RU140032U1 - DEVICE FOR MEASURING REACTIVE POWER OF A THREE-PHASE AC NETWORK - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING REACTIVE POWER OF A THREE-PHASE AC NETWORK Download PDFInfo
- Publication number
- RU140032U1 RU140032U1 RU2013154873/28U RU2013154873U RU140032U1 RU 140032 U1 RU140032 U1 RU 140032U1 RU 2013154873/28 U RU2013154873/28 U RU 2013154873/28U RU 2013154873 U RU2013154873 U RU 2013154873U RU 140032 U1 RU140032 U1 RU 140032U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- converter
- key
- reactive power
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Устройство измерения реактивной мощности трёхфазной сети переменного тока, содержащее два нуль-органа, два ключа, два инвертора, сумматор, преобразователь среднего значения фазного тока, преобразователь действующего значения линейного напряжения, отличающееся тем, что в него введены широтно-импульсный преобразователь, состоящий из генератора пилообразного напряжения, компаратора и ключа, блок выделения модуля, релейный элемент с зоной нечувствительности и преобразователь среднего значения реактивной мощности, причем первый вход устройства соединён с входами преобразователя действующего значения напряжения, первого инвертора и первого нуль-органа, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, информационный вход которого соединён со вторым входом устройства, а выход первого ключа соединён с первым входом сумматора, выход которого связан с входом преобразователя среднего значения тока, выход которого соединён с входом блока выделения модуля и входом релейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединён с вторым выходом устройства, а выход блока выделения модуля соединён с информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к входу преобразователя среднего значения реактивной мощности, выход которого связан с первым выходом устройства, при этом выход генератора пилообразного напряжения соединён с вторым входом компаратора, первый вход компаратора соединён с выходом преобразователя действующего значения напряжения, а выход компаратора соединён с управляющим входом третьего ключа, выход первого инвертора соединён с входом второго нуль-органа, выход �A device for measuring the reactive power of a three-phase AC network containing two zero-element, two keys, two inverters, an adder, an average phase-phase converter, an in-line current-voltage converter, characterized in that a pulse-width converter consisting of a generator is introduced into it sawtooth voltage, a comparator and a key, a module isolation unit, a relay element with a dead zone and an average reactive power converter, the first input of The device is connected to the inputs of the current voltage converter, the first inverter and the first zero-organ, the output of which is connected to the control input of the first key, the information input of which is connected to the second input of the device, and the output of the first key is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the input an average current converter, the output of which is connected to the input of the module selection unit and the input of the relay element with a dead zone, the output of which is connected to the second output of the device and the output of the module isolation unit is connected to the information input of the third key, the output of which is connected to the input of the average reactive power converter, the output of which is connected to the first output of the device, while the output of the sawtooth generator is connected to the second input of the comparator, the first input of the comparator is connected to the output the converter of the current voltage value, and the output of the comparator is connected to the control input of the third key, the output of the first inverter is connected to the input of the second zero-organ, the output
Description
Заявляемое устройство относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения текущего значения реактивной мощности трехфазной цепи переменного тока.The inventive device relates to electrical engineering and can be used to measure the current reactive power of a three-phase AC circuit.
Известно устройство для измерения активной и реактивной составляющих мощности в цепях переменного тока с установившимся синусоидальным режимом, содержащее первичные преобразователи тока и напряжения, подключенные к входам аналого-цифровых преобразователей, соединенных через мультиплексор и вычислительный блок с блоком управления. Кроме этого, к блоку управления подключены генератор опорной частоты, ключ и реверсивный счетчик [1]. Выборки мгновенных значений тока и напряжения первичные преобразователи подают на аналого-цифровые преобразователи, преобразующие их в цифровые сигналы. Сигналы обрабатывают в блоке управления, после чего в вычислительном блоке рассчитывают мгновенные значения мощности и усредняют их для получения значения активной и реактивной составляющих мощности в исследуемой цепи в течение заданного интервала времени.A device for measuring the active and reactive components of power in alternating current circuits with a steady sinusoidal mode, containing primary current and voltage converters connected to the inputs of analog-to-digital converters connected through a multiplexer and a computing unit to a control unit. In addition, a reference frequency generator, a key and a reversible counter [1] are connected to the control unit. Samples of instantaneous values of current and voltage are supplied by primary converters to analog-to-digital converters, which convert them into digital signals. The signals are processed in the control unit, after which the instantaneous power values are calculated in the computing unit and averaged to obtain the values of the active and reactive power components in the circuit under study for a given time interval.
