Устройство для формирования @ -фазного квазисинусоидального напряжения с нечетным числом фаз

 

Изобретение используется для преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное многофазное напряжение с нечетным числом фаз. Цель - улучшение качества выходного напряжения и упрощение устройства . Преобразователь напряжение - частота (ПНЧ) 1 подает импульсы на счетчик 2. Введение реверсивных счетчиков (PC) 4-6 двоичного кода , формирователей (Ф) 7-9, причем Ф 7 выполнен на операционном усилителе СОУ) 14, .задатчика 10 уровня постоянного напряжения позволяет получать свои участки напряжений аппроксимированной синусоиды. В устройстве сокращены диапазоны участков формируемой синусоиды, т.е. каждый Ф 8 и 9, кроме Ф 7, формирует два разнополярных диапазона уровней напряжения , которые не формируют другие формирователи . Благодаря тому, что формирование выходного напряжения осуществляется одновременно и в одинаковых условиях, т.е. из сигналов, . сформированных каждым PC 4-6,применением ОУ 14, формируются симметричные разиополярные напряжения,что улучшает качество вьпсодного напряжения. Применение PC 4-6 позволяет сократить число транзисторных ключей, что упрощает устройство. 5 ил. § (Л to N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SUÄÄ 122 071 А g 4 Н 02 М 1/084

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ сы на счетчик 2. Введение реверсивных счетчиков (РС} 4-6 двоичного кода, формирователей (Ф) 7-9, причем

Ф 7 выполнен на операционном усилителе (ОУ) 14,,задатчика 10 уровня постоянного напряжения позволяет получать свои участки напряжений аппроксимированной синусоиды. В устройстве сокращены диапазоны участков формируемой синусоиды, т.е. каждый Ф 8 и 9, кроме Ф 7, формирует два разнополярных диапазона уровней напряжения, которые не формируют другие формирователи. Благодаря тому, что формирование выходного напряжения осуществляется одновременно и в одинаковых условиях, т.е. из сигналов, сформированных каждым PC 4-6,применением ОУ 14, формируются симметричные разнополярные напряжения,что улучшает качество выходного напряжения. Применение РС 4-6 позволяет сократить число транзисторных ключей, что упрощает устройство. 5 ил. (21) 3763762/24-07 (22) 29.06 ° 84 (46) 23.03.86. Бюл. У ll (71) Красноярский политехнический институт (72) В.П.Кочетков и Ю.В.Глушаков (53) 621.316.727(088.8) (56) Патент США И 3448366,,кл. 321-5, 1969 .

Авторское свидетельство СССР

В 546068, кл. H 02 M 1/08, 1975.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

m-ФАЗНОГО КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С НЕЧЕТНЫМ ЧИСЛОМ ФАЗ (57) Изобретение используется для преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное многофазное напряжение с нечетным числом фаз. Цель — улучшение качества выходного напряжения и упрощение устройства. Преобразователь напряжение — частота (ПНЧ) 1 подает импуль2>

ВО.СОВ" ИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1220071 2 I5

2О. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания или электроавтоматики для преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное многофазное напряжение с нечетным числом фаз, в полупроводниковых преобразователях частоты для многофазного асинхронного электропривода с нечетным числом фаз.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения и упрощение устройства.

На фиг.l изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 принципиальная электрическая схема формирователя с первым порядковым номером; на фиг.3 — принципиальная электрическая схема второго и всех последующих формирователей; фиг.4 и 5 — временные диаграммы, поясняющие. принцип работы устройства на примере формирования пятифазного кваэисинусоидального напряжения.

Устройство формирования квазисинусоидального многофазного напряжении с нечетным числом фаэ (фиг.l) содержит последовательно соединенные преобразователь напряжение — частота (ПНЧ) 1, первый счетчик 2, первый дешифратор 3. Выходы первого дешифратора 3 соединены с входами реверсивных двоичных счетчиков 4 — 6. Выходы первого реверсивного двоичного счетчика 4 соединены с кодовыми входами первого формирователя 7. Выходы второго реверсивного двоичного счетчика 5 подключены к кодовым вхо- дам формирователей 8 с четным порядковым номером, Выходы третьего реверсивного счетчика 6 подключены к кодовым входам формирователей 9 с нечетным порядковым номером, кроме первого. Количество формирователей зависит от исла фаз m формируемого ш+1 напряжения и равно — — . Например, для пятифазной системы число формирователей равно 3. Задатчики напряжения 10, количество которых равно количеству формирователей, соединены Соответственно с входами постоянного напряжения формирователей 7 — 9.

Выходы формирователей 7 — 9 подключены к суммирующей точке каждой фазы через соответствующие ключи управляющие цепи которых подключены

4О

l к выходам второго дешифратора 12.

