FR2483625A1

FR2483625A1 - Compteur electronique d'energie electrique

Info

Publication number: FR2483625A1
Application number: FR8110714A
Authority: FR
Inventors: Shunichi Kobayashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1981-12-04
Also published as: DE3121448C2; DE3121448A1; FR2483625B1; US4463311A; GB2076976B; GB2076976A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN COMPTEUR ELECTRONIQUE D'ENERGIE ELECTRIQUE. CELUI-CI COMPREND UN TRANSFORMATEUR DE TENSION 30, UN TRANSFORMATEUR DE COURANT 40, UN CIRCUIT 32 DE MODULATION EN LARGEUR D'IMPULSION, UN CIRCUIT RETARDATEUR 36, UN CIRCUIT 42 DE FIXATION DE RETARD, UN CIRCUIT 48 DE MULTIPLICATION, UN CIRCUIT D'INTEGRATION 52, UN CIRCUIT DE TRAITEMENT 62 ET UN CIRCUIT D'AFFICHAGE 38. SELON LA FIXATION DU RETARD, LE COMPTEUR MESURE L'ENERGIE APPARENTE, L'ENERGIE EFFICACE OU L'ENERGIE REACTIVE.

Description

La présente invention concerne un compteur électro-

nique d'énergie électrique et, plus particulièrement, un compteur

électronique d'énergie électrique présentant un montage simple per-

mettant une mesure de haute précision de l'énergie électrique.

De façon classique, on mesure l'énergie électrique apparente (volt-ampère) par l'un des deux procédés suivants. Selon un premier procédé, on obtient l'énergie électrique apparente en commençant par calculer une puissance apparente, égale à p 02 sur la base d'un signal représentant la puissance efficace P obtenue à l'aide d'un dispositif de mesure de puissance efficace et d'un signal

représentant une puissance réactive Q obtenue à l'aide d'une disposi-

tif de mesure de puissance réactive, puis on multiplie la puissance apparente obtenue par le temps. Selon l'autre procédé, on mesure l'énergie électrique apparente à l'aide d'un compteur d'énergie

électrique apparente ayant la structure présentée sur la figure 1.

Sur cette figure, un transformateur de tension 10 est connecté au secteur d'alimentation de façon à produire un signal de tension proportionnel à une tension de charge. Un transformateur de courant 12 est connecté au secteur de façon à produire un signal de courant

proportionnel à un courant de charge. Le signal de tension est trans-

formé en signal de courant continu par un circuit redresseur 14,

tandis que le signal de courant est transformé en un signal de cou-

rant continu par un autre circuit redresseur 16. Les deux signaux de courant continu sont multipliés dans un circuit multiplicateur 18, puis sont intégrés dans un circuit intégrateur 20. En résultat, on

obtient un signal proportionnel à une énergie électrique apparente.

De plus, on traite de manière appropriée le signal obtenu dans un circuit de traitement (non représenté) de manière à exciter une section d'affichage et obtenir l'affichage de l'énergie électrique

apparente dans une section d'affichage par exemple.

Toutefois, le premier procédé présente des inconvé-

nients du fait que, puisqu'il nécessite l'emploi du compteur d'éner-

gie électrique efficace et du compteur d'énergie électrique réactive, la dimension du dispositif de mesure complet est grande. Le dernier procédé ne peut pas mesurer l'énergie électrique apparente avec une grande précision, puisque le compteur d'énergie électrique apparente

est fortement influencé par les caractéristiques des circuits redres-

seurs, par exemple les caractéristiques de diodes constituant les

circuits redresseurs.

On mesure l'énergie électrique efficace à l'aide d'un compteur d'énergie électrique efficace ayant la structure présentée

sur la figure 2. Une différence de structure entre le compteur d'éner-

gie électrique efficace et le compteur d'énergie électrique apparente est que les circuits redresseurs 14 et 16 sont remplacés par des circuits compensateurs 22 et 24. Lorsque la tension de charge est transformée en un signal de tension proportionnel à la tension de charge par le transformateur de tension 10, et que le courant de charge est transformé en un signal de courant par le transformateur

de courant 12, les signaux de tension et de courant sont déphasés.

Il s'ensuit qu'il existe des erreurs dans les déphasages des signaux de tension et de courant. Pour compenser ces erreurs, on fait appel aux circuits compensateurs 22 et 24. Une fois que les signaux du transformateur de tension 10 et du transformateur de courant 12 ont été respectivement compensés par les circuits compensateurs 22 et 24, ils sont appliqués au circuit multiplicateur 18. Ensuite, comme cela a été mentionné ci-dessus, les signaux sont traités et l'énergie

électrique efficace est affichée visuellement.

Puisque les circuits compensateurs 22 et 24 comportent des condensateurs, des résistances, etc., leurs caractéristiques de

compensation de déphasage varient avec la fréquence. Ainsi, la carac-

téristique du compteur d'énergie électrique efficace dépend lui aussi fortement de la fréquence, ce qui rend impossible d'effectuer la

mesure de l'énergie électrique efficace avec une grande précision.