Недостатком данного устройства является то, что для определения уровня потребляемой мощности электроэнергии в многофазных цепях согласно [1], предусматривающему одновременное проведение замеров мгновенных значений тока и напряжения во всех исследуемых цепях, требуется количество аналого-цифровых преобразователей, равное количеству исследуемых цепей, что усложняет алгоритм вычислений и схему управления.The disadvantage of this device is that to determine the level of electric power consumption in multiphase circuits according to [1], which provides for simultaneous measurements of instantaneous current and voltage values in all the circuits under study, the number of analog-to-digital converters equal to the number of circuits under study is required, which complicates the algorithm computing and control scheme.
Следствием этого является снижение быстродействия и надежности.The consequence of this is a decrease in speed and reliability.
Известно устройство для измерения электрической мощности и энергии, содержащее блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, интерфейсный блок, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно [2]. Недостатком известного устройства являются невысокая точность измерения и ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет непрерывно производить измерение электрической мощности одновременно на всех датчиках, подключенных к мультиплексору.A device for measuring electrical power and energy, comprising an information processing unit, an analog-to-digital converter, an interface unit, multiplexers, the inputs of which are connected to the outputs of the voltage and current measuring transducers, respectively [2]. A disadvantage of the known device is its low measurement accuracy and limited functionality, since it does not allow continuous measurement of electrical power simultaneously on all sensors connected to the multiplexer.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство измерения реактивной мощности трехфазной цепи переменного тока [3]. Устройство с одержит в первом варианте множительный блок, нуль-орган, ключ, преобразователь среднего значения фазного тока и преобразователь действующего значения линейного напряжения. Во втором варианте исполнения устройства для оценки реактивной мощности в отрицательном полупериоде напряжения сети вводят второй нуль-орган, второй ключ, два инвертора и сумматор.Closest to the claimed device is a device for measuring the reactive power of a three-phase AC circuit [3]. The device with in the first embodiment contains a multiplying unit, a zero-organ, a key, a converter of the average phase current value and a converter of the effective value of the linear voltage. In the second embodiment of the device for evaluating reactive power in the negative half-period of the mains voltage, a second zero-organ, a second key, two inverters and an adder are introduced.
Данное устройство, обеспечивающее измерение уровня реактивной мощности трехфазной сети переменного тока, включает в свой состав аналоговый умножитель, который снижает точность устройства. Кроме того, известное устройство не обеспечивает определения характера реактивной мощности.This device, which provides measurement of the reactive power level of a three-phase AC network, includes an analog multiplier, which reduces the accuracy of the device. In addition, the known device does not provide a determination of the nature of the reactive power.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в увеличении точности измерения и достигается тем, что в устройстве для измерения реактивной мощности трехфазной цепи переменного тока, включающем множительный блок, два нуль-органа, два ключа, два инвертора, сумматор, преобразователь среднего значения фазного тока и преобразователь действующего значения линейного напряжения, множительный блок заменяется блоком выделения модуля и широтно-импульсным преобразователем, состоящим из генератора пилообразного напряжения, компаратора и ключа. Кроме того, в устройство измерения реактивной мощности дополнительно введены преобразователь среднего значения реактивной мощности и релейный элемент с зоной нечувствительности, что позволяет определить характер измеряемой реактивной мощности трехфазной сети переменного тока и, тем самым, расширить функциональные возможности устройства.The technical result of the proposed utility model is to increase the accuracy of measurement and is achieved by the fact that in the device for measuring the reactive power of a three-phase AC circuit, including a multiplying unit, two zero-element, two keys, two inverters, an adder, an average phase current converter and a converter of the effective value of the linear voltage, the multiplying unit is replaced by a module selection unit and a pulse-width converter, consisting of a sawtooth voltage generator, to comparator and key. In addition, an average reactive power converter and a relay element with a deadband are additionally introduced into the reactive power measuring device, which allows determining the nature of the measured reactive power of a three-phase AC network and, thereby, expanding the device’s functionality.
На фигуре представлена структура предлагаемого устройства измерения реактивной мощности трехфазной сети переменного тока.The figure shows the structure of the proposed device for measuring the reactive power of a three-phase AC network.
