Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код Советский патент 1981 года по МПК G01R21/06 H03K13/02 

интегрирунадего сумматора, второй вхо первого элемента И соединен с выходо генератора тактовых импульсов, вход нуль-органа соединен с первой шиной входного сигнала, а выход через умножитель частоты соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом вто рого триггера, первый вход которого соединен с шиной запускающего сигнала, а второй вход через счетчик соединен с выходом второго элемента И и с первым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения 2 . Недостатком данного преобразователя является узкий частотный диапазон. Цель изобретения - расширение час тотного диапазона. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь активной мощно ти трехфазной электрической цепи в цифровой код, содержащий пять ключей три триггера, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, их вторые входы соединены с выходом генера тора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входом первого суммирующего интегратора, третий вход которого соединен с выходом третьего ключа, вход которого соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, а управляющий вход соединен с первым входом первого элемента И и с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом третьего ком паратора, первый вход которого соеди нен с общей шиной, а второй вход сое динен с выходом первого интегрирующего сумматора, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход нуль органа соединен с первой шиной входного сигнала, а выход через умножитель частоты соединен с первым входо второго элемента И, второй вход кото рого соединен с выходом второго триг гера, первый вход которого соединен с шиной запускающего сигнала, а вто.рой вход через счетчик соединен с |выходом второго элемента И и с первым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения, введены третий и четвертый сумматоры, элемент ИЛИ, шестой ключ, второй сум мирующий интегратор, четвертый, пятый и шестой компараторы, третий эле мент И и реверсивный счетчик, причем первые входы всех сумматоров сое динены соответственно с второй, Tpe ей, четвертой и пятой шинами входного сигнала, их вторые входы соединены с вторым выходом источника эталонного напряжения, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с первыми входами четвертого и пятого компараторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первыми входами четвертого и пятого ключей, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами второго суммирующего интегратора, третий вход которого соединен с выходом шестого ключа, первый вход которого соединен с первым входом третьего элемента и и с первым выходом третьего триггера, первый вход которого соединен с вторым входом первого триггера, с вторым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения и с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, второго, четвертого и пятого компараторов, вход шестого ключа соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, второй вход третьего триггера соединен с выходом шестого компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход соединен с выходом второго суммирующего интегратора, второй вход третьего элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вторые выходы первого и третьего триггеров соединены соответственно с третьими входами первого и третьего элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика. На чертеже приведена схема устройства. Устройство содержит шесть ключей 1-6, три триггера 7-9, шесть компараторов 10-15, четыре сумматора 1619, генератор 20 пилообразного напряжения, два суммирующих интегратора 21 и 22, источник 23 эталонного напряжения, три элемента И 24-26, генератор 27 тактовых импульсов, нуль-орган 28, умножителе 29 частоты, счетчик 30, элемент ИЛИ 31, реверсивный счетчик 32. Устройство работает следующим образом. При поступлении сигнала Пуск с шины запускающих импульсов на вход элемента И 25 поступает разрешающий сигнал от триггера 8. . Первый же импульс от умножителя 29 частоты через элемент И 25 запускает генератор 20, выходной сигнал которого поступает на соответствую дие входы компараторов 10, 11, 13, L4 и через аналоговые ключи 1, 2, 4,5 на первые и вторые входы суммирукхдих интеграторов 21 и 22. Ключи 2, 4, 5 управляются выходными сигналами соответствующих компараторов 10, 11, 13, 14, на другие входы которых от сумматоров 16-19 поступают напряжения соответственно: U-1 (t) UAC (t) + UIA (t) Vo (la Ui(t.) Uec (t) + Uie (t) -b Vo (i6 U9(t) Uftc(t) - ЦА (t)t Vo (IB U4(t) Uec(t) - (t)+ Vo (ir где ,(t) и Ug(-(t) - напряжения, пропорциональные линейным напряжениям, ) и (t) - напряжения пропорциональные токам фаз А и В соответственно, Vg - стабильное напряжение положительной полярности. Выходные напряжения -суммирующих интеграторов 21 и 22 достигают значений t -ьа ( П (2а 4 e,j()4urf Atdt к tdt (26 LO о - где Тцj - интервал времени, соответ ствующий большемуиз t . t,, tj , 1д ; Кд- коэффициент линейного напряжения. Интервалы времени t,t,j,tg, и 14 определяются промежутками времени ме ду моментами запуска генератора пилы 20 и срабатываний соответствукяцих компараторов 10, 11, 13 и 14: . Un(t, UoU.) - моменты измерения мгн венных значений напряжений U(t), U(t) и U4(t}; М - количёство внутрипериодных измерений) Т - пе