L'énergie électrique réactive est mesurée à l'aide

d'un compteur d'énergie électrique réactive ayant la structure pré-

sentée sur la figure 3. Une différence de structure entre le compteur d'énergie électrique réactive et le compteur d'énergie électrique efficace est que les circuits redresseurs 14 et 16 sont remplacés

par des circuits de déphasage 26 et 28.

Si l'on suppose que la tension de charge est V, le courant de charge est I, et l'angle du facteur de puissance est H,

la puissance réactive PA s'exprime à l'aide de l'équation suivante.

PA = VI sine..... (1).

La puissance efficace PE est donnée par

PE = VI cose..... (2).

Si l'angle e du facteur de puissance est retardé de 1r/2, on peut réécrire l'équation (2) de la manière suivante PE = VI cos(e -11/2).... (3). Puisque cos(G -11/2) = sinE..... (4),

alors l'équation (3) est égale à l'équation (1).

Ainsi, on peut obtenir la puissance réactive en multi-

pliant le courant de charge par le courant de charge qui a été déphasé de 1t/2. Le compteur d'énergie électrique réactive présenté sur la

figure 3 repose sur le principe indiqué ci-dessus.

Les signaux du transformateur de tension 10 et du trans-

formateur de courant 12 sont respectivement déphasés par les circuits de déphasage 26 et 28, si bien que la phase est encore déphasée de 11/2 par rapport à l'angle G de facteur de puissance. Les signaux venant des circuits de déphasage 26 et 28 sont appliqués au circuit multiplicateur 18. Ensuite, le signal du circuit multiplicateur 18 est traité de la manière indiquée ci-dessus, et la puissance réactive

est visualisée.

Puisque les circuits de déphasage 26 et 28 sont cons-

titués de bobines d'inductance ou de condensateurs, leurs caractéris-

tiques de déphasage varient avec la fréquence. Ainsi, la caractéris-

tique du compteur d'énergie électrique réactive dépend elle aussi largement de la fréquence, si bien qu'il est impossible d'obtenir

une mesure très précise de la puissance réactive.

C'est pourquoi le but de l'invention est de proposer un compteur électronique d'énergie électrique de petite taille qui

peut mesurer l'énergie électrique avec une précision élevée.

On atteint le but énoncé au moyen d'un compteur élec-

tronique d'énergie électrique qui comprend: un transformateur de

tension connecté au secteur de manière à produire un signal de ten-

sion proportionnel à une tension de charge associée au secteur; un transformateur de courant connecté au secteur de façon à produire un signal de courant proportionnel à un courant de charge associé au secteur; un circuit modulateur de largeur d'impulsion connecté à l'un des transformateurs de tension et de courant de manière à former un signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion par l'application d'une modulation en largeur d'impulsion sur la base de l'un des signaux électriques; un circuit retardateur connecté au circuit de modulation à largeur d'impulsion qui permet de retarder

le signal de coefficient d'utilisation d'impulsion d'une durée spé-

cifiée en fonction du type d'énergie électrique à mesurer; un cir-

cuit de fixation de retard connecté au circuit retardateur et à au moins l'un des transformateurs de tension et de courant de façon à

fixer un retard dans le circuit retardateur; un circuit de multipli-

cation en division dans le temps connecté au circuit de modulation en largeur d'impulsion et à l'un des transformateurs de tension et de courant de manière à appliquer l'autre signal électrique sur la base du signal de cycle d'utilisation de largeur d'impulsion et à multiplier les deux signaux pour obtenir un signal proportionnel à la puissance électrique; un circuit d'intégration connecté au circuit de multiplication en division dans le temps qui produit un signal proportionnel à l'énergie électrique par intégration du signal de puissance électrique; un circuit de traitement connecté au circuit d'intégration pour transformer le signal d'énergie électrique en un signal d'affichage; et un circuit d'affichage connecté au circuit de traitement pour afficher l'énergie électrique en fonction du

signal d'affichage.

Ainsi que cela a été décrit ci-dessus, le compteur électronique d'énergie électrique selon l'invention peut mesurer l'énergie électrique apparente, l'énergie électrique efficace et l'énergie électrique réactive par simple modification du retard du circuit retardateur. Puisque le compteur de l'invention, au contraire des compteurs de la technique antérieure, ne fait pas appel à des circuits redresseurs, à des circuits de compensation et à des circuits de déphasage, la caractéristique de fréquence et la caractéristique de réponse du compteur d'énergie électrique de l'invention ne subissent pas l'influence négative de ces circuits. En outre, puisque le circuit

de fixation de retard traite numériquement le signal, ses caractéris-

tiques de fréquence de réponse sont stables. Par conséquent, le comp-

teur d'énergie électrique de l'invention se distingue par une petite

taille et une capacité de mesurer l'énergie électrique avec une pré-

cision élevée.