Устройство содержит преобразователь действующего значения линейного напряжения 1, инверторы 2 и 3, нуль-органы 4 и 6, ключи 5, 7 и 14, сумматор 8, преобразователь 9 среднего значения фазного тока, блок выделения модуля 10, релейный элемент с зоной нечувствительности 11, генератор пилообразного напряжения 12, компаратор 13, преобразователь 15 среднего значения реактивной мощности.The device contains a converter of the operating value of the
Первый вход устройства соединен с входом преобразователя 1 действующего значения напряжения, первого инвертора 2 и входом первого нуль-органа 4, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 5, информационный вход которого соединен со вторым входом устройства, а выход первого ключа 5 соединен с первым входом сумматора 8, выход которого соединен с входом преобразователя 9 среднего значения тока, выход которого соединен с входом блока выделения модуля 10 и входом релейного элемента с зоной нечувствительности 11, выход которого соединен с вторым выходом устройства. Выход блока выделения модуля 10 соединен с информационным входом третьего ключа 14, выход которого соединен с входом преобразователя 15 среднего значения реактивной мощности, выход которого соединен с первым выходом устройства. Выход генератора пилообразного напряжения 12 соединен с вторым входом компаратора 13, а первый вход компаратора соединен с выходом преобразователя 1 действующего значения напряжения. Выход компаратора 13 соединен с управляющим входом третьего ключа 14. Выход первого инвертора 2 соединен с входом второго нуль-органа 6, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 7, а информационный вход второго ключа 7 соединен с выходом второго инвертора 3, вход которого соединен с вторым входом устройства, а выход второго ключа 7 соединен с вторым входом сумматора 8.The first input of the device is connected to the input of the
На входы устройства поступают сигналы с датчиков напряжения UАВ и тока IС, пропорциональные мгновенным значениям линейного напряжения между первой и второй фазами и тока третьей фазы .The inputs of the device receive signals from the voltage sensors U AB and current I C , proportional to the instantaneous values of the linear voltage between the first and second phases and current of the third phase .
Ток за период линейного напряжения UАВ равенCurrent for the period of the line voltage U AB equal
Интегральное среднее значение IСР тока за период напряжения UАВ равноIntegral average value of I CP current for the voltage period U AB equal
данное выражение с учетом (1) можно преобразовать следующим образомtaking into account (1), this expression can be transformed as follows
тогда интегральное среднее значение IСР будет равноthen the integral average value of I CP will be equal
где kI - коэффициент трансформации масштабного преобразователя тока.where k I is the transformation coefficient of the scaled current transducer.
В соответствии с выражениями (1)-(5) определение среднего значения тока IСР, пропорционального фазному току и синусу угла сдвига фаз между напряжением и током, осуществляется за счет введения двух каналов, переключение которых происходит в зависимости от знака напряжения . Необходимость введения двух каналов, обусловлена тем, что среднее значение тока за период при неизменной нагрузке равно нулю.In accordance with the expressions (1) - (5), the determination of the average value of the current I CP proportional to the phase current and the sine of the phase angle between voltage and current, is carried out by introducing two channels, the switching of which occurs depending on the sign of voltage . The need for the introduction of two channels is due to the fact that the average current value for a period at a constant load is zero.
В положительный полупериод при UАВ≥0 выходной сигнал l нуль-органа 4, подключенного к первому входу устройства, равенIn the positive half-cycle at U AB ≥0, the output signal l of the null-
тогда выходной сигнал iСl ключа 5, информационный вход которого соединен со вторым входом устройства, равенthen the output signal i Cl of
В отрицательный полупериод напряжения при UАВ≤0 выходной сигнал m нуль-органа 6, подключенного к выходу инвертора 2, вход которого соединен с первым входом устройства, равенIn the negative half-cycle of voltage at U AB ≤0, the output signal m of the null-
тогда выходной сигнал iСm ключа 7, информационный вход которого соединен с выходом инвертора 3, вход которого соединен со вторым входом устройства, равенthen the output signal i Cm of the
На выходе сумматора 8, входы которого соединены с выходом первого ключа 5 и выходом второго ключа 7, формируется выходной сигнал равный , а на выходе преобразователя 9 среднего значения тока, вход которого соединен с выходом сумматора 8, формируется выходной сигнал IСР в соответствии с уравнениями (1), (2).At the output of the adder 8, the inputs of which are connected to the output of the
Сигнал IСР будет пропорционален току фазы Im и sinφ по уравнениюThe signal I CP will be proportional to the phase current I m and sinφ according to the equation
где kПР1 - коэффициент передачи преобразователя среднего значения тока .where k PR1 - transfer coefficient of the average current transducer .
