, ид +ив +ис+- (иА +ив. +ис. )

К„ U,,(4)

се где К,, К.,, - постоянные коэффициенты пропорциональности. Выходное напряжение сумматора 9 пропорционально напряжению обратной последовательности трехфазной сети

--4L.uA++U +2Ue.|+|UA+

+2UeJ + fuB;+Uc++2Uft |ЈK71Uu где K2, К

+UC,+

(5)

la

- постоянные коэффициенты пропорционально ти.

Формула изобретения

1.Устройство для определения напряжения прямой и обратной последовательностей, содержащее сумматоры, отличающееся тем, что,

с целью упрощения устройства и повышения стабильности его показаний при отклонении частоты и искажении формы кривой контролируемого напряжения, в него введены три блока преобразования переменного напряжения в постоянное, три инвертирующих формирователя модуля, а. сумматоры выполнены инвертирующими, причем вход первого блока преобразования подключен к фазе А, вход второго блока преобразования подключен к фазе В, вход третьего блока преобразования подключен к фазе С, первый выход первого блока преобразования соединен с первыми входами первого, третьего и четвертого сумматоров, первый выход второго блока преобразования соединен с вторыми вхо- дами первого, третьего и первым вхо- дом пятого сумматоров, первый выход третьего блока преобразования соеди нен с третьим входом первого и вторыми входами четвертого и пятого сумматоров, второй выход первого блока преобразования соединен с вторым входом второго и третьим входом пятого сумматоров, второй выход второго блока преобразования соединен с третьим входом второго и третьим входом четг- вертого сумматоров, второй выход третьего блока преобразования соединен с четвертым входом второго и третьим входом третьего сумматоров, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является первым выходом устройства, выходы третьего, четвертого, пятого сумматоров через соответственно первый, второй и третий формирователи модуля соединены с первым, вторым и третьим входами четвертого сумматора, выход которого является вторым выходом устройства.

2.Устройство по п.отличающееся тем, что, блок пре

5

10

15

81618

образования переменного напряжения в постоянное содержит объединенные между собой и соединенные с входом блока нуль-орган, вход первого идеального диода и вход второго идеального диода, выход первого идеального диода через первый интегратор соединен с входом первого блока выборки-хранения, выход которого соединен с первым выходом блока преобразования, выход второго идеального диода соединен через второй интегратор с входом второго блока выборки-хранения, выход которого соединен с вторым выходом блока преобразования, выход нуль-органа соединен с инверсным входом первого одно- вибратора и прямым входом второго одновибратора, выход которого соединен с управляющим входом второго блока выборки-хранения и инверсным входом третьего одновибратора, выход которого соединен с входом сброса второго интегратора, выход первого одновибратора соединен с управляющим входом первого блока выборки- хранения и инверсным входом четвертого одновибратора, выход которого соединен с входом сброса первого интегратора.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т- личающееся тем, что формирователь модуля содержит объединенные входами между собой и соединенные с входом формирователя модуля инвертор и третий идеальный диод выход которого объединен с выходом четвертого идеального диода и соединен с выходом формирователя модуля, выход инвертора соединен с входом четвертого идеального диода.

20

25

30

35

40

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что первый идеальный диод содержит соединенный неинвертирующим входом с входом первого идеального диода первый t операционный усилитель, выход которого соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с выходом первого идеального диода и инвертирующим входом первого операционного усилителя.

5.Устройство по пп. 1-4, о т л и- чающееся тем, что второй, ( третий и четвертый идеальные диоды идентичны и каждый из них содержит соединенные неинвертирующим вхо-ода, анод которо: о соединен с выходом с входом идеального диода вю-дом идеапьного диода и инвертирую- рой операционный усилитель, выход ко-щим входом второго операционного уси- торого соединен с катодом второго ди-лителя.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может использоваться в качестве датчика напряжений прямой и обратной последовательностей трехфазной промышленной сети для контроля несимметрии напряжения, а также построения систем оптимизации качества электроэнергии. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение стабильности его показаний при отклонении частоты сети и искажении формы кривой контролируемого напряжения. В устройстве, содержащем сумматоры, новым является то, что оно дополнительно содержит три блока преобразования переменного напряжения в постоянное, три инвертирующих формирователя модуля, причем вход первого блока подключен к фазе А, вход второго блока подключен в фазе В, вход третьего блока подключен к фазе С. Первый выход первого блока соединен с первыми входами первого, третьего и четвертого сумматоров, первый выход второго блока соединен с вторыми входами первого, третьего и первым входом пятого сумматоров, первый выход третьего блока соединен с третьим входом первого и вторыми входами четвертого и пятого сумматоров, второй выход первого блока соединен с вторым входом второго и третьим входом пятого сумматоров, второй выход второго блока соединен с третьим входом второго и третьим входом четвертого сумматоров, второй выход третьего блока соединен с четвертым входом второго и третьим входом третьего сумматоров, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является первым выходом устройства, выходы третьего, четвертого и пятого сумматоров через формирователи модуля соединены с входами шестого сумматора, выход которого является вторым выходом устройства. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

JR

UClrlW

Ui

то-п

W

сриг.З

Г

31

L..

Фиг4

№

35

гЩ

33

34

В

-о

фиг.5