Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой



Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой
H03K3/02 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2684485:

Гаврилов Леонид Петрович (RU)

Изобретение относится к средствам генерирования многофазной системы эдс на основе использования импульсной техники. Технический результат заключается в обеспечении возможности дискретно управлять начальной фазой колебаний для синхронизации работы устройства с внешней сетью, с согласованием частот колебаний, амплитудных значений напряжений фаз, начальных фаз колебаний подключаемого устройства и сети. Устройство позволяет изменять начальные фазы напряжений фаз устройства дискретно с шагом где n - количество временных интервалов на периоде синусоидальных колебаний Т. На каждом временном интервале TI=Т/n синусоидальные напряжения фаз для каждого дискретного значения начальной фазы аппроксимируются импульсами напряжений требуемой величины, поступающими от источников постоянного напряжения блока питания. Блок коммутации содержит ряд коммутационных плат 1…k, где k - число учитываемых начальных фаз, не превышающее значение (n-1). В рабочем состоянии только одна из плат блока коммутации является активной. При помощи активной платы блока коммутации источники постоянных эдс блока питания подключаются к выходным полюсам устройства для каждого из n временных интервалов длительностью TI. Каждая плата блока коммутации реализует коммутации для одного фиксированного значения начальной фазы. Переключение плат осуществляется при помощи блока управления начальной фазой только в первый временной интервал. 9 ил., 3 табл.

 

I. Область техники, к которой относится изобретение

I. 1 Область применения

Изобретение относится к области электротехники. Устройство предназначено для генерирования многофазной системы напряжений с управляемой начальной фазой колебаний требуемой частоты, величины напряжения, числа фаз.

Отличительным от устройств, описанных в [1] и [2], является возможность управлять начальной фазой колебаний. Необходимость управления начальной фазой колебаний возникает при подключении устройства к сети или к другому генератору. В этом случае необходимо согласовывать частоту колебаний, величину напряжений фаз, а также начальные фазы колебаний согласуемых устройств.

II. Уровень техники

II. 1 Сравнение с предшествующими уровнями техники

Предложенные в [1] и [2] генераторы многофазной системы ЭДС предназначены для автономной работы и не предусматривают работу совместно с внешней сетью или другим генератором. Целью изобретения является разработка устройства для генерирования многофазной системы напряжений с управляемой начальной фазой колебаний требуемой частоты, величины напряжения, числа фаз на основе использования импульсной техники. Устройство позволяет дискретно изменять начальную фазу колебаний с шагом 2π/n, где n- число дискретных интервалов, на которое разбивается период колебаний. Это необходимо для синхронизации работы генератора с другими устройствами при подключении генератора к внешней сети или другому генератору синусоидальных колебаний.

II. 2 Отличительные свойства предлагаемого устройства Предлагаемое устройство для генерирования многофазной системы напряжений позволяет управлять начальной фазой колебаний, что отличается его от описанных в работах [1], [2] устройств. Для параллельной работы генератора многофазной системы ЭДС с внешней сетью или другим генератором требуется согласование параметров этих устройств - частоты, напряжений, начальных фаз. Как и в устройствах, описанных в [1], [2], управление частотой в предлагаемом устройстве осуществляется изменением частоты генератора тактовых импульсов в устройстве управления, величина напряжения устанавливается при помощи блока питания. Предлагаемое устройство позволяет дискретно управлять начальной фазой колебаний с шагом 2π/n при помощи блока управления начальной фазой и набора плат блока коммутации. Это позволяет согласовывать все необходимые для совместной работы устройств параметры - частоту колебаний, величину напряжения, начальную фазу.

III. Раскрытие сущности изобретения

III. 1 Таблицы амплитудных значений импульсных функций

Алгоритм работы устройства базируется на свойствах симметрии функций, аппроксимирующих синусоидальные функции напряжений фаз многофазной системы ЭДС, и представлении аппроксимирующих функций последовательностью импульсных функций с ограниченным числом дискретных значений амплитуд импульсных функций. Период синусоидальной функции T разбивается на n временных интервалов.

Синусоидальная функция обладает следующими свойствами симметрии:

Эти свойства симметрии выполняются и для аппроксимирующей функции, представленной на фиг. 1 последовательностью импульсных функций. На рисунке фиг. 1 показана аппроксимирующая функция в виде последовательности импульсных функций для случая, когда период Т синусоидальной функции разбивается на число n=12 временных интервалов, n=1…12.

