Устройство для формирования @ -фазного гармонического сигнала

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - уменьшение аппаратурных погрешностей. Устройство содержит m формирователей гармонического устройства заключается в формировании треугольных напряжений соответствующей фазы с помощью звена с нелинейной характеристикой и сумматора, подключенных к выходу блока выделения модуля. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (29) (I2) 1751734 А1 (s2)s G 06 G 7/22, 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757037/24 (22) 24.07.89 (46) 30.,07.92. Бюл. ¹ 28 (71) Московский энергетический институт (72) В. И, Ключев, М. П. Гаврилов, Ю. М, Баранов и В. Н. Ешкин (56) Авторское свидетельство СССР № 1220103, кл, Н 02 P 7/42, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1536402, кл. G 06 G 7/22, 1988.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах электротехники для формирования m-фазного сигнала задания тока или напряжения электропривода переменного тока.

Известен формирователь двухфазного гармонического сигнала, содержащий интегратор, первый и второй инверторы, первый и второй индикаторы знака, индикатор уровня, блок логики совпадения знака, первый, второй и третий переключающие ключи, сумматор и два функциональных преобразователя пилообразного сигнала в гармонический. На вход первого функционального преобразователя поступает .пилообразное напряжение с выхода интегратора, на.вход второго — пилообра" íîå напряжение, сдвинутое по фазе на 90 эл.град.

На выходах функциональных преобразователей, являющихся и выходами устройства, формируются два гармонических сигнала, сдвинутых на 90 эл, град, друг относительно друга, 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

m-ФАЗНОГО ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения— уменьшение аппаратурных погрешностей.

Устройство содержит m формирователей гармонического устройства заключается в формировании треугольных напряжений соответствующей фазы с помощью звена с нелинейной характеристикой и сумматора, подключенных к выходу блока выделения модуля, 3 ил, Недостатком данного устройства является невозможность получения гармониче ского сигнала с числом фаз; большим двух.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для формирования m-фазного гармонического сигнала, содержащее формирователь пилообразного напряжения, к входу которого подключена шина задания частоты. а к выходу — m формирователей гармонического сигнала, каждый из которых содержит блок преобразования треугольного напряжения в гармоническое, выход которого является выходом одной из фаз устройства, источник смещающего напряжения, сумматор, блок выделения модуля и два пороговых элемента, вход формирователя гармонического сигнала соединен с входами пороговых элементов и с первым входом сумматора. выходы пороговых элементов соединены соответственно с вторым и третьим входами сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом источника смещающего напряжения, а выход через

1751734 ющего напряжения вместо трех параметров (порогов срабатывания двух компараторов и напряжения источника смещающего напряжения). Этим достигается повышение точности формирования m-фазного гармонического сигнала.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — схема формирователя гармонического сигнала; на

О фиг. 3 — характеристика вход — выход звена с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувствительностью.

Устройство формирования m-фазного гармонического сигнала (фиг, 1) содержит

5 формирователь 1 пилообразного напряжения 1, к входу которого подключена шина задания частоты в, а к выходу — m формирователей 2 гармонического сигнала, выходы которых образуют m выходов устройства.

Каждый из m формирователей 2 гармонического сигнала 2 содержит (фиг, 2) первый 3 и второй 4 сумматоры, блок 5 выделений модуля, звено 6 с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувст5 вительностью, блок 7 преобразования треугольного напряжения в гармоническое и источник 8 смещающего напряжения. Выход источника 8 смещающего напряжения соединен с входом первого сумматора 3, 0 другой вход которого является входом формирователя гармонического сигнала, а выход первого сумматора 3 через последовательно включенные блок 5 выделения модуля и звено б с нелинейной характеристикой соединен с входом второго сумматора 4, другой вход которого соединен с выходом блока 5 выделения модуля, а выход соединен с входом блока 7 преобразования треугольного напряжения в гармоническое, выход которого является выходом формирователя 2 гармонического сигнала.

Устройство работает следующим образом, Формирователь 1 пилообразного на- .

5 пряжения вырабатывает пилообразное напряжение U) с частотой. пропорциональной входному сигналу а, амплитудой и знаком, определяемыми знаком в, Напряжение U1 поступает на входы m формирователей 2 гармонического сигнала, преобразующих пилообразное напряжение в систему сдвинутых друг относительно друга на 2л/m рад гармонических напряжений

35

50 второго сумматора, выход которого соединен с входом блока преобразования треугольного напряжения в гармоническое. 55

1Ь= cos м1+, блок выделения модуля соединен с входом блока преобразования треугольного напряжения в гармоническое.

Недостатком известного устройства является низкая точность формирования

m-фазного гармонического сигнала, определяемая сложностью обеспечения сдвига

2 т е рад между m фазами сигнала, обусловленной необходимостью согласования уровней напряжений срабатывания первого и второго компараторов и источника смещающего напряжения.

Цель изобретения — уменьшение аппаратурных погрешностей и повышение. точности формирования т-фазного гармонического сигнала за счет уменьшения числа параметров, определяющих сдвиг каждого из m гармонических сигналов, до одного.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в уменьшении потерь энергии в электроприводе переменного тока и улучшении качества реI гулирования момента двигателя при использовании изобретения в качестве эадатчика фазных токов и напряжений эа счет увеличения точности формирования mфазного гармонического сигнала.