La description suivante, conçue à titre d'illustra-

tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un compteur

électronique d'énergie électrique apparente selon la technique anté-

rieure la figure 2 est un schéma de principe-d'un compteur

électronique d'énergie électrique efficace selon la technique anté-

rieure, la figure 3 est un schéma de principe d'un compteur d'énergie électrique réactive selon la technique antérieure la figure 4 montre sous forme de blocs et de circuits un montage simplifié d'un premier mode de réalisation de l'invention appliqué à la mesure de l'énergie électrique apparente; la figure 5 est un schéma de circuit d'un circuit de modulation en largeur d'impulsion de la figure 4; les figures 6A à 6C sont des formes d'onde qui sont

utilisées pour l'explication du fonctionnement du circuit de modula-

tion en largeur d'impulsion de la figure 5

les figures 7A et 7B présentent des formes d'onde qui -

sont utilisées pour expliquer le principe de fonctionnement du premier mode de réalisation; la figure 8 présente sous forme de blocs et de circuits un montage simplifié d'une section de circuit retardateur de la figure 4 la figure 9 montre un schéma de principe simplifié d'un circuit de fixation de retard de la figure 4;

la figure 10 présente sous forme de blocs et de cir-

cuits un montage simplifié d'un deuxième mode de réalisation de l'invention appliqué à la mesure de l'énergie électrique efficace; les figures lLA et llB présentent des formes d'onde

qui illustrent le principe de fonctionnement du deuxième mode de réa-

lisation; la figure 12 montre un schéma de principe simplifié d'un montage du circuit de fixation de retard présenté sur la figure 10 248362c la figure 13 montre un schéma de principe simplifié

d'un montage d'un troisième mode de réalisation de l'invention appli-

qué à la mesure de l'énergie électrique réactive; les figures 14A à 14C sont des formes d'onde qui sont utilisées pour expliquer le principe de fonctionnement du troisième mode de réalisation; et la figure 15 montre un schéma de principe simplifié d'un montage du circuit de fixation de retard présenté sur la

figure 13.

Le montage d'un premier mode de réalisation, schéma-

tiquement représenté sur la figure 4, illustre le cas o un compteur électronique d'énergie électrique selon l'invention est appliqué à

la mesure de l'énergie électrique apparente.

Un transformateur de tension 30 pour compteur est connecté au secteur (non représenté) et produit un signal de tension e

proportionnel à une tension de charge.

Un circuit 32 de modulation en largeur d'impulsion connecté au transformateur 30 effectue une modulation en largeur

d'impulsion sur la base du signal de tension ev venant du transfor-

mateur 30, de manière à produire un signal de coefficient d'utilisa-

tion de largeur d'impulsion.

Un circuit retardateur 34 est constitué d'une section 36 de circuit retardateur connectée au circuit 32 de modulation en largeur d'impulsion et d'un générateur 38 d'impulsions d'horloge connecté à la section 36 de circuit retardateur afin de produire des signaux d'impulsions d'horloge. La section 36, constituée par exemple d'un registre à décalage aléatoire à plusieurs étages retarde un signal d'entrée d'une durée qui correspond à un déphasage entre la tension de charge et le courant de charge associés au secteur dans

le présent mode de réalisation.

Le transformateur 40 connecté au secteur produit un

signal de courant e. proportionnel au courant- de charge.

Un circuit 42 de fixation de retard est constitué d'un

premier circuit 44 de conversion de signaux d'impulsions dont la pre-

mière borne d'entrée est connectée au transformateur de tension 30 et d'un deuxième circuit 46 de conversion de signaux d'impulsions connecté par sa borne d'entrée au transformateur de courant 40. Les circuits de conversion 44 et 46 sont respectivement constitués de comparateurs, par exemple. Les circuits de conversion détectent respectivement les instants auxquels les signaux électriques appliqués passent par un niveau zéro et produisent un déphasage entre les deux signaux élec- triques sous forme de signaux électriques. Les bornes de sortie des circuits de conversion 44 et 46 sont connectées à la section 36 de

circuit retardateur.

Un circuit 48 de multiplication en division dans le temps est connecté au transformateur de courant 40 et à la section 36 du circuit retardateur et est constitué d'un ensemble de commutateurs analogiques par exemple. Le circuit 48 commande sélectivement les

commutateurs analogiques au moyen du signal de coefficient d'utili-

sation de largeur d'impulsion qui est délivré par la section 36 de circuit retardateur, si bien qu'il applique un signal de tension proportionnel au signal de courant e via une résistance 50, en effectuant une multiplication en division dans le temps du signal

de tension par le signal de tension venant de la section 36 du cir-

cuit retardateur, puis en formant un signal proportionnel à la puis-

sance électrique.

