Измерительный преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R21/00 

На чертеже обозначены входные U напряжение и 1 ток, выходные напряжения Цц, U-f., и , Uj. блоков 1-4 соответст венно, входной ток i блока 12, вход ное ли и выходное Uei,,, напряжения блока 12. Устройство работает следуюшим образом. Входные напряжение Т и ток i преобразуются в переменные напряжения ;U и и, связанные с входными соот нош ниями Н,и,, U-r Kji, где k if ki - коэффициенты пропорциональности. Напряжение и суммируется с постоянным напря ением и , действующим на выходе источника 3. Выходное напряжение U сумматора 4, равное Ua и„+Ц , (1) поступает на вход преобразователя 5 напряжения в частоту, мгновенное зна чение f частоты которого пропорционально напряжению с коэффициентом пропорциональности Кf U+k,,Uj +u.f др, (2) где uf др. - изменение частоты f, обус ловленное дрейфом преобразователя 5. Частота f значительно превышает частоту входных напряжения П и тока i. Импульсы с выхода преобразователя 5 через формирователь 6 управляют ключами 7-10, соединенными в мостовую схему, в одну из диагоналей которой Включен эталонный конденсатор 11, а другая подключена между выходом согласующего устройства 2 тока и входом фильтрующего усилителя 12 постоянного тока. В каждый из полупериодов вы хадных импульсов преобразователя 5 замкнуты попарно ключи 7 и 10 или 8 и 9. После каждого переключения ключей происходит перезаряд эталонного конденсатора 11, имеющего емкость С, причем к моменту нового переключения конденсатор оказывается заряженным до напряжения, действующего на выходе согласующего устройства 2 тока в момент переключения. Импульсы тока п резаряда конденсатора i поступают-н вход фильтрующего усилителя 12, на выходе которого образуется выходное напряжение Upw, преобразователя. Среднее значение i.p тока 1 за п риод Т, :l|f следования импульсов пре образователя 5 при большом коэффициенте усиления фильтрующего усилителя 12, т.е. при All г: О, и при условии,ч к моменту каждого переключения конденсатор заряжается дй напряжения Uf, определяется выражением ср- CX,,tuf ° (V,K,U-V,U,-/.X (i Среднее значение (постдйнная соетавляющая) тока 1 за период Т входного напряжения П и тока i равно з.ср-- f t4V2X,CU . (J Второе i третье слагаемые, пропорциональные интегралу от переменного тока за период, равны нулю, следователь tcp-- -,4V т ,1,,СРд, (S} где Pa4IUidt - активная мощность о переменного тока. Постоянная составляющая тока i. преобразуется фильтрующим усили.телем 12 в пропорциональное постоян(Ное напряжение Ugbiv. высшие гармоники тока i подавляются усилителем. Следовательно ишх--ЧЗ.ср-- лЧ гЧ Ра- Ра. где k - коэффициент пропорциональности; k Ц .c, т.е. выходное напряжение преобразователя прямо пропорционально активной мощности. Как видно из (4) ток следовательно, и напряжение зависит от частоты входных напряжения и тока, а также от начального значения fg частоты f, определяемого, согласно (2), выражением fo + , что позволяет не стабилизировать источник 3 и не принимать меры для уменьшения аддитивной составляющей погрешности преобразователя 5. Указанные преимущества повышают точность всего преобразователя. Кроме того, фронты импульсов управляющих ключами 7-10, не влияют на среднее значение O-icp; тока i, поскольку независимо от крутизны фронтов к началу каждого нового полупериода импульсов конденсатор оказывается практически полностью заряженным до нап-v ряжения U-p, так как его перезаряд заканчивается задолго до начала нового полупериода. Это обстоятельство позволяет повысить частоту выходных импульсов преобраз.ователя 5 и увеличить точность измерения мощности при значительном уровне гармоник в кривых напряжения и тока, а также применить преобразователь для измерения мощности в высокочастотных целях. Формула изобретений Измерительный преобразователь акивной мощности в напряжение постоянного тока, содержащий согласующие устройства тока и напряжения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с елью повышения точности, в него ввевны ключи, соединенные по мостовой схеме, эталонный -Гконденсатор, фильтующий усилитель постоянно-го тока, ормирователь, источник постоянного апряжения, преобразователь напряжеия в частоту, сумматор, один -из вхоов которого соединен с выходом сог асующего устройства напряжения, а

второй - с выходом источника постоян ного напряжения, выход сумматора через преобразователь напряжения в частоту соединен с формирователем, к выходам которого подключены управляющие входы ключей, причем эталонный конденсатор включен в одну из диагоналей мостовой cxet/sa, а вторая диагональ мостовой схемы подключена между выходом согласующего устройства

тока и входом фильтрующего усилителя постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.-Бенин В.Л. 1 Кизилов В.У. Статические измерительные преобразователи электрической мощности. М., Энергия, 1972, с. 67, рис. 27.

2.Авторское свидетельство СССР

464841, кл. G 01 R 21/00, 29.10.73.