Эти свойства позволяют для аппроксимации синусоидальной функции использовать ограниченное число n/2 дискретных значений импульсных функций для напряжения каждой фазы m - фазной системы ЭДС.

В таблицах 1-4 записаны значения амплитуд импульсов функций, аппроксимирующих синусоидальные напряжения фаз трехфазной системы прямой последовательности фаз

e1=Emsin(ωt-ϕ) для первой фазы,

e2=Emsin(ωt-ϕ-120°) для второй фазы,

e3=Emsin(ωt-ϕ-240°) для третьей фазы,

когда число интервалов дискретизации равно n=12.

В таблице 1 записаны амплитудные значения импульсов трех фаз для случая, когда начальная фаза первой фазы трехфазного источника равна нулю ϕ=0.

В таблице 2 записаны амплитудные значения импульсов трех фаз для случая, когда начальная фаза первой фазы трехфазного источника равна 2π/n.

В таблице 3 записаны амплитудные значения импульсов трех фаз для случая, когда начальная фаза первой фазы трехфазного источника равна (2π/n)⋅2.

III.2 Структурная схема устройства

Структурная схема устройства показана на рисунке фиг. 2. На рисунке фиг. 2 показаны следующие блоки устройства:

- блок управления 25;

- блок установки начальной фазы колебаний 26;

- коммутационные платы 27-29 блока коммутации;

- блок питания 30.

Блок управления 25 посредством полюсов 81…8n подключается к блоку управления начальной фазой колебаний 26. При помощи блока 26 импульсы с входных полюсов 81…8n перераспределяются на выходные полюсы 81,1…8n,1, 81,2…8n,2, …, 81,k…8n,k в зависимости от положения переключателя 10. Число k не должно превышать значение n-1, когда начальная фаза колебаний в первой фазе составляет 330°. Практически установлено, что достаточно регулирование начальной фазы колебаний в диапазоне 30°…90°, однако возможно регулирование и в более широком диапазоне. В положении 101 сигналы с полюсов 81…8n передаются на полюсы 81,1…8n,1, в положении 102 сигналы с полюсов 81…8n передаются на полюсы 81,2…8n,2, в положении 10k сигналы с полюсов 81…8n передаются на полюсы 81,k…8n,k.

Блок питания содержит источники питания с постоянными напряжениями Е1 Е2, Е3, Е4, Е5, Е6 в соответствии с рисунком фиг. 1 и таблицами 1-4. Эти источники подключаются к полюсам 111, 112…11n/2.

К этим полюсам подключаются силовые ключи коммутационных плат 27, 28, 29 блока коммутации. Алгоритм подключения источников питания к силовым ключам для каждого временного интервала от 1 до n для каждой фазы коммутационных плат в зависимости от значения начальной фазы задается таблицами 1…3. Так, в коммутационной плате 27, когда значение начальной фазы ϕ равно нулю, в соответствии с таблицей 1 и рисунком фиг. 7 в первый временной интервал к выходному полюсу первой фазы 121 посредством ключа 161,1 и полюса 111 подключается источник E1. К выходному полюсу устройства 122 в этот временной интервал посредством ключа 162,1 и полюса 116 подключается источник с напряжением Е6=-Е3. К выходному полюсу устройства 123 в этот временной интервал посредством ключа 163,1 и полюса 112 подключается источник с напряжением Е2. Аналогично осуществляются коммутации для других временных интервалов для каждой из фаз многофазной системы и соответствующих значений начальных фаз. На рисунках фиг. 7, 8, 9 показаны принципиальные схемы коммутационных плат 27, 28, 29 для m=3, n=12. Коммутации платы 27 соответствуют значению начальной фазы ϕ=0, коммутационная плата 28 соответствуют значению начальной фазы ϕ=30°, коммутационная плата 29 соответствуют значению начальной фазы ϕ=60°.

