无功测量用90移相电路.pdf

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摘要
申请专利号:

CN92106924.3

申请日:

1992.05.15

公开号:

CN1065959A

公开日:

1992.11.04

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

H03H11/16; G01R15/00

主分类号:

H03H11/16; G01R15/00

申请人:

江西省电力试验研究所;

发明人:

郭永坤

地址:

330006江西省南昌市永外正街15号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明无功测量用90°移相器是一种装在有功功率和有功电能表内,使该表增加无功测量功能的电路。它利用积分器、微分器、反相器和加法器来组成一个幅度互补的90°移相电路,从而可使一个工频正弦电压移相90°,且幅值在一定测量频率的范围内保持不变,对提高无功测量精度和节能有重要意义。

权利要求书

1: 无功测量用90°移相电路,包括:由电阻R 1 、电容C 1 和运放A 1 组成的积分器1,电阻R 2 、R 3 和运放A 2 组成的反相器2;电容C 2 、电阻R 3 和运放A 3 组成的微分器3;电阻R 4 、R 5 、R 10 和运放A 4 组成的加法器4,其特征在于积分器1的输入和微分器3的输入相连,作为90°移相电路的输入,积分器1的输出与反相器2的相连,微分器3的输出和反相器2的输出接至加法器4的输入,加法器4的输出即为90°移相电路的输出。
2: 根据权利要求1中的无功测量用90°移相电路,其特征是积分器1的输出与输入之间还连接一个由电阻R 6 、R 7 、R 8 相串联,且在R 6 、R 7 间与地之间并接电容C 3 ,在R 7 、R 8 间与地之间并接电容C 4 组成的反馈网络。

说明书


本发明属于功率测量仪表上用的90°移相电路,具体说是一种装在有功功率和有功电能表内,使该表增加无功测量功能的电路。

    公知的90°移相电路由积分器或微分器来实现,但无论是积分器还是微分器,其输出幅度与输入频率或成反比,或成正比。即输出信号的幅度受输入信号频率的影响很大。

    本发明的任务是提出一个能移相90°,且在49-51HZ频率范围内输出信号幅度与输入信号频率基本无关、在45-55HZ频率范围,幅值最大变化小于等于+0.5%的90°移相电路。

    本发明的目的可以通过以下措施来达到,将积分器的输入和微分器的输入相连接,作为90°移相电路的输入,积分器的输出与反相器的输入相连接,微分器的输出和反相器的输出连接到加法器的输入端,加法器的输出作为90°移相电路的输出。当输入信号频率变化时,经积分器、反相器到加法器的信号幅度与频率成反比例变化,而位微分器到加法器的信号幅度与频率成正比例变化,故加法器的输出幅度因加法器对两路信号地综合互补而基本不变,从而实现了输出幅度与频率无关。

    本发明与现有技术相比,一个显著的优点是可将一个工频信号移相90°而幅值在一定的频率范围内保持不变,从而对提高无功测量精度和节能有重要意义。

    图1是本发明的电路原理图;

    图2是本发明的幅频特性图。

    本发明下面将结合附图1作进一步详述:图1中电阻R1、电容C1和运放A1组成积分器1,电阻R2、R3运放A2组成反相器2,电阻R9、电容C2和运放A3组成微分器3,电阻R4、R5、R10和运放A4组成加法器4,输入信号进入90°移相电路后,一路到积分器1的输入端;另一路到微分器3的输入端。积分器1的输出相位超前输入90°;微分器3的输出相位滞后输入90°。积分器1的输出接至反相器2的输入端,反相器2的输出相位就滞后积分器1输入90°。然后,反相器2的输出和微分器3的输出接至加法器4的输入端在加法器4进行综合相加,加法器4的输出相位超前输入90°,但幅值在一定范围内基本不变。此外,在积分器1的输出与输入之间还连接一个由电阻R6、R7、R8相串联,且在R6、R7间与地之间并接电容C3,在R7、R8间与地之间并接电容C4组成的反馈网络,主要是为稳定工作点和滤除输出端的交流成分。

    图1电路图中的输出和输入的关系可用下式表示:

    U0=- 1/2 (U2+U3)= 1/2 (ωRC+ 1/(ωRc) )Sin(ωt+90°)

    本发明的最佳实施方案是A1-A4采用OP07运放,R1、R2、R3、R4、R8、R10采用10KΩ,精度为±0.05%的精密电阻,R5采用5KΩ,精度为±0.05%精密电阻,R6、R7、R8采用100KΩ的金属膜电阻,C1、C2采用0.3183u的漆膜电容,C3、C4采用4u的磁电容。上述参数中C1、C2是以50HZ为中心频率确定的,如中心频率选取其他频率值,则可按2πfRc=的关系式重新选取值,即图1中的C1、C2值。

    A1-A4运放的电源为±15V,也可用±10V的,这时输出幅度也会相应减少。A1-A4还可选用LM301、uA741等运放,但在其1脚和8脚间应各加一只33P的瓷片电容,以避免高频寄生振荡。

    对图1电路的调整可采用电子式交流稳压电源,也可采用好的音频讯号源,将输入电源的频率调在某中心频率上输入幅度为1V,用高精度的数字万用表(如1061A)的交流档进行测量,在C1、C2上调换或加并小电容,使A1或A3的输出对地也为1V,再测输入与A1或A36脚间的电压应为1.4142V,则表明A1、A3都移相90°Ui与Uo之间的关系也可用此法验证。

    将图1电路中的反相器2改接在微分器3之后,则可得到-90°的输出。

    图2是该90°移相器的幅频特性图,从图中可清楚地看出,当输入信号频率在49-51HZ范围内时,输出信号与输入信号的幅值比近似为1,即输出信号幅度与输入信号频率基本无关,同样当输入信号频率在45-55HZ范围内时,输出信号与输入信号的幅值比小于等于1.005,即输出信号幅值最大变化小于等于+0.5%。

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资源描述

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本发明无功测量用90移相器是一种装在有功功率和有功电能表内,使该表增加无功测量功能的电路。它利用积分器、微分器、反相器和加法器来组成一个幅度互补的90移相电路,从而可使一个工频正弦电压移相90,且幅值在一定测量频率的范围内保持不变,对提高无功测量精度和节能有重要意义。 。

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