Сигнал IСР подается на вход блока выделения модуля 10. Выделение модуля сигнала IСР необходимо для обеспечения работы широтно-импульсного преобразователя.The signal I CP is fed to the input of the allocation unit of
Далее, с помощью преобразователя действующего значения напряжения определяется сигнал постоянного напряжения, пропорциональный действующему значению линейного напряжения UЛ, и при входном сигнале преобразователя UАВ его выходной сигнал Uв равенFurther, with the help of the converter of the actual voltage value, a constant voltage signal is determined proportional to the effective value of the linear voltage U L , and with the input signal of the converter U AB, its output signal U in is
где kU - коэффициенты трансформации масштабного преобразователя напряжения;where k U are the transformation ratios of the scale voltage converter;
kв - коэффициент передачи преобразователя действующего значения напряжения.k in - transfer coefficient of the converter of the current voltage value.
Определяемые из (6а) и (7) средние значения реактивного тока IСР и напряжения Uв с помощью операции широтно-импульсного преобразования, выполняемой генератором пилообразного напряжения 12; компаратором 13 (первый вход которого соединен с выходом преобразователя 1 среднего значения напряжения, подключенного к первому входу устройства, а второй вход - с выходом генератора пилообразного напряжения 12); ключом 14 (информационный вход которого соединен с выходом блока выделения модуля 10, а управляющий вход с выходом компаратора 13), на входе преобразователя 15 среднего значения реактивной мощности преобразуются в последовательность импульсов, ширина которых пропорциональна действующему значению напряжения между первой и второй фазами, а амплитуда - среднему значению реактивного тока. Площадь импульсов пропорциональна реактивной мощности трехфазной сети переменного тока, и таким образом, на выходе преобразователя получается сигнал q пропорциональный среднему значению реактивной мощности Q трехфазной сети в каждом полупериоде напряженияThe average values of the reactive current I СР and voltage U в determined from (6a) and (7) using the pulse-width conversion operation performed by a
где γ - скважность импульсов пропорциональная значению Uв;where γ is the duty cycle of the pulses proportional to the value of U in ;
kПР2 - коэффициент передачи преобразователя среднего значения реактивной мощности.k PR2 - transmission coefficient of the converter of the average value of reactive power.
Величина среднего значения реактивной мощности равнаThe average value of reactive power is
где k - коэффициент преобразованияwhere k is the conversion coefficient
Сигнал IСР, пропорциональный среднему значению реактивного тока, также подается на вход релейного элемента с зоной нечувствительности 11, на выходе которого формируется сигнал sQ, отражающий знак (характер) реактивной мощности.The CP signal I, proportional to the average value of the reactive current, is also fed to the input of the relay element with a
Для функции, отражающей характер реактивной мощности sQ запишетсяFor a function reflecting the nature of the reactive power, s Q is written
В свою очередь, sQ определяется знаком среднего значения IСР тока iС In turn, s Q is determined by the sign of the average value of I CP current i C
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Заявленное устройство для измерения реактивной мощности трехфазной сети переменнного тока может быть реализовано на аналоговых или/и цифровых микросхемах малой и средней степени интеграции, программно-аппаратным способом на микропроцессорном контроллере или электронной вычислительной машине (ЭВМ).The claimed device for measuring the reactive power of a three-phase AC network can be implemented on analog and / or digital microcircuits of small and medium degree of integration, software and hardware on a microprocessor controller or electronic computer (computer).
В качестве элементной базы для реализации устройства могут быть использованы отечественные аналоговые интегральные микросхемы или их зарубежные аналоги, например: первый 4 и второй 6 нуль-органы, релейный элемент с зоной нечувствительности 11 и компаратор 13 могут быть выполнены на аналоговых компараторах 521 (MA711) и 554 (MA711, MA710, LM111) серии; первый 5, второй 7 и третий 14 ключи на аналоговых ключах 590 серии или аналоговых коммутаторах 561 и 590 серии (HI1800, HI509A); преобразователь 9 среднего значения тока, преобразователь 1 действующего значения напряжения, преобразователь 15 среднего значения реактивной мощности, первый 2 и второй 7 инверторы, сумматор 8, блок выделения модуля 10, генератор пилообразного напряжения 12 могут быть выполнены на операционных усилителях, например 140 серии (MA741, MA747C).As an element base for the implementation of the device, domestic analog integrated circuits or their foreign analogues can be used, for example: the first 4 and second 6 zero-elements, a relay element with a
Применение предлагаемого устройства измерения реактивной мощности трехфазной сети переменного тока позволяет строить простые, дешевые, надежные, с возможностью интегрального исполнения датчики систем контроля и регулирования реактивной мощности, например, в устройствах компенсации реактивной мощности электроустановок различного назначения с целью повышения качества энергопотребления.The use of the proposed device for measuring the reactive power of a three-phase AC network allows you to build simple, cheap, reliable, with the possibility of integrated performance sensors of reactive power control and regulation systems, for example, in reactive power compensation devices for electrical installations of various purposes in order to improve the quality of energy consumption.
