Образцовый преобразователь мощности в частоту Советский патент 1990 года по МПК G01R21/00 

ел

с&

4ь

сп

СП

оо

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых преобразователей мощности в частоту, имеющих высокочастотный выход, частота на котором определяется уровнем активной мощности в исследуемой сети. Целью изобретения является повышение точности преобразования активной мощности в частоту. Устройство содержит преобразователь 1 мощности в код и первый накапливающий сумматор 2. В устройство введены счетчик 3, регистр 4, второй накапливающий сумматор 5, генератор 6, делитель 7 частоты, дифференцирующая цепь 8, элемент 9 задержки, триггер 10 и формирователь 11, а также новые функциональные связи. Высокочастотное тактирование накапливающего сумматора 5 и синхронизация преобразования частотной сети позволяют избежать неравномерности следования выходных импульсов и уменьшить погрешность дискретизации. 2 ил.

pi/г/

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых преобразователей мощности в частоту, имеющих высокочастотный выход, частота на котором определяется уровнем активной мощности в исследуемой сети.

Цель изобретения - повышение точности преобразования активной мощности в частоту.

На фиг„1 приведена блок-схема, образцового преобразователя мощности в частоту; на фиг. 2а,б,в,г приведены временные диаграммы сигналов напряжения, тока, соответствующая им кривая мгновенной мощности и сигнал на выходе первого накапливающего сумматора.

Образцовый преобразователь мощности в частоту (фиг.l) содержит преобразователь 1 мощности в код, первый накапливающий сумматор 2, счетчик 3, регистр 4, второй накапливающий сумматор 5, генератор 6,делитель 7 частоты, дифференцирующую цепь 8, элемент 9 задержки,триггер 10 и формирователь 11 .

Первый и второй входы преобразователя 1 мощности в код являются входными клеммами напряжения и тока об- разцовчэго преобразователя мощности в частоту. Выход преобразователя 1 мощности в код подключен к входу накапливающего сумматора 2, выход которого соединен с тактовым входом счетчика 3.. Выход счетчика 3 подключен к входу регистра 4, который выходом соединен с входом накапливающего сумматора 5, выход которого является выходом образцового счетчика электроэнергии Выход генератора 6 подключен к входу записи накапливающего сумматора 5 и через делитель 7 частоты и дифференцирующую цепь 8 - к входу записи регистра 4 и к .входу элемента 9 задержки, Выход элемента 9 задержки соединен с входом сброса счетчика 3 и с входом установки триггера 10, которьй выходом подключен к входам сброса накапливающего сумматора 2 и делителя 7 частоты.Первый вход преобразователя 1 мощности в код соединен с входом формирователя 11, выход которого соединен с вхдом сброса триггера 10.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы напряжения и тока поступают на первый и второй входы преобразователя 1 мощности в код со- ответственно. На выходе преобразователя 1 мощности в код формируются коды мгновенной мощности, пропорциональные произведению текущих значений напряжения и тока. Частота фор- мирования этих кодов намного превышает частоту входного сигнала,поэтому достигается высокая точность измерения текущего значения мощности в исследуемой сети. Далее коды мгно- 5 венной мощности поступают на вход накапливающего сумматора 2, в- результате чего на выходе последнего формируются импульсы переполнения, период следования которых определя- 0 ется текущим значением мгновенной мощности. При синусоидальной сЬорме входных сигналов напряжения и тока кривая мгновенной мощности представляет собой синусоиду удвоенной час- 5 тоты по сравнению с частотой входных сигналов, которая имеет постоянную составляющую, пропорциональную активной мощности в исследуемой сети. Поэтому период следования импуль- 0 сов переполнения с выхода накапливающего сумматора 2 не является пос-t тоянным.

Импульсы переполнения с выхода накапливающего сумматора 2 поступают с на тактовый вход счетчика 3, в котором происходит подсчет количества импульсов переполнения за определенный промежуток времени TH3W . Длительность интервала времени измерения 0 активной электроэнергии тиэм намного превышает период входных сигналов напряжения и тока и определяется периодом следования прямоугольных импульсов с выхода генератора 6 и ко- 5 эффициентом деления делителя 7 частоты. Импульсы с выхода генератора 6 поступают на вход делителя 7 частоты, на выходе которого формируется сигнал прямоугольной формы, период ef. которого существенно превышает период следования импульсов с выхода генератора 6. Далее этот сигнал поступает на вход дифференцирующей цепи 8, и на ее выходе формируются короткие импульсы, которые поступают на . вход записи регистра 4 и через эле- мент 9 задержки - на вход установки триггера 10 и вход сброса счетчика 3. В результате этого код NJ с вы5

5хода счетчика 3, представляющий со- бой количество активной электроэнергии за некоторый промежуток времени Ти$я t переписывается в регистр 4,после чего счетчик 3 сбрасывается в нуль импульсом с выхода элемента 9 задержки. Таким образом, на выходе регистра 4 циклически появляется код Np, пропорциональньй активной мощности в исследуемой сети,,

Период следования импульсов на выходе накапливающего сумматора 2 носит неравномерный характер. При появлении фазового сдвига между током и напряжением эта неравномерность резко увеличивается, что приводит к нестабильности кода Np при неизменных амплитудах входных сигналов, так как интервал Т цзм не кратен периоду входного сигнала и не синхронизирован с ним. Для устранения этого явления введены триггер 10 и формирователь 11, которые необходимы для синхронизации начала интервала времени Tui/ по положительному переходу через нуль сигнала напряжения.

