188460. lajstromszámú szabadalom • Többcélú kapcsolási elrendezés áramköri paraméterek meghatározására
bemenőjelet, egységugrás-sorozat bemenőfeszültségjelet választva a felhasznált összefüggéseink teljesen egzaktak és igen pontos eredményt adnak. Ha a bemenőjel pl. 50 Hz-es szinuszos, akkor kellően nagyszámú mintavételezést feltételezve (pl. egy periódus alatt 100—200 mintát véve) jó közelítéssel kapjuk meg a keresett áramköri paramétereket. Ennek az az oka, hogy ilyen rövid mintavételezési időköz esetén a szinuszos jel (esetünkben feszültség) — számítógépes szimulációink által igazoltan — jól közelíthető a mintavételezési időközzel azonos szélességű egységugrás impulzusok sorozatával. A mintavételezési idő kb. 100—200 *is, amely a félvezetőeszközöknek már a jelenlegi működési sebességét figyelembe véve is elegendő ahhoz, hogy ezen idő alatt megtörténjen a feszültség és az áram mintavételezése és tartása, az analóg-digitális átalakítás és a két kapott adat bevételezése az 5 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység tárjába... Ennek az állításnak alátámasztására megemlítjük, hogy pl. az Analog Devices cég AD572 típusszámú, 12 bites analóg-digitális átalakítójának átalakítási, valamint az AD582-es típusszámú mintavevő-tartó erősítőjének működési ideje egyaránt kisebb 25 ns-nál. (Jelenleg már 1—2 us működési idejű analóg-digitális átalakítók is léteznek.) A félvezetőeszközök rohamos fejlődésétől a mintavételezési és adatfeldolgozási idő nagymértékű csökkenése és ezzel a sebesség és a pontosság növekedése várható. A következőkben részletesen bemutatjuk, hogyan eszközölhető a találmány felhasználásával egy hálózat automatikus fázisjavítása. Tekintsük a 2. ábra szerinti hálózatot, melynek a terhelés megváltozásától függő teljesítménytényezőjét cos ^ = 1 értéken kívánjuk tartani. Az egyszerűség kedvéért tételezzük fel, hogy az U kapocsfeszültség szinuszos. A terhelésváltozást a Kj és kapcsolók működtetésével idézzük elő. A kompenzálást induktív szaggatóval hajtjuk végre. Ha a hálózat terhelése megváltozik, akkor a tirisztoros induktív szaggató automatikus vezérlésével kompenzáljuk ki a keletkezett meddőáramot. Az U kapocsfeszültséget párhuzamosan kapcsolt soros Lsz - Cs? tagú rezgőkörök terhelik, melyek célja a tirisztorok áltál keltett felharmonikusok kiszűrése. A K, és K, kapcsolók nyitott állapotában ez a szűrő kapacitív terhelést jelent. Az automatikus fázisjavító berendezés találmány szerinti érzékelő és gyújtásvezérlő egységét az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés szemlélteti. Az 1. ábrán látható 1 első és 2 második mintavevő-tartó áramkörök mintákat vesznek a 2. ábra szerinti hálózat U kapocsfeszültségéből és I áramából. Célunk az, hogy az elektronikus meddőkompenzátor beavatkozó szerve, esetünkben a tirisztoros induktív szaggató, vezérléséhez szükséges bekapcsolási szögnek megfelelő megváltoztatását eredményező — hálózat eredő impedanciájának valós és képzetes részéből számítással képzett — jelet adjunk ki megfelelő gyakorisággal az 5 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység kimenetén, és ezzel az eredő hálózati meddőteljesítményt kompenzáljuk. Feltételezzük, hogy az 5 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység kimenetén ciklikusan megjelenő gyújtásszög-adat tárolódik a következő adat meghatározásáig, és megfelelő digitális-analóg átalakítás révén alakul ki a 2. ábra részeként látható tirisztoros beavatkozószerv bemenőjelévé. Az eredő terhelést jelentő induktív kör stacionárius esetben, adott frekvencián mindig helyettesíthető egy R—L körrel, amelynek elemeit meghatározva közvetlenül adódik az induktív kör kapocsfeszültségét tekintjük bemenőjelnek és az áramot kimenőjelnek, akkor az R—L körnek megfelelő Laplace-transzformált átviteli függvény: 5 I(s) 1 U(s) R + s. L 0) 10 Az átviteli függvény egységugrás-ekvivalens z-transzformáltja: 15 U,. b . z'1 1 + a . z'1 (2) ahol a k a k-adik mintavételezési időpontot jelenti. 20-1 e e-s.T (3) ahol a T a mintavételezési idő. A (3) egyenletből látható, hogy a z operátor T mintavételezési idővel késleltet. Ennek megfelelően a (2) egyenletből származtatható a további számítások alapját képező differenciaegyenlet: i(t) = b . U (t—T) — a . i (t — T) (4) Ennek a differenciaegyenletnek az alapján meghatározhatók azok a különböző mintavételi időpontokhoz tar- 30 tozó be- és kimenőjel értékeket tartalmazó mátrixok és vektorok, amelyek az áramköri paraméterek z-tartománybeli megfelelőinek a legkisebb négyzetek módszere szerint történő meghatározásához szükségesek. A z-tartománybeli paraméterek meghatározásának ismert alapkép- 35 le te: ahol: 40 n : a mintavételezések száma p: a becsült paramétervektor y: a kimenőjel (esetünkben áramjel) vektor F: a memóriamátrix (elemei a be- és kimenőjelek különböző mintavételezési időpontokban mért értékeiből 45 származtathatók a differenciaegyenlet által meghatározott elrendezésben). Esetünkben F 2 x 2-es mátrix, p és y kételemű vektor. T — T Az F . Ft, mátrix és az F k k k 50 tavételezés után felújítható. y^ vektor minden min-1 • ü = ft rk-l (6) fii y± = ft K-l ' Vk-i + Jk.- Vk (7) (Az f^ vektor az utolsó előtti mintavételezésből származó be- és kimenőjel értékeket tartalmazza, yj. pedig az 60 utolsó mintavételezésből származó kimenőjel érték.) A kellő pontosság biztosításához elegendő számú mintavételezés után az (5) egyenlet szerint a diszkrét paraméterek becsült értéke: r -, 65 P n _b a (8) 8
