188460. lajstromszámú szabadalom • Többcélú kapcsolási elrendezés áramköri paraméterek meghatározására
1 188 460 2 A találmány többcélú kapcsolási elrendezés az áramkör kapcsain mérhető feszültségből és az áramkör áramából egyidejűleg vett mintákból származtatható áramköri paramétereknek és áramköri helyettesítő képek elemeinek meghatározására mérés, küszöbérték figyelés és kijelzés, vagy beavatkozójel előállítása céljából. A találmány alapvető célja áramköri paramétermérés, küszöbérték figyelés és kijelzés, valamint a meghatározott paraméterek változásával arányos beavatkozójelek előállítása. A találmány erősáramú alkalmazási lehetőségek tekintetében korszerűen felhasználható mérő és folyamatszabályozó áramkörökben. A számos egyéb lehetőség közül konkrét példát mutatunk be impedancia valós és képzetes részének meghatározására, feszültség bekapcsolási szögének meghatározására, valamint erősáramú hálózat automatikus fázisjavítására és inverter szűrőkörének automatikus hangolására. A találmány előzményeinek tekinthető megoldásokat az alábbiakban ismertetjük. A publikált impedanciamérő készülékek többsége a mérendő impedanciát null-módszerrel határozza meg. E- nek a módszernek a lényege az, hogy az impedancia valós és képzetes részét külön egyenlíti ki. Ez a mérési folyamat automatizált esetben 0,2 ... 0,5 s időt igényel. A mérés pontosságát alapvetően befolyásolják az összehasonlítás alapját képező precíziós elemek, pl. normál kondenzátorok. Ezek egyrészt drágák, másrészt a mérési pontosságot korlátozzák. A 168 545 1. sz. magyar szabadalmi leírás komplex áramkör paramétereinek mérésére alkalmas eljárást és berendezést ismertet. Az eljárás a komplex áramkörre kapcsolt ugrásjel hatására keletkező válaszjelen időintervallumok és feszültségszint mérésével határoz meg két elemből álló impedanciát. A módszer pontosságát korlátozza a felhasznált normálinduktivitások és normálkondenzátorok pontossága, valamint az, hogy a mért időintervallumok hossza az ugrásjel nagyságától is függ. így az időintervallumok hosszának a toleranciája hibát okoz. Hátrányos tulajdonsága ennek a módszernek az, hogy a válaszjel szintjeinek érzékelésére nem egyetlen közös komparátort használ, ezért a komparátorok sztatikus és dinamikus tulajdonságaiból adódó eltérések miatt hibák keletkeznek. A felsorolt hiányosságok nagy részét kiküszöböli a BU-944 alapszámú magyar bejelentés szerinti megoldás. Ez a megoldás azon a felismerésen alapul, hogy a mérendő impedanciával kialakított és megfelelően vezérelt integrátor kimeneti feszültségének időfüggvénye elegendő információt .hordoz ahhoz, hogy belőle a megfelelő időintervallumok mérése révén a mérendő impedancia helyettesítő képének elemei meghatározhatók legyenek. Ez a megoldás nem igényel normálkondenzátort és normálinduktivitást, komparátor felhasználásával dolgozik, és képes a vegyes helyettesítő képpel jellemezhető impedanciák elemeinek közvetlen meghatározására. Ezen bejelentés szerinti megoldásnak az a hátránya, hogy közelítő képletekkel dolgozik. Külön kapcsolást igényel az induktív és kapacitív jellegű impedanciák mérése. Eleve kötött a vizsgálófeszültség, tehát a találmány nem alkalmas általános feszültség- és áramalak esetén a kérdéses impedancia meghatározására. Nem tudja meghatározni egy tetszőleges impedanciákból álló, szinuszos feszültséggel táplált hálózat eredő impedanciájának valós és képzetes részét sem. Nem alkalmas háromnál több elemből álló impedancia helyettesítő kép elemeinek, továbbá 1 ííF-nál nagyobb kapacitás