Методи та засоби підвищення точності вимірювання активної потужності при малому співвідношенні активної та повної потужності

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorВдовиченко, Антон Валерійович
dc.date.accessioned2019-08-14T11:59:14Z
dc.date.available2019-08-14T11:59:14Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the development and research of new methods and means for measuring active power at a high reactive component at high frequencies. Such methods allow measuring the active power of losses in a variety of reactive elements, for example, the inductances used in pulsed energy converters. The obtained results can also be used in the measurement of active power transmitted in wireless power transmission systems. At measurements at high frequencies, there are errors from phase shifts in measuring channels and errors from the intake of input units, which, in addition to the strong distortion of the results of power measuring, leads to the fact that passport accuracy is ensured only with a certain ratio of nominal currents and voltages. In this paper, structural solutions are proposed that provide compensation for the error of their own consumption and the effect of phase shifts of the measurement channels of the wattmeter, which allows the creation of a broadband wattmeter of transmit power for the measurement of active power at high reactive component loads in the radio frequency range. The advantages of the developed wattmeter are: - provided operations with signal rms values without taking into account phase shifts of the wattmeter measuring channels; - low requirements for the phase characteristics of the amplifier that provides larger bandwidth; - transferring the effects of phase shifts only to the zone of input sections of the circuit, which are executed on passive elements and therefore are the most broadband; - gives the exact value of the measured power on the load, regardless of the actual consumption by the input device; - no channel separation, which is one of the major disadvantage of a typical twochannel wattmeter; - reduction of the voltage channel additive errors; - the values of the input-link elements can be optimized by the criterion of maximum broadband, since the error from own consumption is taken into account, it is possible to increase the resistance of the shunt and reduce the resistance of the voltage divider, which will increase their broadband; - one low-level shunt, is used in the scheme; - possibility to extend the frequency range by compensating reactive component influence of the shunt link on the final result of the measurement, which can be achieved not only by hardware (reduction of the shunt inductance), but also by the introduction of the calculated correction after measuring the values of the active and reactive component of the shunt; - simplicity of the circuit makes it possible to build a high-frequency precision measurement device for mass use, for example, in the electricity accounting system for inductive charging of electric vehicles or other. In this work the objects of measurement, such as throttling elements and losses in them, various types of power converters and wireless power transmission systems are analyzed, and recommendations are given for limiting the influence of electric and magnetic fields created by time variables. A review of the known technical solutions of methods and means of measuring power is given. The power meters, voltage and current converters, main types of high-frequency shunts and methods of their calibration presented. The analysis of measuring signals, errors of the wattmeter of the transmitted power, the current converter, the measurement of losses from the use of the pulse generator and the losses in the inductances by the parameters of the transition process are carried out. Systems of equations and conversion equations presented and compiled for one-channel power measurement schemes with input links with the exception of the error of their consumption and the error of the phase shifts of the measuring channels, by measuring the rms signals values at certain points: with an additional measurement of the shunt voltage, with an average point of the shunt and an average point of the shunt created by the additional resistive divider. The model of power measurement without error from own consumption and phase bias between measuring channels is deduced and analyzed in the work. On the basis of the derived formulas, input terminals of the wattmeter were modeled to determine the power without error from their own consumption in the MultiSim 11.0 software environment and studies were conducted to confirm the correctness of the created model. The structural, functional and principle schemes of the wide-bandwidth meter with an input link are developed, which provides compensation for the error of their own consumption and the phase error of the measuring channels. The analysis and calculation of the errors occurring in the input link during the measurement and the uncertainty of power measurement on the basis of the model of the wattmeter with the input link with a parallel distributed shunt containing the average point of the shunt created by