Цифровой измеритель искажений синусоидального напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R23/20 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИСКАЖЕНИЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации непрерывного контроля искажений напряжения любой формы на зажимах электроприемников, например, в системах управления с тиристорными преобразователями.

Известно устройство для измерения, основанное на интегральном принципе оценки изменения формы кривой сигнала ,р , и представляющее собой совокупность функциональных блоков определения разности исследуемого и синусоидального напряжения, а также сопоставления вычисленной разницы с нормированной пло- ,5 щадью ±1 .

Недостатки известного устройства связаны с неудобством его практического использования и сложностью конструкции, поскольку в процессе измерения осущест- 20 Бляется построение графика равности двух сравниваемых кривых.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения

искажений синусоидального напряжения, обеспечивающее измерение искажений синусоидального напряжения и содержащее аналого-цифровой преобразователь, один из выходов которого соединея с соответствующим Входом блока памяти, другой выход - с входом блока индика-ции, а один из входов - с выходом блока памяти, блок выделения характерных точек измерения, выход которого подключен к другому входу аналого-цифрового преобразователя и к управляклцему входу ключа в информационной цепи блока памяти, а вход - к выходу интегратора, связанного по входу с общим входом устройства и информационным входом ключа 2 .

Недостатком этого устройства является невозможность всесторонней автоматической оценки привалов или выбросов гармонического колебания по нескольким мгновенным значениям.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерительного стройства и сш1жение трудоемкости процесса измерения. Цель достигаетч;я тем, что В устройство дпя измерения искажений синусоидального напряжения, содержащее аналого-Ш1фроБой преобразователь, выход которого соединен с первым входом блок памяти, блок шщикации, введены , масштабный преобразователь, частотноизбирательный фильтр, блок управления записью, два компаратора, элемент ИЛИ, генератор опорной частоты, запоминак щий блок, счетчик, формирователь коротки импульсов, сумматор, элемент НЕ, блок управлешш считыванием, восемь регистров и четыре блока сравнения, причем выход генератора опорной частоты подключен к тактирующим, входам обоих бло ков управления и счетчика, а второй так тиряощий вход блока управления записью соединен с выходом частотно-избиратель ного фильтра, с первым входом первого KONm оратор а и вторым входом второго коьтаратора, информационный вход частотно-избирательного фильтра соединен с информационным входом аналого-цифровот о преобразователя, с вчорым входом первого компаратора, первым входом второго компаратора и через масштабны преобразователь с клеммой исследуемого напряжения, первый выход блока управле ния записью соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, второй с блоком памяти, третий с блоком управления считыванием, первый выход которого соединен с управляющим входом блока индикации, второй - с первыми управляющими входами первого и второго регистров, третий - с третьим, четвертым, пятым и восьмым регистрами и с уттравляющим входом счетчи1са, четвертый - с адресными входами блока памяти и запоминающего блока, инфор- машюнный выход которого через второй вход сумматора, первый регистр и первый блок сравнения соединен с вторым управляющим входом третьего регистра, первый выход которого соединен с первым блоком сравнения, второй - с блоко и)адикации, а вход - с первым регистром выход блока памяти через первый вход сумм етора, второй регистр и второй блок сравнения, соединен с вторым управляющим входом четвертого регистра, первый выход которого соединен с вторым входом второго блока сравнения, второй - с блоком индикации, а вход - с выходом второго регистра, знаковый выход сумматора соединен с вторым управпяющим входом первого регистра и с входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым управляющим входом второго регистра, причем выход первого компаратора через первый вход элемента ИЛИ, первый вход счетчика соединен с шестым и седьмым регистрами, управляющие входы которых соединены, соответственно с выходами первого и второго компараторов, 1выход последнего соединен с вторым входом элемента ИЛИ и Через йего с формирователем коротких импульсов, выход которого соединен с входом установки в нуль счетчика, выход шестого регистра соединен с входами третьего блока сравнения и пятого регистра, первый выход которого соединен с блоком индикации, второй - с третьим блоком сравнения, выход которого соединен с управляющим входом пятого регистра, вьпсод седьмого регистра соединен с входами четвертого блока сравнения и восьмого регистра, первый выход которого соединен с блоком индикации, второй - с четвертым блоком сравнения, выход последнего соединен с управляющим входом восьмого регистра.. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит масщтабный преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь (АИП) 2, блок памяти 3, сумматор 4, регистр 5, блок 6 сравнения, регистр 7, частотно-избирательный фильтр 8, блок 9 управления записью (БУЗ), постоянный запоминающий блок Ю, элемент НЕ 11, регистр 12, блок 13 сравнения, регистр 14, компаратор . 15, элемент ИЛИ 16, счетчик 17, блок 18управления считыванием (БУС), блок 19сравнения, регистр 20, индикатор 21, компаратор 22, генератор 23 опорной частоты, формирователь 24 импульса, регистры 25 и 26, блок сравнения 27, регистр 28. Устройство работает.следукхцнм образом. Исследуемое напряжение через мае-щтабный преобрааов 1тель 1. поступает на вход АЦП 2, который преобразует аналоговый сигнал в соответствующий цифровой код. Работой А11П 2 управляет блок 9 управления захтсью. Частотно-избирательный фильтр служит для устранения влияния высщих гармоник сети на работу бтюка 9 управления записью и формирования опорной синусоиды для, компараторов 15 к 22. При нарас|тании выходного напряжения частотноизбирательного фильтра к переходе его через нуль блок 9 управлений записью формирует управляющие импульсы для АЦП 2, а также адреса записи для блока 3 памяти. При этом выходной код АЦП 2 записывается в блок 3 памяти по соответствующим адресам. После заполнения блока 3 памяти данными входного сигнала за период прием информашш блока 3 памяти прекращается и блок 9 управления збашсью вьодает сигнал передачи управления блоку 18 управления считыванием.