Le circuit d'intégration 52 connecté au circuit 48 le multiplication en division dans le temps intègre le signal de puissance de façon à produire un signal de tension proportionnel à l'énergie électrique. Le circuit d'intégration 52 est constitué de circuits en série comportant des résistances 54 et 56 et des condensateurs 58

et 60, ainsi que cela est-représenté.

Un circuit de traitement 62 connecté au circuit d'inté-

gration 52 transforme le signal d'énergie électrique en un signal d'affichage. Le circuit de traitement 62 est constitué d'un circuit64

de conversion de fréquence en impulsions de tension connecté au cir-

cuit d'intégration 52 et d'un circuit 66 diviseur de fréquence connecté au circuit de conversion 64. Le circuit de conversion 64 transfère un signal d'impulsions avec une fréquence qui est proportionnelle à un

niveau du signal de tension transmis par le circuit d'intégration 52.

Le circuit 66 de division de fréquence de-vise la fréquence du signal d'impulsion produit par le circuit 64 de conversion de fréquence en

impulsion de tension, de manière à produire un signal d'affichage.

Un circuit d'affichage 68 connecté au circuit de traite-

ment 62 affiche sous une forme visible l'énergie électrique en fonc-

tion du signal d'affichage transmis par le circuit 66 de division de fréquence. La figure 5 montre un schéma de circuit du circuit 32 de modulation en largeur d'impulsion représenté sur la figure 4. Le

circuit 32 comprend un circuit d'intégration 70 connecté au transfor-

mateur de tension 30 et un circuit de comparaison 72 couplé au cir-

cuit d'intégration 70. Le circuit d'intégration 70 comporte une résistance RI, un premier amplificateur opérationnel AI connecté par sa borne d'entrée d'inversion au transformateur 30 par l'intermédiaire de la résistance RI et par sa borne d'entrée de non-inversion à la

terre, un condensateur Cl connecté entre la borne d'entrée d'inver-

sion et la borne de sortie de l'amplificateur opérationnel Al, et une

résistance R2 connectée entre la borne d'entrée d'inversion de l'ampli-

ficateur opérationnel Al et la borne de sortie du circuit de comparai-

son 72. Le circuit de comparaison 72 est constitué d'un deuxième ampli-

ficateur opérationnel A2 connecté par sa borne d'entrée de non-inversion à la borne de sortie-du premier amplificateur opérationnel Al afin de recevoir de celui-ci un signal de tension intégré ek, un inverseur I connecté à la borne de sortie de l'amplificateur opérationnel A2 afin

d'inverser le signal de sortie de l'amplificateur A2, et une combi-

naison de résistances R3 et R4 connectée à la borne de sortie de l'inverseur I de manière à diviser la tension du signal de sortie de l'inverseur et à produire une tension de référence de comparaison eh

à la borne d'entrée d'inversion du deuxième amplificateur opération-

nel A2. Le circuit de comparaison 72 est conçu de manière à produire une tension +er lorsque son signal de sortie logique est égal à "'1"

et une tension -e lorsque son signal de sortie logiqueestégalà "0".

r Dans le circuit 32 de modulation en largeur d'impulsion ainsi conçu, on suppose que le signal de sortie logique du circuit de comparaison 72 a le niveau logique "1' lorsque le signal de tension e v

est au niveau zéro (e = 0), et que les résistances R3 et R4 de divi-

sion de tension sont d'égales valeurs.

Dans ce cas, le deuxième amplificateur opérationnel A2 produit à sa borne de sortie la tension +er à l'instant tl, comme 248362c

cela est indiqué sur la figure 6A. Puisque la tension +er est inver-

sée par l'inverseur 1, puis divisée de manière à former er /2 par la combinaison des résistances R3 et R4, une tension -er /2 est appliquée comme tension de référence eh à la borne d'entrée d'inversion de l'amplificateur opérationnel A2 à l'instant tl, comme cela est indiqué sur la figure 6B. Pendant ce temps, puisque la tension +e r

est appliquée à la borne d'entrée de non-inversion du premier ampli-

ficateur opérationnel Al via la résistance R2, le signal de tension intégré ek venant de l'amplificateur Al présente une inclinaison dirigée du côté négatif à partir de l'instant tl, comme cela est indiqué sur la figure 6C. Lorsque le signal de tension intégré ek atteint -e /2 et satisfait à la condition eI eh (pour l'instant t2

de la figure 6C), le signal de sortie logique du deuxième amplifica-

teur opérationnel A2 s'inverse en le signal "o" logique de façon à produire la tension -e (à l'instant t2 de la figure 6A). Ensuite,

la tension +er/2 est appliquée comme tension de référence de compa-

raison e h à la borne d'entrée d'inversion du deuxième amplificateur A2 (à l'instant t2 de la figure 6B). Simultanément, la tension -er est appliquée à la borne d'entrée d'inversion du premier amplificateur

opérationnel Al, via la résistance R2, si bien que le signal de ten-

sion intégré ek de l'amplificateur A2 présente une inclinaison du côté positif à partir de l'instant t2, comme cela apparaît sur la figure 6C. Ensuite, lorsque le signal de tension intégré tk atteint +er/2 et satisfait à la condition ek> eh (à l'instant t3 de la figure 6C), le signal de sortie logique du deuxième amplificateur opérationnel A2 s'inverse à la forme logique "'1" de façon à produire la tension +er (à V'instant t3 de la figure 6A). De cette manière, le circuit 32 de modulation en largeur d'impulsion répète la séquence

des étapes de façon à poursuivre une auto-oscillation.

