SU1275320A1 - Method of determining phase difference for two sine signals - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехническим измерени м, в -частности к измерени м разности фаз. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазон измерени  разности фаз до 2 ТГ . Дл  достижени  этой цели способ предусматривает дополнительный сдвиг первого сигнала на угол IT/2 в сторону опережени , вьщелени  разности мгновенных значений сдвинутого и второго сигналов, измерение значени  этой разности и определение разности фаз по формуле, приведенной в описании изобретени . Устройство, реализующее способ, содержит измерительlibie преобразователи 1 и 2 действующих значений синусоидального напр жени , трансформаторы 3- и 4 напр же- . ни , измерительный преобразователь 5 действующего значени  синусоидального напр жени , фазовращатель 6, с измерительШй преобразователь 7 действующего значени  синусоидального напр жени , решакщий блок 8. Способ позвол ет производить измерение разности фаз от О до 2Я , т.е. во всем диапазоне возможных значений. Это обеспечивает расширение области его использовани . 2 ил. ю ел оо lN5This invention relates to electrical measurements, in particular to measuring phase differences. The aim of the invention is to extend the range of measurement of the phase difference to 2 TG. To achieve this goal, the method provides for an additional shift of the first signal by the angle IT / 2 in the direction of advance, the difference in the instantaneous values of the shifted and the second signal, the measurement of the value of this difference and the determination of the phase difference using the formula given in the description of the invention. The device that implements the method contains meter-based converters 1 and 2 of the operating values of sinusoidal voltage, transformers 3 and 4 voltages. Neither the measuring transducer 5 of the effective value of the sinusoidal voltage, the phase shifter 6, or the measuring transducer 7 of the effective value of the sinusoidal voltage, solves the block 8. The method allows to measure the phase difference from 0 to 2 °, i.e. over the whole range of possible values. This provides an extension of its use. 2 Il. you ate oo lN5

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электрическим измерени м дл  определени  разности фаз двух низкочастотных синусоидаль-. ныу сигналов,The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical measurements for determining the phase difference of two low frequency sinusoidal. now signals

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерений разности фаз до 2Я .The aim of the invention is to extend the range of measurements of the phase difference to 2 °.

Способ позвол ет производить измерение разности фаз в диапазоне от О до 2ТГ , т.е. во всем диапазоне возможных значений, что обеспечивает расширение области его использовани . На фиг. 1 изображена векторна  диаграмма сигналов дл  положительной (В о, фиг. 1а) и отрицательной (8 О, фиг. 1Б) разности фаз; на фиг. 2 - упрощенна  структурна  схема устройства дл  определени  разности фаз напр жений двух синхронных генераторов.The method allows measurement of the phase difference in the range from O to 2TG, i.e. over the entire range of possible values, which provides an extension of its use. FIG. 1 shows a vector diagram of signals for a positive (B o, Fig. 1a) and negative (8 O, Fig. 1B) phase difference; in fig. 2 is a simplified block diagram of a device for determining the phase difference of the voltages of two synchronous generators.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит измерительные преобразователи 1 и 2 действующих значений синусоидального напр жени , которые подключены к трансформаторам 3 и 4 напр жени  соответственно первого и второго генераторов, измерительный преобразователь 5 действующего значени  синусоидального напр жени , включенный на разность мгновенных значений контролируемых напр жений , фазоповоротный блок 6, которьй подключен к трансформатору 3 напр жени  первого генератора,, измерительный преобразователь 7 действующего значени  синусоидального напр жени , включенный на разность мгновенных значений сдвинутого на угол ТГ/2 первого и второго контролируемых напр жений, решающий блок 8, соединенный с выходами всех изме1рительных преобразователей.A device that implements the proposed method contains measuring transducers 1 and 2 effective values of sinusoidal voltage, which are connected to transformers 3 and 4, voltage of the first and second generators, respectively, measuring transducer 5 effective value of sinusoidal voltage, connected to the difference of the instantaneous values of monitored voltages , phase shifter unit 6, which is connected to the transformer 3, the voltage of the first generator, the measuring transducer 7, the current value A sinusoidal voltage connected to the difference of the instantaneous values of the first and second controlled voltages shifted by the TG / 2 angle is the decisive unit 8 connected to the outputs of all measuring transducers.