Блок коммутации состоит из набора коммутационных плат 27, 28, 29 и т.д. Их общее число не должно превышать значение k=n-1. Платы блока коммутации содержат силовые ключи, при помощи которых источники постоянного напряжения посредством полюсов 111…11n/2 подключаются на интервал времени TI к выходным полюсам 121…12m. Выходные полюсы 121…12m являются общими для каждой из коммутационных плат 27, 28, 29. С этих полюсов снимается напряжение для питания многофазной нагрузки. В зависимости от положения 101, 102,…, 10k переключателя 10 в блоке управления начальной фазы 26 активной является только одна коммутационная плата. В каждый временной интервал s=1…n к выходным полюсам устройства в каждой фазе подключается только один источник напряжения. Управление открытым состоянием ключей задается при помощи управляющих импульсов, поступающих на управляющие электроды силовых ключей с полюсов 81,1…8n,1, или 81,2…8n,2, или 81,k…8n,k. блока 26. Какие из управляющих полюсов являются активными, а какие не активными задается при помощи переключателя начальной фазы колебаний блок 26. В положении 101 переключателя 10 активными являются полюсы 81,1…8n,1, которые управляют открытым состоянием силовых ключей платы 27 блока коммутации. В этом случае начальная фаза ϕ=0. В положении 102 активными являются полюсы 81,2…8n,2, с этих полюсов управляющие сигналы поступают на управляющие электроды силовых ключей платы 28. В этом случае начальная фаза колебаний равна ϕ=30°. Аналогично устанавливаются другие значения начальной фазы колебаний.

III. 3 Блок управления

Блок управления 25 обеспечивает циклическую, с заданным периодом Т, поочередную подачу управляющих импульсов длительностью TI=Т/n, которые управляют открытым состоянием электронных ключей, расположенных в блоке коммутации. Прежде чем попасть в блок коммутации, управляющие импульсы с полюсов 81…8n дешифратора блока управления 25 поступают в блок управления начальной фазой 26. Принципиальная схема блока управления 25 показана на рисунке фиг. 3. Блок управления 25 предназначен для формирования управляющих импульсов в результате создания последовательности прямоугольных импульсов заданной длительности TI и подачи этих сигналов на входы логических элементов ИЛИ, расположенных в платах блока коммутации. Блок управления формирует циклическую с периодом T последовательность импульсов. Величина T равна периоду синусоидальной функции. Число импульсов на периоде Т равно n, длительность одного импульса TI. Значения n и TI выбираются исходя из соображений обеспечения требуемой погрешности аппроксимации синусоидальной функции последовательностью прямоугольных импульсных функций и стоимостью реализации устройства. С увеличением n и уменьшением TI снижается погрешность и увеличивается стоимость.

При помощи электронных ключей, расположенных на платах блока коммутации, источники ЭДС, генерируемые блоком питания, подключаются в заданные блоком управления моменты времени в соответствии с заданным алгоритмом к выходным полюсам блока коммутации. Коммутация осуществляется в открытом состоянии ключа. Длительность открытого состояния каждого ключа равна TI. Амплитудные значения импульсов для каждого интервала времени для каждой из фаз трехфазной системы ЭДС для n=12 приведено в таблицах 1…3, для значений начальных фаз ϕ=0, ϕ-30°, ϕ=60°.

Блок управления 25, рисунок фиг. 3, реализован на элементах 1-7. Он содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) 1, логический элемент И 2, счетчик 3 числа импульсов на периоде Т периодической функции, схему сравнения 4, регистр 5, дешифратор 7 с числом выводов, равном n-числу импульсных функций на периоде Т. Выходные полюсы блока управления 81…8n подключаются к расположенным в блоке управления начальной фазой 26 логическим элемента 91,s…9n,s, где, s=1…k. Запуск работы устройства осуществляется подачей сигнала по входу 6 блока управления 25. По входу 13 осуществляется запись кода числа временных интервалов n.

Выход ГТИ 1 подсоединен к первому входу элемента И 2, второй вход которого подсоединен к первому входу 6 устройства, а выход - к первому входу счетчика 3, выход которого подсоединен к входу дешифратора 7 и к первому входу схемы сравнения 4, второй вход которой подсоединен к выходу регистра 5, а выход - к второму входу счетчика 3, вход регистра 5 подсоединен к входу 13 устройства, выходы дешифратора 7 подсоединены к входам 81…8n, при помощи которых блок управления соединяется с блоком управления начальной фазы 26.