the additional resistive divider was calculated. Examples of implementation of elements of methods and tools developed in this work are given. The results of theoretical and experimental studies allowed creation at the enterprise of Rostok-Instrument Ltd of a voltmeter Ф5053M which is an integral part of the system for measuring power at high frequencies and device BC5155 that can be used at low and medium frequencies. The results of theoretical and experimental researches, among which - the analysis of measuring signals, errors of the wattmeter of transient power and current converters, the analysis of the method of measuring losses using pulsed generator, the method of separate measurement of losses and the method of indirect measurement of losses, allowed to improve the design of wireless power transmission system on the basis of open resonant circuits. The research has shown the efficiency of the transmission for powering low and medium-sized devices in the industry without any dependence on the relative spatial orientation of the emitting and receiving circuits. This opens up the possibility of creating contactless devices that can be placed on moving parts of mechanisms where it is impossible to supply a constant supply.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена разработке и исследованию новых методов и средств для измерения активной мощности при малом соотношении активной и полной мощности в расширенном диапазоне частот. Такие методы позволяют измерять активную мощность потерь в различных реактивных элементах, например, индуктивностях, которые используются в импульсных преобразователях энергии. Полученные результаты также могут найти применение при измерении активной мощности которая передается в системах беспроводной передачи электроэнергии. При измерениях на высоких частотах присутствуют погрешности от фазовых сдвигов в каналах измерения и погрешности от собственного потребления входных звеньев, которые, кроме сильного искажения результатов измерения мощности, приводят к тому, что паспортная точность обеспечивается только при определенном соотношении номинальных токов и напряжений. В данной работе предложены структурные решения, обеспечивающие минимизацию погрешности от собственного потребления и влияния фазовых сдвигов каналов измерения ваттметра, что позволяет создать широкополосный преобразователь проходной мощности для измерения активной мощности при больших реактивных составляющих нагрузки в радиочастотном диапазоне.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена розробці та дослідженню нових методів та засобів для вимірювання активної потужності при малому співвідношенні активної та повної потужності в розширеному діапазоні частот. Такі методи дозволяють вимірювати активну потужність втрат в різноманітних реактивних елементах, наприклад, індуктивностях, які використовуються в імпульсних перетворювачах енергії. Одержані результати також можуть знайти застосування при вимірюванні активної потужності, що передається в системах бездротової передачі електроенергії. При вимірюваннях в розширеному діапазоні частот присутні похибки від фазових зсувів в каналах вимірювання та похибки від власного споживання вхідних ланок, які, крім сильного спотворення результатів вимірювання потужності, призводять до того, що паспортна точність забезпечується тільки при певному співвідношенні номінальних струмів та напруг. В даній роботі запропоновано структурні рішення, які забезпечують мінімізацію похибки від власного споживання та впливу фазових зсувів каналів вимірювання перетворювача потужності, що дозволяє створити широкосмуговий перетворювач прохідної потужності для вимірювання активної потужності при великих реактивних складових навантаження в радіочастотному діапазоні.uk
dc.format.page23 с.uk
dc.identifier.citationВдовиченко, А. В. Методи та засоби підвищення точності вимірювання активної потужності при малому співвідношенні активної та повної потужності : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 05.01.02 – cтандартизація, сертифікація та метрологічне забезпечення / Вдовиченко Антон Валерійович. – Київ, 2019. – 23 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/28787
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectвимірювання потужностіuk
dc.subjectактивна потужністьuk
dc.subjectрадіочастотний діапазонuk
dc.subjectфазовий зсувuk
dc.subjectкорекція похибок власного споживанняuk
dc.subjectвтратиuk
dc.subjectшунтuk
dc.subjectбездротова передача електроенергіїuk
dc.subjectpower measurementuk
dc.subjectactive poweruk
dc.subjectradio frequency rangeuk
dc.subjectphase noiseuk
dc.subjectcorrection of own consumption errorsuk
dc.subjectlossesuk
dc.subjectshuntuk
dc.subjectwireless power transmissionuk
dc.subjectизмерение мощностиuk
dc.subjectактивная мощностьuk
dc.subjectрадиочастотный диапазонuk
dc.subjectфазовый сдвигuk
dc.subjectкоррекция погрешности собственного потребленияuk
dc.subjectпотериuk
dc.subjectшунтuk
dc.subjectбеспроводная передача электроэнергииuk
dc.subject.udc621.317.38uk
dc.titleМетоди та засоби підвищення точності вимірювання активної потужності при малому співвідношенні активної та повної потужностіuk
dc.typeThesisuk

Файли

Зібрання

Автореферати (АЕД)
Автореферати (вільний доступ)