Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код Советский патент 1991 года по МПК H03M1/50 

Фае. 1

Изобретение относится к цифровой лектроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных инормационных системах дня преобразова- кия и кодирования информации.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На фиг 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - JQ ункциональная схема блока обработки заполнения временных интервалов; на иг. 3 - временные диаграммы работы блока обработки и заполнения временных интервалов.15

Устройство (фиг. 1) содержит суматоры 1-4, источник 5 эталонного напряжения, компараторы 6-9, нуль- орган 10S умножитель 11 частоты, элемент И 12Э функциональный генератор 20 13 напряжения полупараболической формы, счетчик 14, триггеры 15 - 19, блок 20 обработки и заполнения временных интервалов и реверсивный счетчик 21 „25

Блок обработки и заполнения временных интервалов (фиг. 2) содержит элементы И 22 - 31, элемент И-НЕ 32, элементы И 33 - 35, элементы ИЛИ 36-40, элементы НЕ 41 и 42, триггер 43 и re-v 30 рератор 44 опорной частоты.

На фиг о 3 обозначены; 45 и 46 - апряжения на выходах генератора 4й и триггера 43} 47 - 50 - напряжения сответственно на первом, втором, третьем и четвертом входах блокад 51 - 65 - напряжения соответственно на выходах элементов 22,26,27,36,37,28,29, 30,31,38,39,32,40,33,34 и 35.

Устройство работает следующим об- ,д разом,

Суммы и разности преобразуемых сигналов UAc(t) , и;л(О, u8c(t), u-B(t) пропорциональных;линейным напряжениям дс и фазным токам измеряемой трехфазной цепи, по соответствующим шинам подаются на первые входы сумматоров на вторые входы которых от источника 5 поступает постоянное напряжение и$ смещения для получения однополяр- ных сигналов. На первых входах компараторов 6-9 действуют напряжения соответственно

50

U, UAc(t)+U, A(t)+U0} Uj, UBc(t)(t)+U0; Uj UAC(t)-UjA(t)+U0; U Uflc(t)-U;ft(t)+Ue.

На вторые входы компараторов 6-9 подается напряжение от функционального генератора 13, запускаемого выходным сигналом элемента 12 в моменты

ск

К Т

- М

Q 5

0 5

0

,д

дс

50

5

где Т - период измеряемого напряжения; М - число тактов измерения за период,

J ™ 1 Ј Ј , J . .

При поступлении сигнала Пуск на вход элемента 12 поступает разрешающий сигнал от триггера 19.

Первый же импульс от умножителя 11 через элементы 12 запускает функциональный генератор 13,

В течение шага квантования ut

Т

- на выходах триггеров 15-18 получаются импульсы соответствующих Тк , TKU т«з э тк). длительностей, равных интервалам времени между элементами запуска функционального генератора 13 и срабатывания компараторов 6-9 соот-; ветственно.

Эти сигналы подаются на входы блока 20 обработки и заполнения временных интервалов. В результате обработки получаются импульсы длительности

йтк ( ткг)-(т„3+ тч),

пропорциональной мгновенному значению мощности трехфазной цепи. Интервал времени &.ТК, К 1, М в блоке 20 подвергается число-импульсному кодированию заполнением их импульсами эталонной частоты f0.

| Результаты u N f0UTK число-импульсного кодирования временных интервалов UTj пропорциональны мгновенному значению мощности трехфазной цепи и в зависимости от знака этой мощности поступают на шину сложения или вычитания реверсивного счетчика 21„

Интегрирование выходных число-импульсных сигналов Д. N блока 20 за один период Т измеряемых сигналов, осуществляемое на реверсивном счетчике 21, дает код, эквивалентный активной мощности трехфазной электрической цепи.

Длительности входных сигналов триггеров 15-18 Тч, ТКг, Тк3, ТК4. определяются из условия динамической компенсации соответствующих напряжений и,(О, Ufc(t), u3(t) и ифи)

51621176

развертывающим напряжением полупараболической формы U (t)Kn лрГ от функционального генератора 13:

TK

-1- n2(t . v-i u, k

Ч

На выходах элементов 36 и 37 при этом формируются сигналы с длитель

ностью

- 14

;, 1 Kfc | и I L М -Чн Эти сигналы на элементах 28 и 30 заполняются импульсами частоты f0/2 с выхода триггера 430

Таким образом, используемый метод- суммирования временных интервалов сводится к следующему.