Un coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion du circuit 32 de modulation en largeur d'impulsion fonctionnant de la manière indiquée cidessus peut être mathématiquement exprimé de la manière suivante. Si l'on suppose que l'intervalle de temps durant lequel le signal de sortie du deuxième amplificateur opérationnel A2 3' est égal au niveau logique "1" est.désigné par ta et que l'intervalle de temps durant lequel il est égal au niveau logique "O" est désigné par tbV le signal de tension intégré ek (ta) est donné par e (t) R- C a e dt + L fJta e dt) = -e.....() k a RICI 0 v R2Cl 0 r r o o o R1, R2 et Cl sont les valeurs des résistances et du condensateur

présentés sur la figure 5.

Si R = R2, l'intervalle de temps ta s'exprime par e RiCI

t - r..... (6).

a e +e r v Le signal de tension intégré ek (tb) est donné par

ek (tb) = -RC 5tbe dt - l1 Stb e dt) = +e (7).

kb RICI 0O v R2C 0 r r Si R = R2, l'intervalle de temps tb vaut e RlCl

r (8).

t: -.....( b e -e r v Ainsi, les coefficient d'utilisation D et D de largeur d'impulsion peuvent être calculés au moyen des équations (6) et (8), c'est-a-dire t e +e D t r v..... (9),

--:-- (9),

ta+tb 2e

a b r -

t e +e

Db = r -v.....(10).

ta+tb 2e Les figures 7A et 7B présentent des formes d'onde qui illustrent un procédé général de multiplication permettant d'obtenir la puissance efficace et la puissance réactive. La puissance efficace

est le produit du signal de tension e et du signal de courant e..

v 1 D'un point de vue simultané, a l'instant tl, elle est le produit des signaux se trouvant respectivement aux points A et B des figures. La

puissance réactive est obtenue par multiplication du signal de cou-

rant e. par un signal de tension qui est formé par déphasage du

signal de tension e par rapport au signal de courant ei d'une diffé-

vi rence de phase entre les signaux de tension et de courant. Dans le premier mode de réalisation considéré, la différence de phase, ou déphasage,est détectée par le circuit 42 de fixation de retard, le signal de tension est retardé de façon équivalente par le circuit retardateur 36, et les signaux de tension et de courant relatifs aux points A et B sont multipliés entre eux à un instant tl pour produire la

puissance réactive.

il La figure 8 montre le schéma de circuit simplifié de la section 36 du circuit retardateur de la figure 4. La section 36 du

circuit retardateur comprend un registre à décalage aléatoire 75 com-

portant plusieurs bascules de repositionnement 741 à 74n connectées en série, un circuit de commutation 78 contenant des commutateurs 761 à 76 respectivement connectés aux bornes de sortie Q des bascules 74 a 74, et un circuit de commande de commutation 80 électriquement connecté au circuit de commutation 78. En réponse aux deux signaux d'impulsions appliqués par le circuit 42 de fixation de retard et au signal d'impulsion d'horloge venant du générateur d'impulsion d'horloge 38, le circuit de commande de commutation 80 ferme l'un

des commutateurs 761 à 76 de manière à produire un retard propor-

tionnel à la différence temporelle existant entre les deux signaux d'impulsion. La figure 9 illustre schématiquement sous forme de blocs une configuration du circuit 42 de fixation de retard présenté sur la figure 4. Le circuit 42 comprend un premier comparateur 82 qui

est connecté au transformateur de tension 30 et un deuxième compara-

teur 84 qui est connecté au transformateur de courant 40. Puisque les bornes de tension de référence des premier et deuxième comparateurs 82

et 84 sont toutes deux maintenues au niveau zéro, ces comparateurs.

détectent respectivement les instants pour lesquels le signal de ten-

sion venant du transformateur de tension et le signal de courant venant du transformateur de courant passent par le niveau zéro, et transmettent les signaux détectés sous forme de signaux d'impulsions

au circuit retardateur 36-afin de fixer une valeur de retard.

