Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерительном преобразовании активной и реактивной мощностей, при измерении ортогональных составляющих напряжения и тока. Сущность изобретения: способ определения постоянной составляющей напряжения, представляющего собой сумму постоянной составляющей с составляющей удвоенной промышленной частоты и затухающей составляющей промышленной частоты, заключается в том, что измеряют пять мгновенных значений напряжения через четверть периода промышленного тока, а постоянную составляющую определяют по формуле U0= U1(U4+U5)+U2(U5-U3)-U3(U3+U4)/2(U1-2U3+U5) 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2028623
Класс(ы) патента: G01R19/00
Номер заявки: 4892378/21
Дата подачи заявки: 17.12.1990
Дата публикации: 09.02.1995
Заявитель(и): Дагестанский политехнический институт
Автор(ы): Гаджибабаев Г.Р.
Патентообладатель(и): Дагестанский политехнический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности при измерительном преобразовании активной и реактивной мощностей, измерении ортогональных составляющих напряжения и тока.
Известен способ выделения постоянной составляющей Uo напряжения из его суммы с составляющей удвоенной промышленной частоты U(2 ω)=U1sin(2 ω t+ ϕ1) (ω - промышленная частота, U1 - амплитуда, ϕ1 - начальная фаза) суммированием двух значений напряжения, взятых через полпериода Т= π /2 ω переменной составляющей. Недостатком способа является недопустимо большая погрешность определения постоянной составляющей напряжения U=Uo+U1sin(2 ω t+ ϕ1) + U2l-αtsin( ωt+ϕ2) в виде суммы составляющих Uo,U(2 ω) и затухающей гармонической составляющей промышленной частоты U( ω)=U2l-αt -sin( ωt + ϕ2) с амплитудой U2, коэффициентом затухания α и начальной фазой ϕ2.
Целью изобретения является повышение точности выделения постоянной составляющей напряжения из его суммы с составляющей удвоенной промышленной частоты и затухающей гармонической составляющей промышленной частоты. Для этого измеряют пять мгновенных значений напряжения с интервалом, равным четверти периода промышленного тока Т=5 мс и формируют первое, второе, третье произведения умножением сумм четвертого и пятого: третьего и четвертого; разности пятого и третьего на первое, третье и второе мгновенные значения напряжения соответственно и разделив половину суммы первого, второго и разности третьего произведений на сумму первого, пятого и разности удвоенного третьего мгновенного значения напряжения получают постоянную составляющую.
Как показали проведенные нами расчеты, предложенный способ позволяет выделить точные значения постоянной составляющей напряжения и независимо от параметров его составляющих.
В просмотренных источниках информации нами не обнаружены указанные отличительные признаки. Следовательно предложенное решение отвечает критерию существенности отличий.
Устройство, реализующее предложенный способ, может быть выполнено следующим образом (см. чертеж).
Выход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 1 подключен к информационным входам пяти параллельных регистров RG1-RG5 (блок 5), а синхровход АЦП 1 подключен к выходу тактового генератора импульсов (ГИ) 3. Выход ГИ 3 подключен также к входу счетчика импульсов (Сч) 4 и информационному входу демультиплексора (DMS) 5, к адресным входам которого подключены выходы Сч 4. Выходы DMS 5 подключены к синхровходам регистров RGI-RG5. Четвертый, пятый; третий, пятый;третий, четвертый; первый, третий, пятый выходы блока 2 подключены к входам сумматоров (алгебраических) 6, 7, 8, 9 соответственно, а первый, второй, третий выходы блока 2 подключены к входам умножителей 10, 11, 12 соответственно, к вторым входам которых подключены выходы сумматоров 6, 7, 8 соответственно. Выходы умножителей 10, 11, 12 подключены к входам сумматора (алгебраического) 13, выход которого подключен к входу устройства деления 14, второй вход которого подключен к выходу сумматора 9. К выходу устройства деления 14 подключен информационный вход регистра RG15, синхровход которого через элемент задержки 16 подключен к пятому выходу DMS 5.
Устройство реализует предложенный способ следующим образом.