1) Логическим умножением сигналов

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, предназначено для преобразования активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код и позволяет повысить точность преобразования. В устройство, содержащее сумматоры 1-4, компенсаторы 6-9, триггеры 15, 16, 19, нуль-орган 10, умножитель 11 частоты, элемент И 12, счетчик 14, реверсивный счетчик 21, введены триггеры 17,18 функциональный генератор 13 напряжения полупараболической формы, g олок 20 обработки и заполнения временных интервалов. 1 з„п. ф-лы, 3 ил.

где К - коэффициент развертывающего

напряжения.

С учетом того, что мгновенное значение мощности трехфазной цени определяется в виде

HtK)uAc(4

и

iA

+ u6c(tk) и

(t,) + ift Ц).

получим

UNK f0-UTK -|°- P ((:) +

+ )

С учетом того, что вторая слагаемая в правой части этого выражения гармоническая, к концу периода Т на реверсивном счетчике накапливается число, пропорциональное активной мощности трехфазной цепи:

NЈ

|

м

4 fc

М

z: й«к Кр-р,

. - I

где К ГРТ коэффициент пропориио- п нальности.

Принцип работы блока 20 заключает- ся в следующем.

При подаче сигналов 47-50 (ТК( . т Kg. TKi на соответствующие входы блока 20 на выходах элементов 22 и 26 формируются сигналы, длительность каждого из которых соответствует длительности короткого из входных импульсов в силу операции логического умножения (фиг о 3, сигналы 51 и 32). Эти сигналы с помощью элементов 29 и 31 заполняются импульсами частоты f0 генератора 44. Импульсы генератора 44 поступают также на вход триггера 43 для деления частоты на 2,

длительностей Тк и Тк

Т к3 и Тн

определяются интервалы времени их совпадения и отрезки времени совпадения

5 заполняются импульсами частотой fo, что равносильно двукратному значению частоты f0/2. При этом количество пм пульаов на выходах элементов И 31 соответствует (для указанных на времен0 ных примерах взаимного расположения импульсов):

fo

ND20M3 TK (

fc 2

KI

)

ND20.5 1Ц

fo 2

3

Јо

2

0

2) Поскольку5 речь идет о суммировании временных интервалов счетным методом, интервалы времени { Т «| - Т)

Т.,

- Т

КЪ соотвстствуюиц:с в рассматриваемом примере длительностям разности ТКг- Tk( и Tk.- TKj логически умножаемых сигналов (остаткам дш тельностеи импульсов бопыпеи рротяхгч- 5 ности Т и Т % 4 соответственно, должны быть заполнены импульсами частоты, меньшей в два раза (по сравнении с интервалом их соппаленпя), тге„ Г0/, Так5 заполнив интервалы времени

Ту, и Т имп ьсамк триггера 43 нмеем:

0

Tt-2

(Т - Т V (-1vn Xi 1

Чц

«

N

fo

(ТК - ТХа)--.

I 20, (4

Далее задача сводится к определению суммарных чисел М-р 20 1 + KD го 1 и

Nnmi5+ Ns 2D, 14 что Равносильно суммированию временных интервалов IK + . + ЧЧ и Т „5+ Тц.

С этой целью и исходя из того, что последовательности импульсов 55 и 56 (или 57 и 58) не совпадают во времени, с помощью соответствующих элементов 38 и 39 получаем:

NH20.rj +

N

И 10. 12

2 Т 1«- + it, 2

+ TKft-V Г Г TK,+ V; N3)eO,17 ,(S N2 20,14. KjY +

+ TK4-V Г

Далее для получения числового эквивалента интервала времени &Tk (1 + Тц4) - (Tk3+ T), пропорционального мгновенному значению мощности, последовательности импульсов 59 и 60 подаются на входы логической цепочкиsсостоящей из элементов 32,40,и 33,причем элемент 32 контролирует случаи совпадения или несовпадения входных импульсовэ вырабатывая при совпадении О, а при несовпадении элемент 40 контролирует наличие поступления импульсов с того или иного входа (или с обоих входов одповременно)5 элемент 33 повторяет при этом выходные импульсы элементов 38 и 39 э кото- рые не совпадают по времени.

