Преобразователь активной мощностиВ цифРОВОй КОд Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и може быть использовано в устройствах режимной автоматики энергообъектов, в преобразователях мо1цности и цифро измерителях мощности. Известен аналого-цифровой измери тель мощности переменного тока, содержащий преобразователь напряжения постоянного тока в код следящего ур новешивания, прогрэммно-распределительное устройство, переключатели, аналоговое запоминакмдее устройство и ЦИФРОЙналоговое множительное устрой ство ll . Недостатком устройства является значительная погрешность преобразова ния при наличии высших гармоник в преобразуемых напряжении и токе. Известен также преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий суммирующий и вычитающий блоки, формирователь периода, ревер сивный счетчик, импульсный переключатель, блок сравнения, сумматор, триггер, источник напряжения смещения, функциональный генератор напряжения полупараболической формЫ, формирователь шага квантования и блок заполнения интервалов времени 2. Однако устройство имеет большую длительность преобразования, достигающую при высокой точности нескольких периодов измеряемых сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий суммирующий и вычитающий блоки, входы которых подключены к шинам преобраayshcjx напряжений и токов, последовательно соединенные формирователь периода, вход которого соединен с шиной преобразуемых напряжений, формирователь шага квантования и функциональный генератор напряжения полупараболической формы, последовательно соединенные блок заполнения интервала времени, импульсный переключатель и реверсивный счетчик, триггер, первый вход которого соединен с выходом формирователя шага квантования, а второй - с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом функционального генерАтора напряжения полупараболической фрркш, а второй - через сумматор с источником напряжения смещения, дополнительно введены вторые триггер, блок сравнения и сумматор, блок вычитания временных интервалов и блок определения знака мгновенной мощности причем первые входы триггеров и блоков сравнения соединены попарно, а второй вход второго триггера соединен с выходом второго блока,сравнения второй вход которого через второй сум матор соединен с источником напряжения смещения, второй вход первого сумматора соединен с выходом суммирующего блока, а второй вход второго сумматора - с выходом вычитающего блока, в1Ё1ходы триггеров соединены со входами блока вычитания временных интервалов и блока определения знака мгновенной мощности, выход которого соединен с управляющим входом импульсного переключателя, а выход блока вычитания временных интервалов - со входом блока заполнения интервалов времени. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит сукмирующий блок 1 и .вычитающий блок 2, входы которых соединены с шинами преобразу,емых напряжений и токов, формирова- . таль 3 периода, вход которого соединен с шиной преобразуемых напряжений источник 4 напряжения смещения, выход которого соединен с первыми входами сумматоров 5 и 6, причем второй вход сумматора 5 соединен с выходом суммирующего блока 1, а второй вход сумматора 6 - с выходом вычитающего блока 2, формирователь 7 шага квантования, вход которого соединен с выходом формирователя 3 периода, блоки 8 и 9 сравнения, первые входы которых соединены с выходом функционального генератора 10 напряжения полупараболической формы, вход которого соединен с выходом формирователя 7 шага кванто вания и первыми входами триггеров 11 и 12, выходы которых соединены со вхо дами блока 13 вычитания временных интервалов и входами блока 14 определения знака мгновенной мощности, второй вход триггера 11 соединен с выходом блока 8 сравнения, второй вход которого соединен с выходом сумматора. 5, и второй вход триггера 12 соединен с выходом блока 9 сравнения, второй вход которого соединен с выходом сумматора б, выход блока 13 вычитания временных интервалов соединен со входом блока 15 заполнения интервала времени, выход которого соеднней со входом импульсного, переключателя 16 управляющий вход которого соединен с выходом блока 14 определения знака мгновенной мощности, а выходщ - со входами реверсивного счетчика 17. Устройство работает следующим образом. Преобразуемые сигналы U( t) и Uo(t), пропорциональные току и напряжению измеряемойцепи, по соответствующим шинам подаются на входы суммирующего и вычитающего блоков 1 и 2. На первом входе блока 8 сравнения действует напряжение и( t) и + Ос,( t) , где UQ - постоянное напряжение смещения, используемое для получения однополярных сигналов; Uc(t) ,(t) + и,-( t) - мгновенное значение выходного напряжения суммирующегоблока If KC - коэффициент передачи этого блока. На первом входе блока 9 сравнения действует напряжение ( t) Ug + Ug( t)/ где Ug(t) (t) - U ( t)J -мгновенное значение выходного напряжения вычитающего блока 2; Kg - коэфлнциент передачи этого блока. На вторые входы блоков 