On va maintenant décrire le fonctionnement du premier mode de réalisation présentant la structure indiquée ci-dessus. La tension de charge du secteur est transformée par le transformateur de tension 30 en un signal de tension proportionnel à la tension de charge, puis est appliquée au circuit 32 de modulation en largeur

d'impulsion. Le circuit 32 produit un signal de coefficient d'utili-

sation de largeur d'impulsion en fonction du signal de tension et transmet ce signal au circuit retardateur 34. Le signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion est retardé de la durée fixée par le circuit 42 de fixation de retard. Plus spécialement, le circuit de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion est décalé dans le registre à décalage aléatoire 75 pendant une durée qui va du flanc antérieur de l'impulsion en synchronisation avec le signal de tension e au flanc antérieur de l'impulsion qui est en synchronisation avec le signal de courant e.. Le signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion retardé est lui-même introduit dans le circuit 48 de multiplication en division dans le temps o il est multiplié par le signal de tension proportionnel au signal de courant venant du transformateur de courant 40. Ainsi, le signal de tension e et le signal de courant e. sont multipliés en phase, si bien qu'un signal électrique proportionnel à la puissance apparente est obtenu. Le

signal de puissance apparente est intégré par le circuit d'intégra-

tion 52 de manière à former un signal de tension proportionnel à

l'énergie électrique. Le signal d'énergie électrique, après trans-

formation en un signal d'affichage par le circuit de traitement 62, est transmis au circuit d'affichage 68, puis l'énergie électrique

est affichée sous forme visuelle par le circuit d'affichage 68.

Comme cela a été décrit ci-dessus, le premier mode de réalisation comporte le circuit retardateur 34 entre le circuit 32 de modulationen largeur d'impulsion et le circuit 48 de multiplication en division dans le temps. Le signal de coefficient d'utilisation de

largeur d'impulsion est séquentiellement appliqué au circuit retarda-

teur 34 en synchronisme avec l'impulsion d'horloge. Le circuit 42 de fixation de retard détecte les points de passage par zéro du signal

de tension proportionnel à la tension de charge et du signal de ten-

sion proportionnel au courant de charge. Ensuite, le signal de coef-

ficient d'utilisation de largeur d'impulsion est maintenu par la section 36 de circuit retardateur pendant la durée qui correspond à

la différence de phase entre les circuits de tension et de courant.

Le signal de coefficient d'utilisation retardé est soumis à la multi-

plication en division dans le temps par le circuit 48, ce qui amène la production de la puissance apparente. Avec le montage du mode de réalisation qui vient d'être décrit ci-dessus, on peut obtenir une mesuretrès précise de l'énergie électrique apparente sans qu'il soit

besoin d'aucune structure complexe.

On passe maintenant à la figure 10, sur laquelle est présenté un schéma simplifié sous forme de blocs -d'un deuxième mode de réalisation correspondant au cas o l'invention est appliquée à la mesure de l'énergie électrique efficace. Sur la figure 10, on note que des symboles identiques servent à désigner des parties identiques - ou équivalentes appartenant à la structure du compteur d'énergie électrique apparente présentée sur la figure 4, si bien qu'aucune explication supplémentaire sur le fonctionnement de ces parties ne

sera donnée.

Un point de différence du compteur d'énergie électrique

efficace présenté sur la figure 10 avec le compteur d'énergie élec-

trique apparente du premier mode de réalisation réside dans la struc-

ture du circuit 42 de fixation de retard. On peut obtenir le compteur d'énergie électrique efficace en modifiant le retard fixé dans le

circuit retardateur 34 de la manière indiquée ci-après.

Avant de procéder à la description détaillée du deuxième

mode de réalisation, on supposera que la tension de charge et le cou-

rant de charge d'une alimentation sur secteur à facteur de puissance égal à l'unité sont transformés respectivement en le signal de tension e et le signal de courant ei par le transformateur de tension 30 et le transformateur de courant 40, et qu'un déphasage 0 est produit entre ces deux signaux e et ei pendant les conversions, ainsi que cela est présenté sur les figures lLA et llB. Dans ce cas par exemple, une puissance efficace instantanée à l'instant tl est le prodâuit des signaux respectivement présents aux points A et B. Il s'ensuit que la puissance efficace instantanée résultante est différente d'une puissance efficace instantanée correcte qui est le produit des signaux respectivement présents aux points B et C, si bien que l'on obtient une puissance efficace erronée. Toutefois, dans le deuxième mode de réalisation, on obtient la puissance efficace correcte en compensant

le déphasage 0 entre le signal de tension e et le signal de courant e_.

v Le circuit 42 de fixation de retard comprend un circuit 86 d'ajustement de phase, La figure 12 illustre schématiquement le

montage du circuit 86 d'ajustement de phase. Sur la figure, on a uti-

lisé des symboles identiques à d'autres symboles de la figure 9 pour désigner des parties identiques ou équivalentes, pour lesquelles on ne donnera aucune autre explication. Les bornes de sortie des premier et deuxième comparateurs 82 et 84 sont connectées aux bornes d'entrée d'une section 88 d'ajustement de phase. Cette section 88 obtient le

déphasage produit par le transformateur de tension 30 et le transfor-

mateur de courant 40 en utilisant les signaux d'impulsions transmis par les premier et deuxième comparateurs 82 et 84 et transmet des signaux d'impulsions représentant l'erreur en coopération. Pour être plus précis, on peut dire que la section 88 d'ajustement de phase obtient précédemment la différence de phase en appliquant des signaux de référence au transformateur 30 et au transformateur de courant 40, puis fixe le même retard dans le circuit retardateur 34 pendant la

mesure. Dans ce mode de réalisation, les signaux d'impulsion corres-

pondant à l'erreur de phase qui est due au transformateur 30 et au

transformateur de courant 40 sont transmis au circuit retardateur 34.