Таким образом, на выходе логической цепочки 32 s 40 и 33 получается последовательность импульсов &NK

e %J20.6

Однако, исходя из того, что при

численном интегрировании результатов цифровых измерений мгновенного значения мощности должен быть контролирован их знак, необходимо присвоение числу &.NK знакового признака, С это целью используются элементы 34 и 35 ч причем элемент 34 фиксирует случай совпадения выходных импульсов элементов 38 и 39, что соответствует положи тельному знаку мгновенной мощности, и поэтому соответствующая последовательность импульсов пропускается по каналу элемент 35 фиксирует случай совпадения выходных импульсов элемен- тов 32 и 33, что равносильно отрицательному знаку мгновенной мощности, и поэтому данная последовательность импульсов пропускается по каналу -,

Далее на реверсивном счетчике 21 из количества выходных импульсов элементов 34 и 35 и определяется разность чисел &Nk N, - ND20-n Ј0/2 Д-Т и ее знак накапливается за период измеряемого сигнала.

Повышение точности достигается за счет сокращения циклов многократного преобразования входных сигналов аналоговый сигнал - временной интервал - напряжение - интервал времени,

Формула изобретения

1 о Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в .цифровой код, содержащий источник (эталонного напряжения, первый и второй триггеры, четыре сумматора, четыре компаратора, реверсивный счетчик, выходы которого являются выходной шиной, последовательно соединенные нуль-орган, умножитель частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом счетчикаs выход которого соединен с первым входом третьего триггера, вход нуль-органа является первой входной шиной, второй вход элемента И соединен с выходом третьего триггера, второй вход которого является шиной запускающих импульсов, первые входы первого, второго третьего и четвертого сумматоров являются соответственно второй, третьей, четвертой и пятой входными шинами, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров подключены к выходу источника эталонного напряжения, а выходы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров соединены с первыми входами соответственно первого второго, третьего и четвертого компараторов, отличающийся тем что, с целью повышения точности преобразования, в него введены четвертый и пятьй триггеры, блок обработки и заполнения временных интервалов и функциональный генератор напряжения полупараболической формы, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а выход соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого компараторов, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго, четвертого и пятого триггеров, вторые входы которых подключены к выходу элемента И, а выходы - к первому, второму, третьему и четвертому входам блока обработки и заполнения временных интервалов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом сложения и входом вычитания реверсивного счетчика,

2, Преобразователь по п, 1, о т - личающийс я тем, что блок

обработки и заполнения временных интервалов выполнен на двух элементах НЕ, тринадцати элементах И, пяти элементах ИЛИ, триггере, элементе И-НЕ, генераторе опорной частоты, выход которого соединен с входом триггера и в первыми входами первого и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, а выход соединен с

первыми входами третьего элемента ИЛИ,15 динен с вторым входом восьмого элеэлемента И-НЕ и четвертого элемента И, второй вход последнего из которых объединен с первым входом пятого элемента И и соединен с выходом шестого

мента IT и является первым входом блока, первый вход одиннадцатого элемента И объединен с первым входом двенад цатого элемента И и является третьим

элемента И, а выход четвертого элемен- 20 входом блока, второй вход одиннадцата И является вторым выходом блока, первым выходом которого является выход пятого элемента И, второй вход которого объединен с вторыми входами третьего элемента И и элемента И-НЕ и соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход элемента И-НЕ соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом седьмого элемента И, первый вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход объединен с первым входом третьего элемента И и соединен с выходом триггера, пер

вый вход четвертого элемента ИЛИ соединен с выходом восьмого элемента И, а второй вход соединен с выходом девятого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом десятого элемента И и является вторым входом блока, второй вход девятого элемента- И объединен с первым входом восьмого элемента И и соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого объединен с вторым входом второго элемента И и соединен с выходом десятого элемента И, второй вход которого объемента IT и является первым входом блока, первый вход одиннадцатого элемента И объединен с первым входом двенадцатого элемента И и является третьим

входом блока, второй вход одиннадца

того элемента И объединен с первым входом тринадцатого элемента И и соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого объединен с вторым входом первого элемента И и соединен с выходом двенадцатого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом тринадцатого элемента И и является четвертым входом блока, выход одиннадцатого элемента И соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого элемента И, а выход соединен с вторым входом третьего элемента И.

Фиг 1