На вход АЦП 1 поступает напряжение U, на синхровход которого поступают первый, второй, третий, четвертый, пятый тактовые импульсы с выхода ГИ 3 и на выходе АЦП 1 появляются в моменты времени t1, t1+ T, t1+2T, t1+3T, t1+4T цифровые значения напряжений U1, U2, U3, U4, U5соответственно поступающие на информационные входы блока 2. С выхода ГИ 3 импульсы также поступают на входы Сч 4 и DMS 5. В зависимости от номера пришедшего тактового импульса Сч 4 устанавливается в соответствующее состояние, что позволяет DMS 5 (в зависимости от информации на его адресных входах) "пропустить" тактовые импульсы на один из пяти своих выходов, которые позволяют записать информацию с выхода АЦП 1 в соответствующие регистры блока 2. За пять последовательных тактов информация будет записана во все пять регистров. С выхода регистров RG1-RG5 до входа регистра 15 информация обрабатывается асинхронно. С выхода блока 2 напряжения U4, U5; U5, U3; U3, U4; U1, U3, U5 поступают на входы сумматоров 6, 7, 8, 9, на выходах которых формируются напряжения U4+U5; U5-U3; U3+U4; 2(U1-2U3+U5) соответственно, причем в сумматоре 9 из напряжения формируется напряжение 2U3 сдвигом его в сторону старшего разряда, а из напряжения U1-2U3+U5 формируется слагающая 2(U1-2U3+U5) также сдвигом этой суммы в сумматоре 9 в сторону старшего разряда. На входы умножителей 10, 11, 12 поступают напряжения U4+U5; U5-U3; U3+U4 с выходов сумматоров 6,7,8 и напряжения U1, U2, U3 с выходов блока 2 соответственно, а с выходов умножителей 10, 11, 12 поступают напряжения U1(U4+U5); U2(U5-U3); U3(U3+U4) соответственно на входы сумматора 13. С выходов сумматоров 9, 13 напряжения 2(U1-2U3+U5), U1(U4+U5)+U2(U5-U3)-U3(U3+U4) соответственно поступают на входы устройства деления 14, с выхода которого напряжение Uo= [U4(U4+U5)+U2(U5-U3)-U3(U3+U4]/[2(U1-2U3+U5)] поступает на вход RG15.
По окончании переходных процессов в сумматорах, умножителях, устройстве деления полученная информация записывается в RG15 по приходу задержанного импульса (посредством элемента задержки 16) с выхода 5 DMS 5, т.е. в конце цикла. Таким образом раз в цикл информация на выходе RG 15 изменяется.
Предлагаемый способ выделения постоянной составляющей напряжения основан на решении системы уравнений

определяющих мгновенные значения напряжения в виде сумы постоянной составляющей, составляющей удвоенной промышленной частоты и затухающей гармонической составляющей промышленной частоты, различающиеся интервалом дискретизации Т=5 мс. Решение системы уравнений (1) относительно постоянной составляющей представляет собой выражение
Uo = (2)
Очевидно, что выражение (2), являющееся корнем системы уравнений (1), имеет место практически при всех значениях параметров Uo, U1, U2, t1, ϕ1, α, ϕ2 напряжения U.
Достоверность соотношения (2) подтверждена расчетами на программируемом микрокалькуляторе МК-61. Так, например, при значениях Uo=1,29 B, U1=2,1 B, U2= 2,7 B, t1= 10-3 c, ω = 100 π , ϕ1= 2 рад., ϕ2= 7 рад., α= 200, Т=5 мс расчет по выражению (2) с использованием (1) позволяет получить Uo=1,29 B, а согласно известному способу при сложении двух значений U1, U2, сдвинутых на полпериода составляющей U(2 ω), получается погрешность вычисления Uo, достигающая до 100%.
Вышеприведенное выражение (2) для вычисления постоянной составляющей напряжения в виде суммы Uo с составляющей удвоенной промышленной частоты и затухающей гармонической составляющей промышленной частоты можно использовать, например, при вычислении активной, реактивной мощностей, ортогональных составляющих тока в цепях с электромагнитными переходными процессами.
I ] =
(3)
I ]=
(4)
=cst]
(5)
=snt]
(6)
где Р,q - мгновенные значения активной и реактивной мощностей; U' , U '' - мгновенные ортогональные значения напряжения; i - мгновенное значение тока; Um, Im - амплитудные значения напряжения и тока; ϕn, ϕi - начальные фазы напряжения и тока; I1 - максимальное значение апериодической составляющей тока; i1, i2 - мгновенные ортогональные значения тока; U1оп, U2оп - опорные гармонические составляющие промышленной частоты.
Из выражений (3)-(5) следует, что они по структуре совпадают с напряжением U и представляют сумму постоянной составляющей (активной P= UmImcos(ϕn - ϕi), реактивной Q= UmImsin (ϕni) мощностей, ортогональных составляющих Im sin ϕi, Imcos ϕiсоответственно), составляющих удвоенной промышленной частоты (вторые слагаемые) и затухающие гармонические составляющие промышленной частоты. Соотношения (5), (6) представляют собой подынтегральные выражения формул Фурье.
Формула изобретения: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ, заключающийся в том, что измеряют мгновенные значения напряжения через четверть периода промышленного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения постоянной составляющей напряжения, представляющего собой сумму постоянной составляющей с составляющей удвоенной промышленной частоты и затухающей составляющей промышленной частоты, измеряют пять мгновенных значений напряжения, а постоянную составляющую U0 вычисляют по формуле

где U1 - U5 - измеренные с первого по пятое мгновенные значения.