Второй дешифратор 12 через второй счетчик 13 соединен с первым счетчиком 2. Количество ключей (Il) в каждой фазе равно m, а общее число равно ш

Формирователь 7 (с первым порядковым номером, фиг.2) содержит операционный усилитель 14. К выходу и к инвертирующему входу операционного усилителя 14 подключен резистор 15 обратной связи. К прямому входу операционного усилителя 14 подключен балансировочный резистор 16, два других вывода которого подключены к входам постоянного напряжения формирователя 7, к которым через суммирующий резистор 17 (n-!) подключены также цепочка 18 из последовательно соединенных транзисторных ключей 19, управляющие входы которых являются кодовыми входами формирователи 7, и весовых резисторов 20. Точка соединения суммирующего 17 и весовых 20 резисторов подключена через входной резистор 21 к инвертирующему входу усилителя 14, а другой конец суммирующего резистора 17 соединен с общей точкой устройства.

Каждый из формирователей 8 и 9 (фиг.3) содержит два операционных усилителя 22 и 23, последние выполняют функцию инвертирующих усилителей с единичным усилением. Резисторы 24 и 25 обратной связи соответственно подключены к выходам и к инвертирующим входам операционных усилителей 22 и 23. Инверсные входы операционных усилителей 22 и 23 через входные резисторы 26 и 27 подключены к входам постоянного напряжения формирователей 8 и 9, к которым через суммирующий резистор 28 подключены также и цепочек 29 из последовательно соединенных транзисторных ключей 30, управляющие входы которых являются кодовыми входами формирователей 8 и 9 и весовых резисторов 31. Точка соединения суммирующего 28 и весовых 31 резисторов подключена к прямым входам усилителей 22 и 23 и к общей точке устройства.

Устройство работает аледуюшим образом.

Преобразователь напряжение — частота 1 преобразует напряжение U в последовательность импульсов с частотой, пропорциональной сигналу за1220071 дания Б и равной = тп- n ы„(П фиг.4), где m — число формируемых фаэ, п — число ступенек напряжения для аппроксимации синусоида на и 5 участке ††вЂ, f: — частота выходноm алых

ro напряжения. С выхода преобразователя напряжение — частота (11 импульсы поступают на вход счетчика 2, число состояний которого рав- 10 но h . .С выхода счетчика 2 сигналы через дешифратор 3 (U>, фиг.4) поступают на вход +1 и -1 реверсивных счетчиков двоичного кода 4 — 6, которые вырабатывают двоичные коды от- 15 дельных участков синусоиды. С выходов счетчиков 4 — 6 двоичные коды поступают на входы формирователей

7 — 9, на которые поступают также напряжения от задатчиков 10 уровня по- 20 стоянного напряжения, по величине которых определяют амплитуду выходного напряжения устройства. Каждый из формирователей 7 — 9 вырабатывает свои диапазоны участков напряжений аппрок- 25 симированной синусоиды длительностью

2» †. — — и с частотой mf биХ

Следует отметить, что многофазные системы симметричного -синусоидального напряжения с нечетным числом фаз характеризуются наличием в каждый момент времени только одного значения напряжения каждой фазы в диапа2» 2 зонах от -V sin — — до V sin — —; 35

4m > 4m от V sin — — до Ч sin ††; от

4m п 4m;

2» . 6»

-V sin — — — до -V sin — --, от

4m " 4m

6» 10п

V sin- — -доЧ sin- — —..., от

4тп m 4m (m-2) 2» 2Я m

V sin — — — —,Io V sin — —; от

4m > 4m (m-2) 21» 2m н

-V sin — — — — -- до -Ч sin 45

Щ 4m 4m где Vm — максимальное (амплитудное) значение выходного напряжения, т.е. общее число диапазонов равно числу фаз m и указанные диапазоны, кроме первого, имеют одинаковые по абсолютной величине уровни напряжения и отличаются только знаком V . Исходя из этого, в устройстве сокращены . диапазоны участков формируемой сину-. соиды, т.е, каждый формирователь, .кроме первого, формирует два определенных раэнополярных диапазона уровней напряжения, которые не формируют другие формирователи.

Формирователь напряжения 7 выра— батывает (U>, фиг.4) участки диапа2 зона напряжения от -V з1п †-- до

4тп

° 2

V sin — — формирователь 8 (U

4m В фиг.2) вырабатывает два диапазона участков напряжений: выход f2) — от

2» 6»

V sin — — до V sin — —; выход (3)—

4m 4m

2» 6 от -V sin — — до -V sin ††; фор4m 4m мирователь 9 (U, фиг.4) вырабатывает два диапазона напряжения: выход

6» 10»

f4) — от V sin ---- до Ч sin

4m п 4тп

6» выход (5) — от -V sin — — до

4тп

10» m — 1

-V sin ----...,формирователь — — т вы4m " 2 рабатывает два диапазона участков

jm — 3) — от

° (тп-2) 2»

sin -- — — ——

lYI 4тп (m-4) 2»

sin

IA 4m напряжения: выход (m-4) 2»

