Цифровой измеритель активной мощности Советский патент 1991 года по МПК G01R21/133 G01R21/06 

#шод

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и в счетчиках энергии сигналов переменного тока. Цель изобретения - повышение быстродействия - достигается за счет введения комбинационного вычитателя 8 и регистрового блока 7 типа FIFO и образованием новых связей. Регистровый блок 7 типа FIFO запоминает все отсчеты мгновенных значений мощности за период. Комбинационный вычитатель 8 вычисляет активную мощность после каждого отсчета путем прибавления нового значения мгновенной мощности и вычитания самого раннего, хранящегося в регистровом блоке 7, с дальнейшим усреднением результата в сумматоре 9. Цифровой измеритель активной мощности также содержит преобразователи напряжения в код 1 и 2, блок 3 выделения периода,-умножитель частоты 4, перемножитель 5, блок 6 управления. 1 ил. сл с

о

х| Ю Ь О

Изобретение относится к цифровой контрольно-измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и энергии сигналов переменного тока в системах авто- матического контроля, регулирования и управления.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерителя активной мощности.

На чертеже изображена функциональная схема цифрового измерителя активной мощности.

Цифровой измеритель активной мощности содержит два преобразователя 1 и 2 напряжения в код (ПНК), блок 3 выделения периода (ВВП), умножитель 4 частоты (УЧ), перемножитель 5, блок 6 управления (БУ), регистровый блок 7 типа FIFO, комбинационный вычитатель 8 и накапливающий сумматор 9, причем информационный вход ПНК 2 является входом цифрового измерителя для напряжения и соединен с входом ВВП 3, а вход ПНК 1 является входом измерителя для напряжения, пропор- ционального току в сети. Выход БВП 3 соединен с входом УЧ 4, выход которого соединен с запускающими входами ПНК 1 и 2, выходы готовности которых соединены с первым и вторым входами БУ б и входами приема первого и второго сомножителей блока 5 перемножения. Информационные выходы ПНК 1 и 2 соединены с первыми и вторыми входами сомножителей блока 5 перемножения, информационные выходы которого соединены с входами данных регистрового блока 7 типа FIFO и с входами уменьшаемого вычитателя 8. Выходы данных регистрового блока 7 соединены с входами вычитаемого вычитателя 8,.выхо- ды которого соединены с информационными входами сумматора 9, выходы данных которого являются информационными вы- ходами цифрового измерителя активной мощности. Выход БУ 6 соединен с входами синхронизации регистрового блока 7 и накапливающего сумматора 9, вход сброса которого соединен с одноименным входом регистрового блока типа FIFO и является входом запуска цифрового измерителя ак- тивной мощности.

Цифровой измеритель активной мощности работает следующим образом.

По поступлении сигнала Пуск обнуляются регистровый блок 7 и накапливающий сумматор 9. БВП 3 и УЧ 4 формируют на своих выходах прямоугольные импульсы, временной интервал между которыми равен периоду входного сигнала напряжения Тех для БВП и Твх/n для УЧ 4, где п коэффициент умножения УЧ 4, который равен числу отсчетов в периоде, С целью упрощения выполнения операции 1/п при вычислении

Н1Л

где Rk - k-oe мгновенное значение активной мощности;

Р - активная мощность; число п выбирается из ряда чисел 21, где I - любое целое положительное число.

При этом операция - -X Pk

сводится к сдвигу величины У Pk на I

k i разрядов вправо.

Каждый импульс с выхода УЧ 4 запускает одновременно ПНК 1 и 2, которые преобразуют мгновенные значения напряжения и тока вход. По окончании преобразования на выходе ПНК 1 появляется код Nik, а на выходе ПНК 2 - Nuk, где k - номер отсчета мгновенных значений, a NI и Nu - коды мгновенных значений тока и напряжения соответственно. Одновременно ПНК 1 и 2 выдают сигналы о готовности данных, по которым Nik и Nuk заносятся в перемножитель 5.