8 и 9 срав- . нения подается напряжение от функционального генератора 10 напряжения полупараболической формы запускаемого с помощью формирователя 7 шага квантования в моменты времени t где Т - период напряжения измеряемой цепи; М - число измерений мгновенных значений напряжения на первых входах блоков В и 9 сравнения за один период напряжения измеряемой цепи;К а - индекс, показывающий моменты измерения мгновенных значений выходных сигналов суммирующего и вычитакадего блоков. В течение шага квантования At на выходах триггеров 11 и 12 получаются сигналы соответствующих Tj и Т длительностей, равных интервалам времени между момент гили запуска функционального генератора 10 и срабатываний блоков 8 и 9 сравнения соответственно. Эти сигналы подаются на входы блока 13 вычитания временных интервалов, на выходе которого получается разность длительностей 4Т (Тц-TJ ) , заполняемая импульсами стабильной частоты fg в блоке 15 и записывается в рзверсивом счетчике 17. Направление счета последнего зависит от того, какой из блоков 8 и 9 сравнения сработгш первым, что определяется блоком 14 определения знака мгновенной мощности. Таким образом, на реверсивном счетчике 17 фиксируется количество импульсов, эквивалентное разности длительностей Л ( ), пропорциональное мгновенному значению мощности измеряемого сигнала. Интегрирование цифровых эквивале тов ЛТ за один период Т измеряемых сигналов, осуществляемое на реверсив ном счетчике, дает код активной мощности измеряемой цепи. Длительность Т, и Tj триггеров 11 и 12 определяется из условия динами .ческой компенсации напряж.ений 1) ( t) и Ui(t) развертывайщим напряжением полупараболической Up(t) КрТГ от функционального генерато ра 10 и (tJ а (tv), где К - коэффициент развертывакхцего напряжения. С учетом Щ ( t) и и ( t) интервал времени ATjj () пропорционален разности квадратов сум№1 и разности напряжения и тока измеряемой цепи, т. е. мгновенному значению мощ ности. Блок 14 определения знака мгновенной мощности осуществляет логичес кую обработку выходных сигналов триг геров 11 и 12 следующим образом. Если мгновенная мощность имеет положительный знак, то Т Tj и первым срабатывает триггер 12, а вторым триггер 11. При этом выходным сигналом блока 14 определения знака мгновенной мощности импульсный переключатель 16 устанавливается в верхнее положение и реверсивный счетчик 17 работает в режиме сложения. Если мгновенная мощность имеет от рицательный знак, получается Тц Тц и первым срабатывает триггер il, а вторым - триггер 12. При этом импуль сный, переключатель 16 устанавливается в нижнее положение и реверсивный счетчик 17 работает в режиме вычитания. Таким образом, к концу периода Т на реверсивном счетчике накапливается число, пропорциональное активной мощности Р VgJVV - e VbP Блок 14 определения знака мгновен ной мощности и блок 13 вычитания интервалов представляют собой блоки логической обработки выходных сигналов триггеров 11 и 12. Предлагаемое устройство позволяет управлять устройствами режимной автоматики энергообъектов в реальном масштабе времени, а также уменьшает время измерения до одного периода с точностью не менее 0,5%. Формула изобретения Преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий суммирующий и вычитающий блоки, входы которых подключены к шинам преобразуемых напряжений и токов, последовательно соединенные формирователь периода, вход которого соединен с шиной преобразуемых напряжений, формирователь шага квантования и функциональный генератор напряжения полупараболической формы, последовательно соединенные блок заполнения интервала времени, импульсный переключатель и реверсивный счетчик, триггер, первый вход которого соединен с выходом формирователя шага квантования, а второй с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с- выходом (Функционального генератора напряжения полупараболической формы, а второй через сумматор с источником напряжеотличающийния смещения, с я тем, что, с целью повЕлиения быстродействия, в него дополнительно введены вторые триггер, блок сравнения и сумматор, блок вычитания временных ин.тервалов и блок определения знака мгновенной мощности, причем первые входы триггеров и блоков сравнения соединены попарно, а второй вход второго триггера соединен с выходом второго блока.сравнения, второй вход которого через второй сумматор соединен с источником напряжения смещения, второй вход первого сумматора соединен с выходом суммирующего блока, а второй вход второго сумматора - с выходом вычитающего блока, выходы триггеров соединены со входами блока вычитания временных интервалов и блока определения знака мгновеннрй мощности, выход которого соединен с управляющим входом импульсного переключателя, а выход блока вычитания времени интервалов - со входом блока заполнени- интервалов времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 290226, кл. Н 03 К 13/02, 29.07.69. 2.Авторское свидетельство СССР 497726, кл. Н 03 К 13/20, 05.07.74 (прототип).