Par conséquent, dans le circuit retardateur 34, le signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion transmis par le circuit 32 de modulation.en largeur d'impulsion est retardé

d'une durée correspondant à l'erreur de phase 0. Le signal de coeffi-

cient d'utilisation de largeur d'impulsion soumis à la compensation d'erreur de phase 0 est ensuite multiplié par un signal de tension proportionnel au signal de courant e. dans le circuit multiplicateur 48. Après qu'un signal de puissance obtenu par la multiplication a subi le traitement approprié, une énergie électrique efficace peut

être affichée sous forme visuelle par le circuit d'affichage 68.

Comme le montre la description qui vient d'être donnée,

dans le deuxième mode de réalisation, l'erreur de phase 0 produite lorsque la tension de charge et le courant de charge du secteur sont respectivement transformés par le transformateur de tension 30 et le

transformateur de courant 40 en les signaux de tension e et de cou-

rant ei, est corrigée par le circuit 86 d'ajustement de phase et le circuit retardateur 34, puis la multiplication en division dans le

temps des signaux est effectuée comme cela a été mentionné ci-dessus.

Au cours des étapes du processus de traitement du signal, on obtient l'énergie électrique. Ainsi, selon le deuxième mode de réalisation, l'énergie électrique efficace peut être mesurée avec une précision élevée. La figure 13 présente sous forme de blocs un schéma

d'un troisième mode de réalisation dans lequel l'invention est appli-

quée à un compteur d'énergie électrique réactive. Sur cette figure

on a utilisé des symboles identiques pour désigner des parties iden-

tiques à celle du compteur de la figure 4, de sorte que leur descrip-

tion sera omise.

Un point de différence du compteur d'énergie électrique

réactive de la figure 13 avec le compteur d'énergie électrique appa-

rente du premier mode de réalisation réside en la structure du circuit

42 de fixation de retard.

Pour obtenir la puissance efficace, on utilise la rela-

tion (signal de tension ev) x (signal de courant e), ainsi que cela a été mentionné ci-dessus. D'un point de vue simultané, & l'instant tl,

* la puissance efficace est le produit des signaux de courant et de ten-

sion aux points A et B. Pour obtenir la puissance réactive, on fait

le calcul du produit du signal de courant ei et d'un signal de ten-

sion e ' (figure 14C) qui a été obtenu en déphasant de 1Y/2 le signal

de tension e. D'un point de vue instantané, à l'instant tl, la puis-

sance réactive résulte de la multiplication du signal de tension par le signal de courant aux points B et C. Dans le troisième mode de réalisation, on obtient la puissance réactive en utilisant le produit

des signaux aux points B et C' au.lieu des points B et C, en retar-

dant de't/2 le signal de tension e Le circuit 42 de fixation de retard comprend un circuit retardateur 90. La figure 15 représente schématiquement un montage du circuit retardateur 90. Des numéros de référence identiques désignent des parties identiques qui ne seront pas décrites. Une des bornes d'entrée de chacun des premier et deuxième comparateurs 82 et 84 est connectée au transformateur 30. Une borne de signal de référence-du premier comparateur 82 est maintenue à une tension de crête. Une borne de signal de référence du deuxième comparateur 84 est connectée à la terre et est maintenue au potentiel zéro. Les bornes de sortie des premier et deuxième comparateuit sont connectées à la borne d'entrée de la section 90 de fixation de retard. La section 90

obtient un déphasage de IF/2 sur la base du signal d'impulsion repré-

sentant un instant de la tension de crête venant du premier compara-

teur 82 et un instant du potentiel zéro délivré par le deuxième comparateur 84, et transmet des signaux d'impulsions correspondant

au déphasage du circuit retardateur 34.

Par conséquent, dans le circuit retardateur 34, le signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion délivré par le circuit 32 de modulation en largeur d'impulsion est retardé d'une

durée correspondant à la phase 1/2. Le signal de coefficient d'utili-

sation de largeur d'impulsion ainsi retardé de 1"/2 est multiplié par le signal de tension proportionnel au signal de courant e. dans le circuit de multiplication 48. Le signal de puissance obtenu par la multiplication est soumis au traitement, qui a été mentionné ci-dessus, et l'énergie électrique est visuellement affichée par le circuit

d'affichage 68.