Блок 18 управления считыванием начинает формировать адреса считывания, поступающие на блок 3 памяти и блок . ip. В блоке Ю записан код, соответствующий периоду отрицательной синусоиды. Выходные коды блока 1О и соответствующие им выходные коды блока 3 памяти поступают на вход сумматора 4 и, поскольку из блока 1О поступает код отрицательной синусоиды, на выходе сумматора 4 образуется код отклонения исследуемого напряжения от синусоиды, текущее значение которого записьшается в регистр 5- впадины или в регистр 12 выброса. Выбором регистра управляет ЗНЕ1КОВЫЙ разряд сумматора 4.

Если выходной код сумматора отрицательный, происходит запись текущего кода отклонения в регистр 5 впадины, в противном случае знаковый разряд сумматора инвертируется элементом НЕ 11, который разрещает запись положительного кода отклонения (выброса). При этом регистры 5 и 12 тактируются короткими импульсами блока 18 управления считыванием.

Выходной код регистра 5 поступает на первый вход блока сравнения 6, на второй вход которого поступает выходной код регистра 7. В случае, если первый код болыие второгх кода, блок 6 сравнения формирует импульс переписи содержимого регистра 5 в выходной регистр 7 (впадины). Таким образом, в регистре 7 фиксируется максимальное значение отрицательного отклонения входного напряжения от синусоиды (впадины).

Работа регистров 12 и 14 и блока 13 сравнения происходит аналогично, и в регистре 14 фиксируется максимальное значение положительного отклонения входного напряжения от синусоидьт (выброса)

После окончания обработки информаци записанной в блоке 3 памяти, выходные

коды регистров 7 и 14 постртакгг на индикатор 21, работой которого управляет также блок 18 управления считыванйег/. Время индикации задается блоком

18 управления, считыванием и после его окончания блок 18 управления считыванием сбрасывает регистры 7 и 14, а также 2О и 28 и счетчик 17 в нутвь. После этого начинается цикл приема очередной

информации, блок управления считыванием

18 передает управление блоку 9 , ,

ния записью. Работа БУЗ 9 и БУС 18cHHJi:p(низируется генератором опорной частоты 23.

Каналы определения временньхх параметров выбросов и впадин входного ряжения работают одновременно с записью информации в память следующим образом.

Напряжение с выхода масиггабного преобразователя поступает на инверсный вход компаратора 15 и на прямой вход компаратора 22. В качестве опорного напряжения используется синусоидальное напряжение частотно-избирательного фильтра 8, коэффициент передачи которого равен 1, причем опорное синусоидальное напр51жение поступает на прямой вход компаратора 15 и на инверсный вход компаратора 22. Вследствие этого на выходе компаратора 15 появится положительный импульс напряжения при появлении впадины на входном напряжении, а на выходе .кокшаратора 22 - при появлении выброса, причем длительность выходных импульсов компараторов 15 и 22 рЬвны длительностям впадины и выброса соответственно. Эти импульсы не перекрываются во времени, так как выброс и впадины не могут существовать однов{5еменно.