Синусоидальное напр же}ше первого генератора U с вторичной обмотки трсчнсформатора 3 напр жени  подаетс  на входы измерительного преобразовател  1 напр жени  и фазоповоротного блока 6. С помощью фазоповоротного блока 6 напр жение первого генератора и сдигаетс  на угол ТТ/2 в сторону опережени . При этом величина выходного напр жени  фазоповоротного блока 6 Uj остаетс  равной величине входного напр жени  U,. Напр жение второго генератора с вторичной обмотки трансформатора 4 напр жени  и подаетс  на вход измерительного преобразовател  2. На вход измерительного преобразовател  5 подаетс  разность мгновенных значений напр жений вторичных обмоток трансформаторов напр жени  U , а на нход преобразовател  7 - разность мгновенных значений сдвинутого на угол первого и другого контролируемого напр жений U .A sinusoidal voltage} above the first generator U from the secondary winding of the transformer 3 voltage is supplied to the inputs of the voltage measuring transducer 1 and the phase rotation unit 6. Using the phase rotation unit 6, the voltage of the first generator and is reduced by the angle TT / 2 towards the front. The value of the output voltage of the phase shifter unit 6 Uj remains equal to the value of the input voltage U ,. The voltage of the second generator from the secondary winding of the voltage transformer 4 is fed to the input of the measuring transducer 2. The difference in the instantaneous voltages of the secondary windings of the voltage transformers U is fed to the input of the measuring converter 5, and the difference in the instantaneous values of the first angle shifted by the converter 7 and other controlled voltages U.

Выходные сигналы указанных лреобразователей , представл ющие в некором масштабе действующие значени  измер емых напр жений, поступают на вход решающего блока 8. Решающий блок 8 по значени м поступающих на его вход сигналов производит вычисление разности фаз в соответствии с формулойThe output signals of the specified converters, representing the effective values of the measured voltages on a certain scale, arrive at the input of the decision block 8. The decision block 8 calculates the phase difference in accordance with the formula

S sig lU Uj-U larccosS sig lU Uj-U larccos

где и и и соответственно действующие значени  первого и второго сигналов;where and and, respectively, the effective values of the first and second signals;

иand

-действующее значение -value value

12 разности мгновенных значений контролируемых сигналов;12 differences of instantaneous values of monitored signals;

иand

-действующее значение -value value

33 разности мгновенных значений сдвинутого на угол 11/2 и другого контролируемого сигналов.33 differences of the instantaneous values of the angle-shifted 11/2 and other monitored signals.

Формула (1)  вл етс  результатом решени  двух треугольников (фиг. 1): первого, образованного векторами обоих сигналов и,| и U и вектором разности мгновенных значений этих сигналов , и второго, образованного векторами сдвинутого первого сигнала надгол ТГ/2 (в сторону опережени ) и J и другого контролируемого 5 сигнала U, а также вектором разности из мгновенных значений U,,.,. Стороны указанных треупольников равны длинам соответствующих векторов и представл ют собой действуюр ие значени  сигналов: U, U , U Formula (1) is the result of the solution of two triangles (Fig. 1): the first one formed by the vectors of both signals and, | and U and the difference vector of the instantaneous values of these signals, and the second, formed by the vectors of the shifted first signal nadgol TG / 2 (in advance) and J and another controlled 5 signal U, as well as the difference vector from the instantaneous values of U ,,.,. The sides of the specified trepolniki are equal to the lengths of the corresponding vectors and represent the effective values of the signals: U, U, U

В результате решени  угольника, стороны котор действуюЕр1Ми значени ми As a result of the solution of the square, the sides of which are acted upon by the values of

иand

и и. определ ют г i-i ности фазand and. determine the i-i phases

(Oi|(5UTT)(Oi | (5UTT)