helyettesítő képének megha-2 tározására sem. A találmány a legutóbbi megoldás felsorolt hiányosságainak jelentős részét kiküszöböli. \ találmány új megoldási lehetőségeket kínál az áramköri paraméterek változásának az érzékelése alapján történő beavatkozójel képzéséhez is. Ennek a témakörnek egyik legfontosabb erősáramú alkalmazása az automatikus fázisjavítás, amelynek minősége jórészt az érzékelési és a beavatkozójel képzési megoldásoktól függ. Az utóbbi időben a kondenzátortelepek kapcsolásával végzett fázisjavítás helyett előtérbe kerültek az automatikus meddőkompenzátorok, pl. az induktív szaggatóval működő automatikus meddőkompenzátor. Tekintsük például a BME és a VBKM által gyártott automatikus meddőkompenzátor korszerűnek tekinthető érzékelési és beavatkozójel képzési megoldását (lásd. Erősáramú Elektronika Konferencia Bp. 1981., IV. Építőelemek és különleges a’kalmazások c. kötet, 137—146. oldal). Ez a megoldás a meddő teljesítmény analóg eszközökkel történő viszonylag bonyolult meghatározásán alapul. A felharmonikusok szűrését fél periódusideig tartó integrálással oldja meg. A fél periódusideig tartó holtidő csökkentése csak kis mértékben, több integrátor alkalmazásával lehetséges. így viszont a megoldáshoz szükséges analóg kapcsolás és annak vezérlése igen bonyolult lesz. A szűrési megoldás hiányossága, hogy érzékeny a páros felharmonikusokra. Kedvezőtlen a beavatkozószerv (tirisztoros váltakozó áramú szaggató) munkapontfüggése is, ami miatt a szabályozási körbe pótlólagos kompenzálófüggvényt megvalósító tagot kell beiktatni. A találmány olyan megoldásokat ad az automatikus fázisjavító berendezés érzékelő és beavatkozószervének kialakítására vonatkozóan, amelyek újszerűségükkel a felsorolt hiányosságokat kiküszöbölik. A villamos energiaellátás készülékeinek fejlesztésénél és típusvizsgálatainál gyakran előforduló feladat a bekapcsolási jelenségek vizsgálata, például a független zárlati áram paramétereinek meghatározása. A legfejlettebb automatizált vizsgálati eszközök és módszerek a független zárlati áram időfüggvényének automatikus számítógépes analízisén alapulnak. Ezeknek a módszereknek az a hiányossága, hogy a zárlati áram paraméterei helyett csak azok alkalmasan megválasztott származékait képesek meghatározni, amelyekből nem kaphatók vissza pontosan a kérdéses paraméterek. Az ismert megoldások általában transzcendens egyenletek nehézkes, bizonytalan konvergenciájú közelítő módszerekkel történő megoldásán alapulnak. Hiányosságaik egyik alapvető oka az, hogy a lényeges információt hordozó kapocsfeszültség bekapcsolási szögét nem tudják önálló paraméterként meghatározni, ha csak a független zárlati áram idŐfüggvénye ismert. Ha a kapocsfeszültség időfüggvénye és a bekapcsolás időpillanata ismert, akkor a bekapcsolási szög meghatározható, de csak egy mérés regisztrátúrna alapján, nélkülözve a sok bevételezett adatból történő, statikus módszereken alapuló paramétermeghatározás mérési hibákat mérsékelő tulajdonságát. A független zárlati áram időfüggvényét jellemző paraméterek meghatározására szolgáló hardware eszközök bonyolultak, nem eléggé rugalmasak és célorientáltak. A találmány kapcsolási elrendezésének egyik kiviteli alakja mind hardware megoldásával, mind a fix programtár programjának (firmware) alapját jelentő korszerű algoritmusok megoldásával a fenti hiányosságokat kiküszöböli. A találmány alapgondolata az, hogy a nagyintegráltságú áramkörök jelenlegi és főleg jövőbeli várható fejlett-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