Через элемент ИЛИ.; 16 импульсы поочередно поступают на вход разрешения счетчика 17 и в течение длительности впадины (выброса) счетчик 17 подсчитывает импульсы, поступающие на него от генератора 23 опорной частоты. После окончания впадины импульс на выходе компаратора 15 прекращается, а задним фронтом этого импульса происходит пе- ; .репись содержимого счетчика 17 в iрегистр 25 (впадины). Одновременно с этим отрицательный фронт импульса с выхода элемента ИЛИ 16 поступает на формирователь короткого импульса 24, который сбрасьюает счетчик 17 в нуль, подготавливая его к определению кода длительности очередного выброса (впадины) . Определение кода длительности выброса происходит аналогично, а его 6 запись осуществляется в регистр 26 выВыходаой код регистра 25 поступает па первый вход блока 19 сравнения, на второй вход которого поступает код выходного регистра 20 длительности впадины. Если код регистра 25 бойьше кода регистра 2О, цифровой компаратор 2 2 формирует сигнал переписи кода регистра 25 в регистр 2О. При этом в регистре 20 записывается максимальная длительность впадины, которая имеет место в течение цикла приема информации в блок 3 памяти (за период входного сигнала). Регистры 26 и 28 к блок сравнения 27 работают аналогично. При этом в регистре 28 зафиксируется максимальная дшггельность выброса, который имеет ме то в течение цикла приема информации в память 3. Выходные коды регистров 2О и 28 поступают на ш-щикатор 21. Формула изобретения Цифровой измеритель искажений .синусозадапьного напряжения, содержащий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с nepBbDvi входом блока памяти, блок индикации, отличающийся тем, тп-о, с целью расширения функциональных возможностей и снижения трудоемкости процесса измерения, в него введены масштабный преобразователь, частотно-избирательный фильтр, блок управления записью, два Компаратора, элеме;:т ИЛИ, генератор опорной частоты, запоминающий блок, счетчик, формирователь коротких импутхьсов, сумматор, элемент НЕ, блок управления счи- THBamieM, восемь регистров и четыре блока сравнения, причем выход генератора опорной частоты подключен к тактиру ющим входам обоих блоков управления и счетчика, а второй контактирующий вход блока управления записью соединен с вы ходом частотно-избирательного фильтра, с первым входом первого компаратора и вторым входом второго кокшаратора, информационный вход частотно-избирательного флльтра соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, с вторым входом первого компаратора, и первым входом второго компара тора, и через масигтабный преобразователь - с клеммой исследуемого напряжения, первый выход блока управления записью соединен с управляклцим входом 66 аналого-цифрового преобразователя, второй - с блоком памяти, третий - с блоком управления считыванием, первый которого соединен с управляклцим входом блока индикации, второй - с управляющими входами первого и второго регистров, третий - с третьим, четвертым, пятым и восьмьхм регистрами и с управляющим входом счетчика, четвертый - с адресными входдми блока памяти и запоминающего блока, информационный выход которого через второй вход сумматора, первый регистр и первый блок сравнения, соединен: с вторым управляющим входом третьего регистра, первый выход Которого соединен с первым блоком сравнения, второй - с блоком индикации, а вход - с первым регистром, выход блока памяти через первый вход сумматора, второй регистр и второй блок сравнения соединен с вторым управляющим входом четвертого регистра, первый выход которого соединен с вторым входом второго блока сравнения, - с блоком ивдикации, а вход - с выходом второго регистра, знаковый выход сумматора соединен с вторым управляющим мсодом первого регистра, и с входом элемента НЕ, в.ыход которого соединен с вторым управляющим входом второго ре- гистра, причем выход первого компаратора через первый вход элемента ИЛИ, первый вход счетчика соединен с щестым и седьмым регистрами, управляющие ;, входы Которых соединены, соответственно, с выходами первого и второго компараторов, выход последнего соединен с вторым входом элемента ИЛИ, и через него - с формирователем коротких импульсов, выход которого соединен с входом установки в .нуль счетчика, выход щестого регистра соединен с входами третьего блока сравнения и пятого регистра, первый в,ыход которого соединен с блоком индикации, второй - с третьим блоком сравнения, выход которого соединен с управляющим входом пятого регистра, выход седьмого pei%CTpa соединен с входами четвертого блока сравнения и восьмого регистра, первый выход которого соединен с блоком индикации, второй - с четвертым блоком сравнения, выход последнего соединен с управляющим входом восьмого регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Куренный Э. Г. и Харченко В. А. Применение пришста максимума средних

9 53568Л

нагрузок к оценке искажения синусои-2. Авторское свидетельство СССР

дального напряжения. Электромеханика,№ 63О591, кл. G О1 R 19/00, 1977

Известия вузов , 1978, № 6, с. 629.(прототип).