Ainsi que cela a été décrit ci-dessus, dans le troi-

sième mode de réalisation, la modulation en largeur d'impulsion s'ef-

fectue sur la base du signal de tension e proportionnel à la tension v

de charge du secteur. Après que le signal de coefficient d'utilisa-

tion de largeur d'impulsion a été numériquement retardé de " 2, il

est multiplié par le courant de charge ei du secteur de façon à pro-

duire l'énergie électrique réactive. Ainsi, à l'aide du troisième mode de réalisation, on peut mesurer avec une haute précision l'énergie

électrique réactive.

Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux trois modes de réalisation décrits ci-dessus. Selon ces trois modes de réalisation, le signal de coefficient-d'utilisation de largeur d'impulsion est obtenu sur la base du signal de tension e produit par le transformateur de tension 30 et est multiplié par le signal de courant ei produit par le transformateur de courant 40, de manière à fournir la puissance électrique. Il est également possible d'obtenir un signal proportionnel à la puissance électrique de telle façon que le signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion soit obtenu sur la base du signal de courant, puis multiplié par le signal

de tension.

Alors que dans ces trois modes de réalisation, on uti-

lise le registre à décalage aléatoire 75 pour constituer la section

de circuit retardateur, il est également possible d'utiliser un dis-

positif à couplage de charges (CCD) ou un circuit collecteur itératif

(BBD).

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima-

giner, à partir des dispositifs dont la description vient d'être

donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses

autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'inven-

tion.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Compteur électronique d'énergie électrique caractérisé en ce qu'il comprend: un transformateur de tension (30) connecté au secteur de façon à produire un signal de tension (e) proportionnel à une tension de charge du secteur; un transformateur de courant (40) connecté au secteur de façon à produire un signal de courant (ei) proportionnel à un courant de charge du secteur; un circuit (32) de modulation en largeur d'impulsion connecté à l'un des transformateurs de tension et de courant et produisant un

signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion par appli-

cation d'une modulation en largeur d'impulsion basée sur l'un desdits signaux électriques un circuit retardateur (36) connecté au circuit de modulation en largeur d'impulsion afin de retarder ledit signal de coefficient

d'utilisation de largeur d'impulsion d'une durée spécifiée en fonc-

tion du type d'énergie électrique à mesurer;

un circuit (42) de fixation de retard connecté au circuit retar-

dateur et à au moins l'un des transformateur de tension et de courant de manière à fixer un retard dans le circuit retardateur un circuit (48) de multiplication en division dans le temps qui est connecté au circuit de modulation en largeur d'impulsion et à l'un des transformateur de tension et de courant, qui reçoit en entrée l'autre signal électrique sur la base dudit signal de coefficient d'utilisation de largeur d'impulsion et qui multiplie les deux signaux

- de manière à produire un signal proportionnel à la puissance élec-

trique;

un circuit d'intégration (52) connecté au circuit de multiplica-

tion en division dans le temps de façon à produire un signal propor-

tionnel à l'énergie électrique par intégration dudit signal de puis-

sance électrique; un circuit de traitement (62) connecté au circuit d'intégration

afin de transformer le signal d'énergie électrique en un signal d'af-

fichage; un circuit d'affichage (68) connecté au circuit de traitement

de façon à afficher l'énergie électrique en fonction du signal d'af-

fichage.

2. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (42) de fixation de retard comprend un premier et un deuxième circuit (44, 46) de-conversion de signaux d'impulsions, chaque circuit étant connecté à l'un des transformateur de tension

et de courant, et en ce que les premier et deuxième circuits de con-

version de signaux d'impulsions détectent respectivement les instants auxquels des signaux électriques qui leur sont appliqués passent par un niveau zéro dans le même sens de façon à produire un déphasage

entre les deux signaux électriques sous forme d'une différence tempo-

relle, et transmettent des signaux d'impulsions au circuit retarda-

teur en fonction de la différence temporelle de façon à fixer une

valeur de retard.

3. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (42) de fixation de retard comporte un circuit (86) d'ajustement de phase connecté au transformateur de tension et au transformateur de courant, et en ce que ledit circuit d'ajustement de phase détecte deux signaux électriques obtenus par application

d'une tension de référence et d'un courant de référence sans dépha-

sage au transformateur de tension et au transformateur de courant, de manière à avoir des déphasages produits par le transformateur de tension et le transformateur de courant, et fixe une valeur de retard

dans le circuit de retard sur la base de ladite différence temporelle.

4. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce

que le circuit (42) de fixation de retard comporte un circuit retar-

dateur (90) connecté à l'un des transformateurs de tension et de cou-

rant, et en ce que ce circuit retardateur (90) détecte un instant

auquel l'un des signaux électrique venant des transformateurs de ten-

sion et de courant atteint un niveau zéro et un niveau de crête, si bien qu'il obtient une différence temporelle égale à un déphasage de f1/2, et fixe une valeur deretard dans le circuit de retard en fonction

de ladite différence temporelle.