V sin

Щ 4m — до выход jm — 21 — от (m-2) 2» до -V s1п — — - - — —; формирователь

4m пт+ 1 (-- †) У вырабатывает два диапазона

2 участков напряжения: выход 1тп -- 1) (m-2) 2» m» 2ь» от V э1п до V э1п — — —;

Щ 4тп 4m (m-2) 2» выход (mj — от -V sin †††--- до

4m

m 2»

-V sin — —. Указанные участки диа4m паэонов ступенчатого напряжения с выходов всех формирователей 7,8,9... подаются к суммирующим точкам 1,...,М (U,, фиг.5) . Через соответствующие ключи 11 в заданной последовательности, которая обеспечивается порядком подачи управляющего сигнала с выходов дешифратора 12 (Б,,, фиг.5), число которых равно тп, причем задан,2" ная последовательность обеспечивается при помощи счетчика 13, имеющего число состояний m, и состояние которого определяется последовательностью импульсов, поступающих с выхода счетчика 2 (U< фиг ° 5). Перед началом работы устройства в счетчиках

2,4,5,6 и 13 необходимо установить начальные условия.

122OOZ1

Таким образом, благодаря тому, что формирование выходного напряжения обеих полярностей осуществляется одновременно и в одинаковых условиях, т.е. иэ сигналов, сформированньгх каждым реверсивным счетчиком двоичного кода, посредством применения операционных усилителей, выполняющих функции инвертирующих усилителей 10 с единичным усилением, подключенных к выводам реверсивных счетчиков, формируются симметричные разнополярные напряжения, достигается улучшение качества и симметрии выходного на- 15 пряжения.

Применение реверсивных счетчиков двоичного кода позволяет сократить число транзисторных ключей и резисторов, т.е. достичь упрощения устрой- 20 ства.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я устройство для формирования m-фаз- 25 ного квазисинусоидального напряжения с нечетным числом фаэ, содержащее последовательно соединенные преобразователь напряжение — частота, первый счетчик и первый дешифратор, (m+1)/2 З0 формирователей, каждый из которых включает (и-1) цепочку из последовательно соединенных транзисторных ключей, управляющие входы которых являются кодовыми входами формирователей, и весовых резисторов, подключенных через суммирующий резистор к входам постоягп ого напряжения формирователя, где и— число ступенек напряжения для апп- ц роксимации синусоиды на участке

27/m, причем входы постоянного на— пряжения каждого формирователя связаны с индивидуальным эадатчиком напряжения, а выход каждого форми- д> рователя подключен к суммирующей точке каждой фазы через ш управляемых ключей, управляющие цепи которых связаны с выходом второго дешифратока двоичного кода — к входам формирователей с ным порядковым номером, первого. кодовым нечеткроме ра, вход которого связан с первым счетчиком через второй счетчик, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения и упрощения устройства, оно снабжено тремя реверсивными счетчиками двоичного кода, формирователь с первым порядковым номе-. ром выполнен на операционном усилителе, прямой вход которого через балансировочный резистор подключен к входам постоянного напряжения формирователя, один из которьгх соединен с общей точкой устройства, а инвертирующий вход через входной резистор подключен к точке соединения суммирующего и весовых резисторов и чере резистор обратной связи — к выходу операционного усилителя, остальные (тп-1) формирователи выполнены каждый с дополнительной цепочкой из последовательно соединенных транзисторных ключей и весовых резисторов и на двух операционных усилителях, прямые входы которых подключены к точке соединения суммирующего и весовых резисторов„ соединенной с общей точкой устройства, а инвертирующие входы через соответствующий входной резистор подключены к входам постоянного напряжения формирователя и через соответствующий резистор обратной связи — к своему вьгсоду, причем входы реверсивных счетчиков двоичного кода подключены к выходам первого дешифратора, выходы первого реверсивного счетчика двоичного кода подключены к кодовым входам формирователя с первым порядковым номером, выходы второго реверсивного счетчика двоичного кода — к кодов м входам формирователей счетным порядковым номером, а выходы третьего реьерсивного счетчи122007 3

1220071

Фиг 5

6 Х

Ц (ВыхПНЧ)

Д (((((2) ,ф (((/Р)

4(((J)

g(((l(4) <(8S(l(ЙЦ

1 Вви141

> 1 Вьи 153

Ор (8e» A li)

Вх l(Å(3 вх((И) Вх((() вх/(ПЗ

Bx (/ f53

Вк

51 5!

y«) гв/х/Щ

Нв(х ((П3

Ц» ЯвЮ(i 1

Выхп П3

Яих f(C9) ВНИИПИ Заказ 1320/57 Тираж 631 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4