Источники информацииInformation sources
1. Способ измерения активной и реактивной составляющих мощности в цепях переменного тока с установившимся синусоидальным режимом. Заявка на изобретение №4898386/10, 29.12.1990, патент RU 2039358. Мелентьев В.С., Шутов В.С., Баскаков В.С.1. The method of measuring the active and reactive components of power in alternating current circuits with a steady sinusoidal mode. Application for invention No. 4898386/10, 12.29.1990, patent RU 2039358. Melentiev V.S., Shutov V.S., Baskakov V.S.
2. Устройство для измерения электрической мощности и энергии. Заявка на изобретение №97116929/09, 15.10.1997, патент RU 2138827, 27.09.1999. Болгов В.Т.2. Device for measuring electrical power and energy. Application for invention No. 97116929/09, 10/15/1997, patent RU 2138827, 09/27/1999. Bolgov V.T.
3. Способ измерения реактивной мощности трехфазной сети переменного тока и устройство для его осуществления. Заявка на изобретение №95107390/07, 10.05.1995. Присмотров Н.И., Протасов А.П., Холманских В.М., Хорошавин В.С.3. A method for measuring the reactive power of a three-phase AC network and a device for its implementation. Application for invention No. 95107390/07, 05/10/1995. Prismotrov N.I., Protasov A.P., Kholmanskikh V.M., Khoroshavin V.S.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154873/28U RU140032U1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | DEVICE FOR MEASURING REACTIVE POWER OF A THREE-PHASE AC NETWORK |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154873/28U RU140032U1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | DEVICE FOR MEASURING REACTIVE POWER OF A THREE-PHASE AC NETWORK |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU140032U1 true RU140032U1 (en) | 2014-04-27 |
Family
ID=50516040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013154873/28U RU140032U1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | DEVICE FOR MEASURING REACTIVE POWER OF A THREE-PHASE AC NETWORK |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU140032U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651809C1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-04-24 | Александр Евгеньевич Бондаренко | Method of the three-phase network instant reactive power determining |
-
2013
- 2013-12-10 RU RU2013154873/28U patent/RU140032U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2651809C1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-04-24 | Александр Евгеньевич Бондаренко | Method of the three-phase network instant reactive power determining |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lakka et al. | Development of an FPGA-based SPWM generator for high switching frequency DC/AC inverters | |
JP4987068B2 (en) | AC electric quantity measuring device | |
JP5985775B1 (en) | Isolated operation detection device and isolated operation detection method | |
JP2009264753A (en) | Harmonics measuring apparatus | |
RU2463613C1 (en) | Device for determination of power components within three-phase three-wire ac circuits | |
JP2004279321A (en) | Power-measuring device, reverse power flow detector, and interconnected system power generation plant | |
WO2012143779A1 (en) | Power measurement device | |
JP5126523B2 (en) | Watt meter | |
JP5770454B2 (en) | Harmonic component measuring device | |
RU140032U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING REACTIVE POWER OF A THREE-PHASE AC NETWORK | |
JP2014006144A (en) | Ac resistance measuring device and ac resistance measuring method | |
CN104820153A (en) | Multi-machine system and synchronization measuring method thereof | |
JP2006098287A (en) | Harmonic component measuring apparatus | |
Valderrabano-Gonzalez et al. | Single phase angle tracking method for power switches gating synchronization | |
KR101946308B1 (en) | Method of phase locked loop to improve accuracy of frequency measurement for single phase photovoltaic system | |
RU131916U1 (en) | ACTIVE FILTER | |
RU162209U1 (en) | THREE-PHASE AC VOLTAGE MEASURING TRANSMITTER | |
CN114935682A (en) | Algorithm for rapidly calculating effective value through alternating current sampling | |
RU162552U1 (en) | THREE-PHASE AC NETWORK REACTIVE SENSOR | |
CN101216509B (en) | Voltage measurement method based on three phase instantaneous point | |
CN106130388A (en) | Inverter space vector control method and device | |
KR101140392B1 (en) | Device and method for computing an input voltage of inverter | |
Khruathep et al. | Implementation of shunt active power filter using source voltage and source current detection | |
CN104215924A (en) | Synchronous demodulator, power standard source comprising synchronous demodulator and control method of power standard source | |
KR20150049003A (en) | Apparatus for compensating phase error in inverter output voltage |