Современная электроника №1/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 35 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2025 Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное Рис. 1. Структурная схема измерительного преобразователя:   ФС – фазосмещатель; КВ1, КВ2 – квадраторы 1, 2; С – сумматор;   БИК– блок извлечения квадратного корня Устройство позволяет увеличить быстродействие и точность существующих преобразователей переменного напряжения в постоянное, тем самым повысить точность поддержания параметров технологического процесса, а также эффективность работы средств защиты. Измерительный преобразователь построен на базе аналоговых перемножителей напряжения. Область применения измерительного преобразователя – измерение переменного синусоидального напряжения промышленной частоты. Евгений Колесников Современное производство невоз- можно представить без электротех- нического оборудования, обеспе- чивающего заданные параметры технологического процесса. К тако- му оборудованию относятся различ- ные устройства силовой электро- ники: выпрямители, инверторы, регуляторы, устройства плавно- го пуска, преобразователи частоты и др. Поддержание заданных пара- метров технологического процесса обеспечивается многоконтурными системами подчиненного регулиро- вания, в состав которых входят раз- личные датчики напряжения и тока, которые также используются для защиты силовых полупроводнико- вых преобразователей от аварийных режимов работы. В большинстве слу- чаев в регуляторах и системах защи- ты устройств силовой электроники используются сигналы постоянного тока, пропорциональные измеряе- мой величине. В случае если изме- ряемой величиной является перемен- ное напряжение первичного датчика напряжения или тока, то возникает необходимость преобразования его переменного напряжения в посто- янное. Для этой цели применяют- ся измерительные преобразовате- ли, от быстродействия и точности которых зависит точность поддер- жания параметров технологическо- го процесса, а также эффективность работы средств защиты, обеспечи- вающих работоспособность силово- го оборудования. Простейшие измерительные преоб- разователи переменного напряжения в постоянное используют, как пра- вило, полупроводниковые двухполу- периодные выпрямители, а для сгла- живания пульсаций используются пассивные или активные сглажи- вающие фильтры [1, 2]. Применение полупроводниковых диодов снижает линейность, а сле- довательно, и точность преобразо- вания, особенно в области малых сигналов. А для получения выход- ного напряжения преобразователя с малыми пульсациями требуются сглаживающие фильтры со значи- тельной постоянной времени, что существенно уменьшает быстро- действие. Применение активных выпрямителей [2] несколько повы- шает линейность и точность пре- образования, но не оказывает вли- яния на быстродействие, которое в значительной степени зависит от постоянной времени фильтра ниж- них частот, включённого на выходе выпрямителя. Средства современной электро- ники позволяют построить быстро- действующий преобразователь пере- менного напряжения в постоянное, обладающий высоким быстродей- ствием, линейностью и точностью. На рис. 1 приведена структурная схема разработанного измеритель- ного преобразователя переменно- го напряжения в постоянное [3]. Он содержит фазосмещатель ФС , два ква- дратора КВ1 и КВ2 , сумматор С и блок извлечения квадратного корня БИК . Преобразователь работает следу- ющим образом. Измеряемое сину- соидальное напряжение перемен- ного тока u вх подаётся на входы фазосмещателя ФС и квадратора КВ1 . На выходе фазосмещателя ФС формируется напряжение u 1 такой же амплитуды и сдвинутое по фазе относительно u вх на угол 90° в сторо- ну отставания. На входы квадраторов КВ1 и КВ2 поступают соответственно напряже- ния u вх и u 1 , одинаковые по амплиту- де и сдвинутые по фазе относитель- но друг друга на угол 90°: где U m вх – амплитуда измеряемого входного напряжения. На выходах квадраторов КВ1 и КВ2 формируются синусоидальные напряжения u 2 , u 3 постоянного тока, полученные после возведения в ква- драт напряжений соответственно u вх и u 1 :