Входной сигнал напряжения поступает на формирователь 11 t та результате чего на его выходе формируются короткие импульсы с периодом, равным периоду сигнала напряжения Эти импульсы поступают далее на вход сброса триггера 10, на вход установки которого приходят импульсы, определяющие окончание данного интервала времени ТЦЭА, . Таким образом, триггер 10 устанавливается в единичное состояние по окончании текущего интервала тнаА, и сбрасывается в ноль при первом же после этого положительном нуль-переходе входного сигнала напряжения. Выходной сигнал 1 на выходе триггера 10, поступая на входы сброса делителя 7 частоты и накапливающего сумматора 2,удерживает их в нулевом состоянии в течение промежутка времени, между окончанием интервала ТЦ1М и первым после этого переходом через нуль сигнала напряжения. После сброса триггера 1 0 в нулевое состояние на выходе накапливающего сумматора 2 вновь появляются импульсы переполнения, а на выходе делителя 7 частоты начинает формироваться следующий- интервал

М,«

645586

В результате такого функционирования схемы удается добиться высокой стабильности во времени кода Np та выходе регистра 4 при постоянных амплитудах и угле сдвига фаз между входными сигналами напряжения и тока. При этом код Wp представляет собой активную мощность в сети за д интервал времени ТЦЗА

t-Тняк

Np J IJ(t)i(t)dt,

1U3M t

где Np - код на выходе регистра 4;

15 Т«зм интервал времени измерения;

U(t) - входной сигнал напряжения; i(t) - входной сигнал тока. Кодовое значение мощности Np с

20 выхода регистра 4 поступает на вход накапливающего сумматора.5, на вход записи которого поступают импульсы высокой частоты с выхода генератора 6. При этом на выходе накапливающе25 го сумматора 5 появляются импульсы переполнения с высокой частотой,пропорциональной активной мощности электрической сети. Период следования этих импульсов является постоянным

30 в отличие от периода импульсов на выходе накапливающего сумматора 2, т.к. при заданных параметрах входных сигналов код Np практически не изменяется. Благодаря высокочастотному тактированию накапливающего сумматора 5 по входу записи частота на его выходе переполнения превышает частоту на выходе накапливающего сум- матора 2 в десятки раз.

4Q Таким образом, несмотря на то,что при синусоидальных входных сигналах напряжения и тока (фиг.2а,б) и соответствующей им кривой мгновенной мощности (фиг.2в) период импульсов на

-с выходе накапливающего сумматора 2 н,е является постоянным (фиг„2г),период импульсов на выходе накапливающего сумматора 5 постоянен, а частота их следования в несколько раз превышает

JQ частоту следования импульсов на выходе накапливающего сумматора 2,

Использование изобретения позволяет повысить точность преобразования мощности в частоту за счет устранения методической погрешности от не55

равномерности следования выходных импульсов и уменьшения погрешности дискретности. Поэтому изобрятение может применяться для измерения мощноети на коротких временных интервалах, в частности для поверки индукционных счетчиков электроэнергии. Поверка производится путем заполнения периода одного оборота дисков индукционного счетчика импульсами с выхода образцового преобразователя мощности в частоту, включенного, как -и поверяемый индукционный светчик электроэнергии, в цепь эталонного генератора синусоидального напряженияи тока. При этом наряду с повышением точности поверки достигается резкое уменьшение времени поверки по сравнению с методом поверки при помощи образцового, ваттметра и секундомера.

Формула изобретения

Образцовый преобразователь мощности в частоту, содержащий преобразователь мощности в код, первый и второй входы которого являются входными клеммами напряжения и тока, а выход подключен к входу первого накапливающего сумматора, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, .что, с целью повышеuli)

т

8

рМ

/

7

МИШИН МИИ1П1М

Фия.2.

Составитель С.Хромов Редактор М.Циткина Техред Л.ОлийНык Корректор Н.Ревская

Заказ 1157

Тираж 547

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

0

5

ния точности преобразователя, в него введены счетчик, регистр, второй накапливающий сумматор, генератор,делитель частоты, дифференцирующая цепь, элемент задержки, триггер и формирователь, причем выход генератора подключен к входу записи второго накапливающего сумматора и к входу делителя частоты, выход которого через дифференцирующую цепь соединен с входом записи регистра и с входом элемента задержки, выход которого подключен к входусброса счетчика и к входу установки триггера, выход которого соединен с входами сброса делителя частоты и первого накапливающего сумматора, первый вход преобразователя мощности в код через формирователь подключен к входу сброса триггера, выход первого накапливающего сумматора подключен к тактовому входу счетчика, выход которого соединен с входом регистра,которьй выходом подключен к входу второго накапливающего сумматора, выход которого является выходом образцового преобразователя мощности в частоту,.

/

XX

о

Подписное