(.) 3 Из второго треугольника, стороны которого  вл ютс  действующими знач ни ми сигналов Uj, U.J- и U ,3 опред л ют знак разностифаз, учитыва  пр этом следующее. Если угол между век торами сдвинутого первого на IT/2 в сторону опережени  U и другого контролируемого U сигналов cL удов летвор ет условию /2, то разностэ фаз с находитс  в диапазоне О 5 тт и считаетс  положительной (S О, фиг. IQ). Если же угол ot удовлетвор ет условию F/2 ct.T(f то разность фаз принадлежит диапазону - О и считаетс  отрицательной (8 О, фиг. 15). На ос новании изложенного формула дл  опр делени  знака разности фаз может быть записана в виде sign 8- sign(cosot) (3) Из треугольника, образованного векторами сигналов U и U, дует COS ot Учитыва , что 2 О и U U выражение дл  определени  знака раз ности фаз имеет вид(.) 3 From the second triangle, the sides of which are the actual values of the signals Uj, U.J- and U, 3 determine the sign of the phase difference, taking into account the following. If the angle between the vectors of the first shifted by IT / 2 towards the front U and the other controlled U signals cL satisfies the condition / 2, then the phase difference c is in the range O 5 tm and is considered positive (S O, Fig. IQ). If the angle ot satisfies the condition F / 2 ct.T (f, then the phase difference belongs to the range - O and is considered negative (8 O, Fig. 15). Based on the above, the formula for determining the sign of the phase difference can be written as sign 8- sign (cosot) (3) From the triangle formed by the vectors of signals U and U, COS blows ot Considering that the 2 O and UU expression for determining the sign of the phase difference has the form

и,) (5) and,) (5)

sign 5 sign (U . Таким рбразом, формула (1) получаетс  в. результате объединени  формул (2) и (5) в одно математическое выра-35 жение.sign 5 sign (U. Thus, formula (1) is obtained as a result of combining formulas (2) and (5) into one mathematical expression).

К непосредственно используемым параметрам дл  определени  разности фаз по формуле (1) относ тс  действующие значени  контролируемых сигна 0 лов и и Ug , действукнцее значение разности их мгновенных значений ЦThe directly used parameters for determining the phase difference by the formula (1) are the effective values of the monitored signals 0 and Ug, the actual value of the difference between their instantaneous values

де и,, Uj соответственно значени  первого и второго сигналов;de and Uj, respectively, are the values of the first and second signals;

значение разности мгно12 венных значений контролируемых сигналов; value of the difference in instant values of monitored signals;

Claims (1)

и значение разности мгнога венных значений сдвинутого на угол ТТ/2 и другого контролируемого сигналов. 20 и действующее значение разности сдвинутого на угол ТТ/2 (в сторону опережени ) и другого контролируемого сигналов и которые измер ютс  с помощью устройств, реагирующих на действуюгцие значени . Формула изобретени  Способ определени  разности фаз двух синусоидальных сигналов, заключающийс  в том, что вьиел ют разность их мгновенных значений, измер ют значение этой разности и значени  обоих сигналов, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений разности фаз до 2|Т , дополнительно сдвигают первый сигнал на угол ТГ/2 (в сторону опережени ), вьщел ют разность мгновенных значений сдвинутого и второго сигнала, измер ют значение этой разности и определ ют разность фаз о по формуле 5 f.sign (U/+ - иД) arccos и: - и 2 и, и.and the value of the difference of instantaneous values of the TT / 2 shifted by the angle and other controlled signals. 20 and the effective value of the difference of the TT / 2 shifted by the angle (in the direction of the advance) and other monitored signals, which are measured using devices that react to the actual value. Claims The method of determining the phase difference of two sinusoidal signals, namely, that the difference between their instantaneous values is measured, the value of this difference and the values of both signals are measured, characterized in that, in order to extend the range of measurements of the phase difference to 2 | T, the first signal is shifted by the TG / 2 angle (in the direction of the advance), the difference between the instantaneous values of the shifted and the second signal is measured, the value of this difference is measured, and the phase difference o is determined using the formula 5 f.sign (U / + -id) arccos and : - and 2 and, and.