Преобразователь активной мощности в код Советский патент 1993 года по МПК H03M1/00 

Щиг.1

Иообрзтеьке относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в энергетических измерительных информационных системах, устройствах режимной автоматики и цифровых ваттметрах.

Целью изобретения является упрощение преобразователя.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь активной мощности в код содержит последовательно соединенные перемножитель 1, сумматор 2, блок 3 выборки-хранения, интегратор А со сбросом, преобразователь 5 напряжение-код и вычислительный блок 6, а также выявитель 7 периода и умножитель 8 частоты. Входы перемножителя 1 соединены со входными шинами напряжения и тока контролируемой цели, а один из входов перемножителя соединен кроме того со входами выявителя 7 периода и умножителя 8. Выход умножителя 8 соединен с тактирующими входами блоков 3 и 6 и преобразователя 5, а выход выявителя 7 периода соединен со входом сброса интегратора 4 и дополнительным тактирующим входом блока 6, выход которого является выходом преобразователя. Выход интегратора 4 соединен со вторым (инвертирующим) входом сумматора 2.

Преобразователь работает следующим образом.

Сигналы Uu(t) и Ui(t), пропорциональные напряжению и току контролируемой цепи, по соответствующим шинам поступают на входы перемножителя 1 (фиг.2 а, б). На выходе последнего формируется напряжение Uu(t), определяемое равенством:

Uu(t)S-Uu(t)-Ui(t),

где S - коэффициент передачи перемножителя 1. .

Напряжение Uu(t) (фиг,2,в) пропорционально мгновенной мощности контролируемой цепи.

Умножитель 8 генерирует тактирующие импульсы с частотой FT, в М раз превышающей частоту FU контролируемого напряжения (фиг,2,г).

При поступлении первого импульса от умножителя 8 в момент времени ti 1/MFu на выходе блока 3 формируется импульс напряжения U((ti) постоянной длительности Т0 (фиг.2 ,д), который поступает на вход интегратора 4. К концу интервала времени г о на выводе интегратора 4 устанавливается напряжение (фиг.2.е)

ti yJ/UNdt,

где т - постоянная времени интегра- тора 4.

Для простоты анализа полагаем, что г т о и амплитуда выходных импульсов блока 3 за То не изменяется, т.к. т 0«1/FU. В этом случае получим

h Ј U(n)Uu(ti)

Преобразователь 5 формирует выходной код NI, соответствующий напряжению И, который поступает на информационный вход блока 6. Напряжение И с выхода интегратора 4 поступает на инвертирующий вход сумматора 2.

При поступлении второго импульса от умножителя 8 в момент времени t2 2/MFu на выходе блока 3 формируется импульс напряжения длительностью г Ои амплитудой U(t2)Uu(t2)(2)-Uu(ti) Изменение 12 напряжения на выходе интегратора 4, соответствующее импульсу на- пряжения U(t2), составит:

1

т0

2- Т 4 U(t2)(t2)-Uu(tl}

С учётом того, что к началу импульса напряжения амплитудой U(tz) напряжение на выходе интегратора было равно Uu(ti), к концу второго интервала времени Г0 напряжение h на выходе интегратора 4 и на инвертирующем входе сумматора 2 составит

l2 ll+l 2 UU(t2)

Преобразователь 5 формирует код N2, соответствующий напряжению 12. который поступает на информационный вход блока 6.

При поступлении третьего импульса от умножителя б в момент времени ts на выходе блока 3 формируется импульс длительностью г0 и амплитудой и(гз), определяемой равенством:

U(t3)Uu(((t2)

К концу интервала времени Г0 в третьем такте на выходе интегратора 4 устанавливается напряжение 1з. определяемое равенством

1 /о

1зН2+ 1/о U(t3)(t3),

а на выходе преобразователя 5 формируется код N3, соответствующий напряжению 1з.

Далее процесс повторяется.

Таким образом, на выходе интегратора 4 концу К-ro такта преобразования (,М) устанавливается напряжение (tiO. а на информационном входе блока б формируется код NK, соответствующий напряжению IK.

Напряжение 1к пропорционально мгновенному значению Р(1к) мощности контролируv

емой цепи в момент времени 1к .. с

М Гц

(tk) Ui(tk)SP(tk)

Поскольку за период 1/FU выполняется М-тактное преобразование входных сигналов, нормированное значение суммы кодов преобразователя 5 будет пропорционально активной мощности Р контролируемой цепи:

м1 м

NP м 2,NK i Т

W W SPK-SP

При этом блок 6 работает в режиме усреднения.

Преобразователь может работать в режиме скользящего усреднения, когда считы- вание кода Np, осуществляется по истечений п периодов преобразуемого напряжения. Для этого в блоке б подсчитывается количество Q тактирующих импульсов умножителя 8 и считывание осуществляется в моменты времени, когда CNM; 2M;...;qM. Если требуется считывание кода измеряемой активной мощности к концу каждого периода, то достаточно использовать выходные импульсы выявителя 7 периода, который к концу каждого периода сбрасывает интегратор 4 и дает импульс на дополнительный тактирующий вход блока б, фиксируя окончание периода.

Количество М тактов выбирается с учетом спектральных свойств сигналов Uu(t) и Ut(t), исходя из коитерия минимизации погрешности численного интегрирования.

При определении рационального значения т о можно пользоваться критерием минимизации динамической погрешности

второго рода; оцениваемой по интегралу Дюамеля.

В предлагаемом устройстве в отличие от прототипа сигнал на второй вход сумматора поступает непосредственно с выхода интегратора, не подвергаясь двойному преобразованию напряжение-код и код-напряжение, что исключает имеющую место в прототипе погрешность за счет указанного

двойного преобразования. Это существенно повышает точность предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипом, другим преимуществом предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипом

является большая простота и более высокая надежность, обусловленные отсутствием в его составе преобразователя код-напряжение.

Формул а изо бретени я

Преобразователь активной мощности в код, содержащий последовательно соединенные перемножители первый и второй, входы которого являются соответствующими входными шинами, сумматор, блок выборки-хранения. интегратор, преобразователь напряжения - код и вычислительный блок, выходы которого являются выходной шиной, умножитель частоты, вход которого объединен с первым входом перемножителя, а выход

соединен с тактирующими входами блока выборки-хранения, преобразователя напряжения - код и вычислительного блока, и выявитель периода, вход которого объединен с входом умножителя частоты, а выход соединен с входом сброса интегратора и дополни- тельным тактирующим входом вычислительного блока, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, выход интегратора соединен с вторым входом сумматора.

U(i)

it it

1- iiilv

Lil.

°1ТПР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в энергетических измерительных информационных системах, устройствах режимной автоматики и цифровых ваттметров. Цель изобретения - повышение надежности преобразователя.за счет его упрощения. Преобразователь активной мощности в код содержит последовательно соединенные перемножитель 1, сумматор 2. блок 3 выборки-хранения, интегратор 4 со сбросом, преобразователь 5 напряжение- код и вычислительный блок 6, а также выявитель 7 периода и умножитель 8 частоты. Входы перемножителя 1 являются входными шинами напряжения и тока контролируемой цели, а один из входов перемножителя соединен кроме того с входами выявителя 7 периода и умножителя 8. Выход умножителя 8 соединен с тактирующими входами блоков 3 и 6 и преобразователя 5. а выход выявителя 7 периода соединен со входом сброса интегратора 4 и дополнительным тактирующим входом блока 6, выход которого является выходом преобразователя. Выход интегратора 4 соединен с вторым /инвертирующими/ входом сумматора 2. 2 ил. ел с