III. 4 Блок управления начальной фазой

Блок 26 предназначен для дискретного изменения начальной фазы колебаний, генерируемых устройством. Структурная схема этого блока представлена на рисунке фиг. 4. Входными для блока являются полюсы 81…8n, при помощи которых блок соединяется с блоком управления 25. Выходными являются группы полюсов 81,1…8n,1,, или 81,2…8n,2,…, или 81,k…8n,k. Полюсами 81,1…8n,1 блок 26 подключается к плате 27 блока коммутации, полюсами 81,2…8n,2 блок 26 подключается к плате 28 блока коммутации, полюсами 81,k…8n,k блок 26 подключается к плате 29 блока коммутации. Переключение осуществляется при помощи переключателя 10. В положении 101 переключателя 10 входные полюсы 81…8n подключаются к выходным полюсам 81,1…8n,1,, в положении переключателя 102 входные полюсы 81…8n подключаются к выходным полюсам 81,2…8n,2, и т.д., в положении переключателя 10k входные полюсы 81…8n подключаются к выходным полюсам 81,k…8n,k. Выходные полюсы 81,1…8n,1 являются входными для платы 27 блока коммутации. В этом положении переключателя сигналы с полюсов 81…8n передаются на вход платы 27. На другие выходы 81,2…8n,2,…, 81,k…8n,k сигналы от блока управления не поступают, в результате платы 28…29 не активны и они не управляют включением силовых ключей, при помощи которых напряжения от блока питания поступают на выход устройства. Выходные полюсы 81,2…8n,2 являются входными для платы 28 блока коммутации. Передача сигналов с полюсов 81…8n на выходные полюсы 81,2…8n,2 происходит только в положении 102 переключателя 10. С этих полюсов управляющие сигналы поступают на вход платы 28 блока коммутации. Выходные полюсы 81,k…8n,k являются входными для платы 29 блока коммутации. Принципиальная схема блока управления начальной фазой показана на рисунке фиг. 5. Переключение управляющих полюсов реализуется ключами 91,p…9n,p, где р=1…k. В открытом состоянии ключей 91,1…9n,1 сигналы с полюсов 81…8n передаются к полюсам 81,1…8n,1. Управление открытием этих ключей осуществляется сигналом от источника постоянного напряжения 22 через переключатель 10, находящийся в положении 101, логический элемент И 201 и триггер 211. Когда на один вход логического элемента И 201 поступает сигнал с полюса 101, а на второй вход логического элемента И 201 поступает сигнал с выхода полюса 81 на его выходе будет сигнал логической 1. В этом случае на выходе триггера 211 появится сигнал, который переведет управляемые ключи 91,1…9n,1 в открытое положение и на полюсы 81,1…8n,1 будут переданы сигналы с полюсов 81-8n. Необходимость в элементах 201 и 211 обусловлена тем, что передача сигналов от 81-8n к полюсам 81,1…8n,1 должна происходить только в момент работы первого такта, когда на полюсе 81 появляется сигнал. Передача сигналов от полюсов 81-8n к полюсам 81,2…8n,2 будет происходить только в положении 102 переключателя 10 в момент прихода первого импульса посредством ключей 91,2…9n,2. Передача сигналов от полюсов 81-8n к полюсам 81,k…8n,k будет происходить только в положении 10k переключателя 10 в момент прихода первого импульса посредством ключей 91,k…9n,k.

III. 5 Блок питания

Блок питания предназначен для генерирования набора постоянных источников постоянного напряжения, значения ЭДС которых равны амплитудным значениям импульсов аппроксимирующей синусоиду функции.

Для случая m=3, n=12, согласно рисунку фиг. 1, это E1, Е2, Е3, Е4=-Е1, Е5=-Е2, Е6=-Е3. Блок питания может быть выполнен в различных вариантах в зависимости от назначения устройства (стационарный или мобильный), мощности нагрузки, технических требований.

Принципиальная схема блока питания, когда источниками питания устройства являются гальванические элементы или аккумуляторные батареи, показана на рисунке фиг. 6. Блок питания 30 для m=3, n=12 содержит источники постоянного напряжения 231…236. К выходному полюсу 111 блока питания подключается источник постоянного напряжения 231 (E1), к полюсу 112 подключаются два последовательно соединенных источника напряжения 231 и 232, их общее напряжение равно Е2=2Е1. К полюсу 113 подключаются три последовательно соединенных источника постоянного напряжения 231, 232, 233, их общее напряжение равно Е3=3Е1 Аналогично этому подключаются источники постоянного напряжения с обратной полярностью. К полюсу 114 подключается источник 234, его напряжение Е4=-Е1. К полюсу 115 подключаются два последовательно соединенных источника 234 и 235, их общее напряжение E5=-2E1. К полюсу 116 подключаются три последовательно соединенных источника 234, 235, 236, их общее напряжение равно Е6=-3Е1. Напряжения с полюсов 111…116 являются входными для коммутационных плат 27-29 блока коммутации.