Цель достигается тем, что в устройстве для формирования m-фазного гармонического сигнала, содержащем формирователь пилообразного напряжения, к входу которого подключена шина задания частоты, а к выходу — m формирователей гармонического сигнала, каждый из которых содержит первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, источник смещающего напряжения. выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, а также блок преобразования треугольного напряжения в гармоническое, выход которого является выходом соответствующей фазы устройства, в каждый формирователь гармонического сигнала введены второй сумматор и звено с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувствительностью, при этом выход блока выделения модуля соединен непосредственно и через звено с нелинейной характеристикой с соответствующими входами

В устройстве сдвиг на 2 7т/m рад каждого из rn формируемых гармонических сигналов определяется одним параметром— нап) яжением на выходе источника смещагде и= 1 - лт;каждому и соответствует одно значение К из множества целых чисел с ог-. раничениями для нечетного m:

1751734 а для четного m либо К =- 1 — — — —. п)i m

2)

Сдвиг на 2л/m рад в соответствующем и-м формирователе обеспечивается тем, что в этом формирователе с источника

8 смещающего напряжения на сумматор 3

0п подается напряжение 0з = К- —. При этом

2лК л и, соответственно U8

ITl

2 что обеспечивает воэможность работы устройства при разных знаках пилообразного напряжения, Когда задание в (О, т. е, пилообразное напряжение отрицательно, сдвиг по фазе 2 л К/m рад меняет свой знак.

Рассмотрим работу формирователя гармонического напряжения при К=О, т. е. при сдвиге равном нулю и, соответственно, напряжении смещения 0в=О. Линейно карастающее с нулевого значения напряжение

U> через сумматор 3 поступает на вход блока 5 выделения модуля, выходное напряжение 0ь которого нарастает также по линейному закону с нулевого значения и положительно независимо от знака пилы.

При достижении напряжения 0ь величины, равной U /2, на выходе звена 6 с нелинейной характеристикой с насыщением и не- . чувствительностью,- характеристика входы— выход которого представлена на фиг. 3, появляется напряжение Ug противоположного знака, нарастающее в 2 раза быстрее, чем

Us, После сложения Ug и 0а на сумматоре 4 на его выходе получается напряжение треугольной формы U4, которое. пройдя через блок 7 преобразования треугольного напряжения в гармоническое, преобразуется в гармоническое напряжение От, соответствующее временной зависимости cos cot u . являющееся, таким образом, базовым.

Описанная последовательность работы элементов формирователя повторяется в последующие периодй.

Рассмотрим работу формирователя ко7 синусоиды со сдвигом (+ — ) рад, т. е. при

m=4, К=1. Для осуществления этого сдвига необходимо на выходе источника 8 смещающего напряжения соответствующего формирователя установить напряжение 0в=

Um

=+ —. 8 этом случае при линейно нара4 стающем с нулевого значения напряжении . U< выходное напряжение Us блока 5 выде5 ления модуля линейно нарастает не с ну0,„ левого значения, а со значения Ug =, По

4 достижении напряжением Ug величины, Um равной, на выходе звена 6 с нелинейной характеристикой появляется напряжение

Ug, которое приводит к линейному изменению напряжения U4 сумматора 4 в противоположную сторону. По достижении напряжением 0л величины, равной U, звено 6 входит в насыщение, дальнейший оост

Ug прекращается и изменение напряжения

U4 сумматора 4 определяется изменением напряжения Us блока 5 выделения модуля.

В результате на выходе сумматора 4 получается напряжение треугольной формы U4, опережающее по фазе на к/2 радиан базовое напряжение при К=-О. При прохождении через блок 7 преобразования треугольного

25 напряжения в гармоническое оно преоб разуется в гармоническое напряжение 0т, соответствующее временной зависимости сов (в1+ — )

Л

30 к

Для осуществления сдвига (— — ) рад

2 (m= 4, К= — 1) необходимо смещающее напря0т жение 0з= — . При этом на выходе блока 5

35 выделения модуля напряжение Us сначала уменьшается от 0П/4 до нуля, а затем увеличивается и при достижении величины U /2 появляется напряжение 0л на выходе звена 6 с нелинейной характеристикой, 40 Сумма напряжений Us u 0л определяет напряжение треугольной формы 04, отстающее на л/2 рад относительно базового (К=О), и гармоническое напряжение 07, соответствующее временной зависимости

41 Л сов ш t — — . Аналогично могут быть пол2 учены гармонические напряжения с продольными сдвигами по фазе +.л рад, соответствующие напряжениям смеще50 U ния 0в = + .

По этомуже принципу может быть построена любая m-фазная система гармонических напряжений 0„. ° n.==-1 — m. c

55 произвольными фазовыми сдвигами — zr = р, л относительно базового сигнала при обеспечении смещающего напряжения

0m юп

Ua = .. При этом в каждом формирова2 Л

1751734 теле 2 гармонического сигнала регулируемым является только один параметр — уровень смещающего напряжения 0в, что при обеспеченной параметрическим путем точности работы остальных блоков уменьшает аппаратурные погрешности устройства и упрощает его настройку. (05 6)3

Фиа f

2,5

Составитель Ю.Баранов

Техред M.Moðãåíòàë Корректор З.Салко

Редактор А,Огар

Заказ 2691 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для формирования mфазного гармонического сигнала, содержащее формирователь пилообразного напряжения, к входу которого подключена шина задания частоты, а к выходу — m формирователей гармонического сигнала, каждый из которых содержит первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, источник смещающего напряжения, выход которого соединен с вторым входом .первого сумматора, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, а также блок преобразования треугольного

5 напряжения в гармоническое, выход которого является выходом соответствующей фазы устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения аппаратурных погрешностей, в каждый формирователь гар10 монического сигнала введены второй сумматор и звено с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувствительностью, при этом выход блока выделения модуля соединен непосредственно и через

15 звено с нелинейной характеристикой с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с входом блока преобразования треугольного напряжения в гармонические;.