ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД

Полезная модель относится к области автоматики и измерительной техники. Полезная модель решает задачу автоматизации промышленных испытаний частотно-регулируемых электроприводов с асинхронными
двигателями, повышает качество испытании.
Известно устройство преобразователь активной мощности в цифровой код (а.с. СССР №1275308 от 07.12.86) содержащее входные преобразователи тока и напряжения, входы которых соединены с соответствующими входными шинами, причем выходы входных преобразователей тока и напряжения подключены к первым входам первого и второго коммутаторов соответственно и к входам первого и второго компараторов, источник опорного напряжения соединен с вторыми входами коммутаторов, третьи входы которых заземлены, управляющие входы коммутаторов соединены с соответствующими выходами блока управления, выходы коммутаторов через соответствующие формирователи модуля соединены с входами перемножителя, выход которого через управляемый инвертор соединен с входом интегратора, второй выход блока управления соединен с первыми входами элемента ИЛИ и цифрового делительного блока, вторые входы которых соединены соответственно с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым выходом блока управления, генератор импульсов соединен с третьим входом цифрового
делительного блока, выходы которого являются выходами преобразователя, выход первого компаратора соединен с первыми входами блока управления и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход второго компаратора соединен с управляющим входом управляемого инвертора, второй вход сравнивающего блока заземлен, а выход соединен со вторым входом блока управления.
Недостатками данного устройства являются большое количество операций над аналоговым сигналом приводящее к дополнительным погрешностям, а также интегрирование сигнала мгновенной мощности за один период, что также приводит к погрешностям преобразования активной мощности в цифровой код.
Наиболее близким по существу и решаемой задаче является устройство для измерения мощности в трехфазных сетях (Ваттметр универсальный ВУ-01, руководство по эксплуатации ЭРПБ.411187.001 РЭ), содержащее три измерительных канала по напряжению и три измерительных канала по току. Принцип действия заключается в одновременном аналого-цифровом преобразовании мгновенных значений измеряемых сигналов тока и напряжения и последующей цифровой обработке с помощью встроенного микропроцессора с целью получения искомых значений. Для обеспечения равномерного и постоянного числа точек дискретизации от периода к периоду служит схема синхронизации, выполненная по принципу фазовой автоподстройки частоты, которая, в свою очередь, сихронизирована с питающей устройство сетью. Устройство имеет гальваническую «развязку»сигналов между основным
блоком преобразования и обработки сигналов с одной стороны и платой индикации и интерфейсом RS-232 - с другой стороны.
Недостатками данного устройства являются невозможность измерения мощности при частотах отличных от частоты питающей сети прибора, а также погрешности возникающие при обработке несинусоидального напряжения и тока.
Задачей, решаемой полезной моделью, является автоматизация промышленных испытаний асинхронных двигателей и электроприводов на их базе, возможность измерения активной мощности асинхронных двигателей, работающих с преобразователями частоты. Решение поставленной задачи достигается тем, что преобразователь активной мощности трехфазной цепи несинусоидалъного напряжения в цифровой код, состоящий из трех датчиков напряжения, трех датчиков тока, аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что он дополнительно содержит три аналоговых перемножителя, подключенных входами к выходам датчиков напряжения и тока, а выходами к аналоговым интеграторам, три интегратора, выходы которых соединены со входами прецизионных устройств выделения модуля сигнала, три устройства прецизионного выделения модуля сигнала, выходы которых соединены со входами аналогового сумматора и аналоговый сумматор, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выдающего цифровой код.
Структурная схема полезной модели показана на чертеже фиг.1. Полезная модель состоит из датчиков напряжения с эффектом Холла 1, 3, 5, датчиков тока с эффектом Холла 2, 4, 6, аналоговых перемножителей 7, 8, 9, интеграторов 10, 11, 12, устройств прецизионного выделения модуля сигнала 13, 14, 15, аналогового сумматора 16 и аналого-цифрового преобразователя 17. Выходы датчиков напряжения 1, 3, 5 соединены с первыми входами аналоговых перемножителей 7, 8, 9, выходы датчиков тока 2, 4, 6 соединены со вторыми входами аналоговых перемножителей 7, 8, 9, выходы аналоговых перемножителей 7, 8, 9 соединены со входами интеграторов 10, 11, 12, выходы которых соединены со входами устройств прецизионного выделения модуля сигнала 13, 14, 15, выходы устройств прецизионного выделения модуля сигнала 13, 14, 15 соединены со входами аналогового сумматора 16, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя.
A
B
C
A
B
C
Работает полезная модель следующим образом, сигналы фазных напряжений и(1), и(t), u(t) поступает с первый вход аналоговых перемножителей 7, 8, 9 через датчики напряжения с эффектом Холла 1, 3, 5, на второй вход аналоговых перемножителей 7, 8, 9 поступают преобразованные сигналы токов i(t), i(t), i(t) через датчики тока с эффектом Холла 2, 4, 6. На выходах перемножителей появляется сигнал мгновенных значений мощностей фаз:
Сигналы с выходов аналоговых перемножителей поступают на интеграторы 10, 11, 12, На выходах интеграторов 10, 11, 12 появляются сигналы активных мощностей фаз:
Сигналы с выходов интеграторов поступают на входы устройств прецизионного выделения модуля сигнала 13, 14, 15. Сигнал с выходов устройств прецизионного выделения модуля 13, 14, 15 поступает на входы аналогового сумматора 16. На выходе аналогового сумматора получается сигнал активной мощности трехфазной сети несинусоидального тока:
Выходной сигнал аналогового сумматора 16 преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 17, сопряженным с компьютером.
Таким образом с помощью полезной модели возможно преобразование величины активной мощности в трехфазных четырех проводных цепях несинусоидального напряжения. Устройство также можно использовать в цепях синусоидального напряжения. Точность измерения в большей степени зависит от применяемых датчиков в измерительных каналах 1-6 и разрядности АЦП 17.