III. 6 Блок коммутации

Блок коммутации обеспечивает подключение к выходным клеммам устройства источников, генерируемых блоком питания. Блок коммутации содержит ряд коммутационных плат, число которых равно числу дискретных значений начальных фаз и не должно превышать величину n-1.

На рисунках фиг. 7, фиг. 8 и фиг. 9 показаны принципиальные схемы

коммутационных плат для случая m=3, n=12. На рисунке фиг. 7 показана принципиальная схема коммутационной платы для значения начальной фазы ϕ=0, на рисунке фиг. 8 для ϕ=30°, на рисунке фиг. 9 для ϕ=60°.

Выходные полюсы коммутационных плат 121…12m являются общими и являются выходными полюсами всего устройства. С этих полюсов снимается напряжение для питания многофазной нагрузки или, при помощи этих полюсов осуществляется подключение многофазного генератора к внешней сети или другому генератору.

При помощи коммутационных плат блока коммутации 27, 28, 29 источники напряжений, поступающие от блока питания 30, посредством полюсов 111…11n/2 подключаются силовыми ключами в соответствующие интервалы времени

(к-1)TI≤t≤kTI, k=1,2, …n

к выходным полюсам блока 12…l2m. В записанном выражении TI- длительность временного интервала одного импульса напряжения, n- количество временных интервалов на периоде Т, m- количество фаз генератора, n- количество временных интервалов на периоде Т.

Коммутация осуществляется при помощи управляемых электронных ключей, находящихся на коммутационных платах 27, 28, 29.

На коммутационной плате 27, фиг. 7, для ϕ=0, это силовые ключи 161,1-161,6 для первой фазы, 162,1-162,6 для второй фазы, 163,1-163,6 для третьей фазы.

На коммутационной плате 28, фиг. 8, для ϕ=30°, это силовые ключи 321,1-321,6 для первой фазы, 322,1-322,6 для второй фазы, 323,1-323,6 для третьей фазы.

На коммутационной плате 29, фиг. 9, для ϕ=60°, это силовые ключи 181,1-181,6 для первой фазы, 182,1-182,6 для второй фазы, 183,1-183,6 для третьей фазы.

Импульсы, управляющие открытым состоянием каждого электронного ключа, поступают от полюсов 81…8n блока управления посредством логических элементов ИЛИ поступают к управляющим электродам силовых ключей.

На коммутационной плате 27, фиг. 7, для ϕ=0, это логические элементы 151,1-151,6 для первой фазы, 152,1-152,6 для второй фазы, 153,1-153,6 для третьей фазы.

На коммутационной плате 28, фиг. 8, для ϕ=30°, это логические элементы 311,1-311,6 для первой фазы, 312,1-312,6 для второй фазы, 313,1-313,6 для третьей фазы.

На коммутационной плате 29, фиг. 9, для ϕ=60°, это логические элементы 171,1-171,6 для первой фазы, 172,1-172,6 для второй фазы, 173,1-173,6 для третьей фазы.

В положении 101 переключателя 10 начальная фаза колебаний ϕ=0.

Для первой фазы устройства импульс от блока управления 25 с полюса 81 поступает в блок управления начальной фазой 26 и через управляемый ключ 91,1 поступает на полюс 81,1. На коммутационной плате 27, фиг. 7, для фазы 1 импульс от блока управления начальной фазой с полюса 81,1 поступает на первый вход логического элемента 151,1 и с его выхода сигнал поступает на управляющий электрод силового ключа 161,1. На второй вход логического элемента 151,1 управляющий сигнал поступает на шестом интервале времени с полюса 86 блока управления через блок управления начальной фазой 26 с полюса 86,1. С выхода логического элемента 151,1 на вход силового ключа 161,1 поступает управляющий импульс и открывает ключ на интервал времени TI. В открытом состоянии ключа 161,1 напряжение источника Е1 через полюс 111 поступает на выход блока коммутации к выходному полюсу 121.