риод измеряемых сигналов) К - индекс, К 1-м. К концу интервалов времени t,tj, tj, t соответствующие аналоговые ключи 1, 2, 4 и 5 размыкаются и тем самым прекращается поступление напряжения генератора 20 пилы на входы суммирующих интеграторов 21 и 22. К концу интервала времени Т выходной сигнал логического элемента ИЛИ 31 перебрасывает триггеры 7 и 9 и возвращает генератор 20 пилы в исходное состояние. Выходные импульсы триггеров 7, 9 замыкают ключи 3 и б, и на третьи входы сумг тирующих интеграторов 21 и 22 поступает постоянное напряжение М отрицательной полярности. При этом выходные напряжения суммирующих интеграторов 21, 22 из(Зг меняются в обратном направлении по закону e-,(t) елт,)-к,, ; Ua) Mt) 4(V.). в моменты перехода выходных напряжений суммирующих интеграторов 21 и 22 через нуль срабатывают компараторы 12 и 15, перебрасываются триггеры 7 и 9 в исходное состояние и тем самым ключи 3 и 6 размыкаются и прекращается поступление постоянного напряжения на входы суммирующих интеграторов 21 и 22. Интервалы времени . .14. соответствующие длительностям второго такта интегрирования на К-ом шаге квантования, определяем ;из уравнений (4) с учетом 6 (t) 0 (t) 0. т.е. Ьи е() - 1Ц„ 1 Vocdt О (За) .«a(T.d) - SnPV О (56) откуда с учетом выражений (2) и (3) получаем Ч ) (к) (6а) ак -2K7v,t )- (tK) (66) с учатом длительности шага квантования и выражений (1), из (6) получаем (tKbuiA(tK)Vof+ + UBC (ttt) (t)- (7a) 2K, -2K7V UNc(t)-U,-A(t)-KVoP + (t)-U(t)+Vof} (76) Мгновенное значение активной мощности пропорционально разности временных интервалов ATj. т.е. ЛТк - Ьк учетом выражений (7) для ЛТ, получаем:йГ тЛ/- Ac(tl)- tft(tK) « л ос -« Uet(tK)-u-,-6ltK) Ч)МЧ + + Uie(tK)i (8) Инт ервал времени ЬТц. заполняется импульсами с частотой fjjj, от генератора 27 и записывается в реверсивный счетчик 32. Направление счета последнего зависит от ТОГО, какой из компараторов 12 и 15 сработал первым, что определяется с помощью триггеров 7 и 9 и элементов И 24, 26. Если мгновенная мощность имеет положительный знак, то Т, Т,, реверсквный счетчик 32 работает в режиме сложения, а в случае, когда мгновен мая мощность имеет отрицательный Знак, то Т,, и реверсивный сче-: чик работает в режиме вычитания. Таким образом, за время интегрирования Т 3 реверсивном счетчике фиксируется количество импульсов, пропорциональное активной мощности трехфазной электрической цепи. Формула изобретения Преобразователь активной мощности трехфазной электрической цепи в цифровой код, содержащий пять ключей, три триг;гера, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, их вторые входы соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей , входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряже ния, а выходы соединены соответствен но с первым и вторым входами первого суммирующего интегратора, третий вхо которого соединен с выходом третьего ключа, вход которого соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, а управляющий вход соединен с первым входом первого элемента И и с первым выходом первого триг гера, первый вход которого соединен с выходом третьего компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, $1 второй вход соединен с выходом первого интегрирующего сумматора, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход нуль-органа соединен с первой шиной входного сигнала, а выход через умножитель частоты соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого сое дивен с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с шиной запускающего сигнала, а второй вход через счетчик соединен с выходо второго элемента И и с первым син-. хронизирующим входом генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены третий и четвертый сумматоры, элемент ИЛИ, шестой ключ, второй суммирующий интегратор, четвертый, пятый и шестой компараторы, третий элемент И и реверсивный счетчик, причем первые входы всех сумматоров соединены соответственно с второй, третьей, четвертой и пятой шинами входного сигнала, их вторые входы соединены со вторым выходом источника эталонного напряжения, выхода третьего и четвертого сумматоров соединены с первыми входами четвертого и пятого -компараторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первыми входами четвертого и пятого ключей, вторые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами второго суммирующего интегратора, третий вход которого соединен с выходом шестого ключа, первый вход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым выходом третьего триггера, первый вход которого соединен с вторым входом первого триггера, с вторым синхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения и с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, второго, четвертого и пятого компараторов, вход шестого ключа соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, второй вход третьего триггера соединен с выходом шестого компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход соединен с выходом второго суммирующего интегратора, второй вход третьего элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вторые выходы первого и третьего триггеров соединены соответственно с третьими входами первого- и третьего элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 347906, кл. G 01 R 21/00, 21.10.70. 2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2449578, 30.06.78.