Через время задержки срабатывания перемножителя 5 код отсчета мгновенного значения активной мощности Npk Nik Nuk появляется на входе данных регистрового блока 7 и на входе уменьшаемого вычитателя 8. Так как после запуска содержимое регистрового блока 7 типа FIFO равно 0, то на выходе вычитателя 8 также появится код Npk. Окончанием импульса с выхода БУ 6, который формируется по поступлении сигналов готовности от ПНК 1 и 2 и заканчивается через интервал времени, больший чем время срабатывания перемножителя 5, вычитателя 8 и сумматора 9, вместе взятых, код Np| заносится в первый регистр регистрового блока 7 типа FIFO и добавляется в накапливающий сумматор 9. Так как первоначально содержимое сумматора 9 также равнялось 0, то код NPk заносится в накапливающий сумматор 9. На этом первый цикл вычисления заканчивается.

Следующий цикл запускается очередным импульсом с выхода УЧ 4, по окончаний которого в сумматоре 9 будет сформирована величина Npk + Np( 1). При этом Npk переместится во второй регистр регистрового

блока 7, a Np( ft запишется в первый регистр. После выполнения п циклов регистровый блок 7 типа FIFO заполнится и будет хранить все п отсчетов за период мгновенных значений мощности. Первый отсчет появит- ся на его выходе, так как регистровый блок 7 содержит п регистров. В накапливающем сумматоре 9 при этом сформирована сум- пт

ма 2, Npk 2 Nik Nuk- No так Kai( n 1

2 и операция а/n, где а - любое число, есть сдвиг на I разрядов вправо, что не изменяет вид кода, а равносильно перемещению запятой, то

J,N

Nuk - Р,

причем младшие I разрядов представляют дробную часть значения Р.

На п+1 цикле на вход уменьшаемого вы- читателя 8 подается код Np(n-f 1). а на вход вычитаемого - Npt с выхода регистрового блока 7 типа FIFO. В итоге после окончания п+1 цикла в накапливающем сумматоре 9 сформирована сумма

пп +1

2NPlt-NPl+Np(n+1) gNpk.

Ic -- 1k - 1

Так как значение активной мощности не зависит от момента начала снятия отсчетов, то

п+1

ENpk k 2

P.

Код Np(n + 1) заносится в первый регистр ре- гистрового блока 7 типа FIFO, а в последний n-й переписывается NpЈ, и он появляется на выходе регистрового блока 7 типа FIFO, и т.д.

Таким образом, после каждого снятия очередных отсчетов NI и Nu корректируется значение Р в зависимости от значений этих отсчетов.

Итак, предлагаемый измеритель формирует на своем выходе каждое новое значение активной мощности через интервал времени t ТВх/п. в то время как в извест

5

5

0

5

0

5

0

5

0

ных время решения превышает величину периода входного сигнала

Формула изобретения Цифровой измеритель активной мощности, содержащий два преобразователя напряжения в код, перемножитель, блок выделения периода, умножитель частоты, накапливающий сумматор, блок управления, причем выходы накапливающего сумматора являются информационными выходами цифрового измерителя активной мощности, выход блока выделения периода соединен с входом умножителя частоты, выход которого соединен с входами запуска первого и второго преобразователей напряжения в код, выходы данных которых соединены с первыми и вторыми информационными входами перемножителя, а выходы готовности преобразователей напряжения в код - с первым и вторым входами блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены регистровый блок типа FIFO и комбинационный вычитатель, причем информационные выходы блока перемножения соединены с входами данных регистрового блока типа FIFO и входами уменьшаемого комбинационного вычита- теля, входы вычитаемого которого соединены с выходами данных регистрового блока типа FIFO, а выходы комбинационного вычитателя соединены со входами дан- ных накапливающего сумматора, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации регистрового блока типа FIFO и с выходом блока управления, первый и второй входы разрешения приема сомножителей перемножителя соединены соответственно с выходами готовности первого и второго преобразователей напряжения в код, входы данных которых являются входами для напряжения и для напряжения, пропорционального току в сети, соответственно, вход данных первого преобразователя напряжения в код также соединен с входом блока выделения периода, вход сброса накапливающего сумматора соединен с одноименным входом регистрового блока типа FIFO и является входом запуска цифрового измерителя активной мощности,