Для фазы 2 импульс от блока управления 25 с полюса 81 поступает в блок управления начальной фазой 26 и через управляемый ключ 91,1 поступает на полюс 81,1. На коммутационной плате 27, фиг. 7, импульс от блока управления начальной фазой с полюса 81,1 поступает на первый вход логического элемента 152,1 и с его выхода сигнал поступает на управляющий электрод силового ключа 162,1. На второй вход логического элемента 152,1 управляющий сигнал поступает на втором интервале времени с полюса 82 блока управления через блок управления начальной фазой 26 с полюса 82,1. С выхода логического элемента 152,1 на вход силового ключа 162,1 поступает управляющий импульс и открывает ключ на интервал времени TI. В открытом состоянии ключа 162,1 напряжение источника Е6 через полюс 116 поступает на выход блока коммутации к выходному полюсу 122.

Для фазы 3 импульс от блока управления 25 с полюса 81 поступает в блок управления начальной фазой 26 и через управляемый ключ 91,1 поступает на полюс 81,1. На коммутационной плате 27, фиг. 7, импульс от блока управления начальной фазой с полюса 81,1 поступает на первый вход логического элемента 153,1 и с его выхода сигнал поступает на управляющий электрод силового ключа 163,1. На второй вход логического элемента 153,1 управляющий сигнал поступает на десятом интервале времени с полюса 810 блока управления через блок управления начальной фазой 26 с полюса 810,1. С выхода логического элемента 153,1 на вход силового ключа 163,1 поступает управляющий импульс и открывает ключ на интервал времени TI. В открытом состоянии ключа 163,1 напряжение источника Е2 через полюс 112 поступает на выход блока коммутации к выходному полюсу 123.

Работа остальных логических элементов 15r,s и силовых ключей 16r,s, где r=1…m, s=1…n/2 коммутационной платы 27 для других временных интервалов, аналогична описанным коммутациям для 1, 2 и 3 фаз для первого временного интервала.

Коммутации, реализуемые коммутационными платами 28 и 29, аналогичны описанным коммутациям платы 27.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций для n=12.

Фиг. 2 Структурная схема устройства.

Фиг. 3 Принципиальная схема блока управления.

Фиг. 4 Структурная схема блока управления начальной фазой.

Фиг. 5 Принципиальная схема блока управления начальной фазой.

Фиг. 6 Принципиальная схема блока питания для n=12.

Фиг. 7 Принципиальная схема коммутационной платы блока коммутации для трехфазного источника m=3, n=12, ϕ=0.

Фиг. 8 Принципиальная схема коммутационной платы блока коммутации для трехфазного источника m=12, n=12, ϕ=30°.

Фиг. 9 Принципиальная схема коммутационной платы блока коммутации для трехфазного источника m=3, n=12, ϕ=60°.

IV. Осуществление изобретения

Описание работы устройства. В исходном состоянии на регистре 5 блока управления 25, рисунки фиг. 2 и фиг. 3, по входу 13 записан код числа временных интервалов n. На это число интервалов разбивается период синусоидальной функции T при аппроксимации синусоидальной функции последовательностью импульсных функций. На счетчике 3 хранится код нуля (вход сброса в ноль на счетчике 3 на фиг. 3 не показан). Работа устройства начинается после подачи пускового сигнала по входу 6 логического элемента И 2. После подачи пускового сигнала импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 1 через открытый элемент И 2 начинают поступать на вход счетчика 3. Код с выхода счетчика 3 поступает на вход дешифратора 7. На выходе дешифратора появляется единичный сигнал только на одном из n его выходов. Единичный сигнал на i-ом 8i(i=1…n) выходе дешифратора 7 подается на вход блока управления начальной фазой 26, рисунки фиг. 2 и фиг. 5. При помощи блока управления начальной фазой 26 полюсы 81…8n перераспределяются на один из выходов с полюсами 811…8n1, или 812…8n2, или 81k…8nk. Управление перераспределением полюсов осуществляется при помощи переключателя 10, фиг. 5.

В первом положении переключателя в положении 101 осуществляется перераспределение полюсов 81…8n на полюсы 811…8n1. Полюс 81 подключается к полюсу 811, полюс 82 к полюсу 821,…, полюс 8n к полюсу 8n1.

Во втором положении переключателя в положении 102 осуществляется перераспределение полюсов 81…8n на полюсы 812…8n2. Полюс 81 подключается к полюсу 812, полюс 82 к полюсу 822,…, полюс 8n к полюсу 8n2.

Аналогично выполняется перераспределение полюсов 81…8n на другие выходные полюсы блока 26 в других положениях переключателя 10.

Перераспределение полюсов реализуется с использованием переключателя 10, имеющего фиксированные положения 101, 102,…,10k и управляемых электронных ключей 911…9n1 в первом положении переключателя, ключей 91,2…9n,2, во втором положении переключателя, ключей 91,k…9n,k в κ-ом положении переключателя. Сигнал, управляющий открытым состоянием этих ключей, поступает от источника сигнала 22 через переключатель на первый вход логического элемента И 201…20k. На второй вход логического элемента поступает сигнал с полюса 81. Этим обеспечивается момент переключения фаз - только в момент прихода первого временного интервала и поступления импульса с полюса 81. С выхода логического элемента И 201…20k управляющий сигнал поступает на вход триггера 211…21k. Триггер переходит в устойчивое состояние и обеспечивает включение всех электронных ключей - это 911…9n1 в первом положении переключателя, 91,2…9n,2, во втором положении переключателя, 91,k…9n,k в к-ом положении переключателя 10.

Каждая группа выходных полюсов блока 26 связана со своей коммутационной платой 27-29 блока коммутации, см. рисунки фиг. 2, фиг. 4. Так, полюсы 811…8n1 являются входными для коммутационной платы 27, см. рисунки фиг. 5 и фиг. 7. Полюсы 812…8n2 являются входным для коммутационной платы 28 и т.д.

Сигналы, поступающие от каждой из этих групп полюсов, позволяют управлять открытым состоянием силовых ключей, расположенных на коммутационных платах 27-29. При помощи силовых ключей источники ЭДС, расположенные в блоке питания 30, см фиг. 2 и 6, подключаются на интервал времени TI к выходным полюсам устройства. Алгоритм подключения источников задан в таблицах 1-3 для каждой из фаз трехфазной системы m=3, n=12 для различных значений начальной фазы ϕ=0°, 30°, 60°..

Соединения полюсов на коммутационных платах 27-29 соответствуют алгоритму, заданному в таблицах 1-3. Рассмотрим соединение полюсов платы 28, когда начальная фаза колебаний установлена ϕ-30°, см. рисунок фиг. 8. В положении 102 переключателя 10 сигналы с полюсов 81…8n поступают на выходные полюсы 812…8n2 блока управления начальной фазы 26 и далее на первый или второй вход логических элементов 31. Для первой фазы используются логические элементы 311,1…311,6, для второй фазы используются логические элементы 312,1…312,6, для третьей фазы используются логические элементы 313,1 313,6.

Так, для фазы 1 в первый временной интервал на первый вход логического элемента 311,1 поступает управляющий сигнал с полюса 81,2, на второй вход этого логического элемента с полюса 84,2 в четвертый временной интервал. С выхода логического элемента управляющий сигнал поступает на управляющий электрод силового ключа 321,1, который на интервал времени TI этим сигналом переводится в открытое состояние. Напряжение от источника напряжения Е2 с полюса 112 передается на выходной полюс первой фазы устройства 121.

Для фазы 2 в первый временной интервал на первый вход логического элемента 312,1 поступает управляющий сигнал с полюса 81,2, на второй вход этого логического элемента с полюса 812,2 в двенадцатый временной интервал. С выхода логического элемента управляющий сигнал поступает на управляющий электрод силового ключа 322,1, который на интервал времени TI этим сигналом переводится в открытое состояние. Напряжение от источника напряжения Е6=-Е3 с полюса 116 передается на выходной полюс второй фазы устройства 122.

Для фазы 3 в первый временной интервал на первый вход логического элемента 313,1 поступает управляющий сигнал с полюса 81,2, на второй вход этого логического элемента с полюса 88,2 в восьмой временной интервал. С выхода логического элемента управляющий сигнал поступает на управляющий электрод силового ключа 323,1 который на интервал времени TI этим сигналом переводится в открытое состояние. Напряжение от источника напряжения Е1 с полюса 111 передается на выходной полюс первой фазы устройства 123.

Коммутации других силовых ключей 321,1…321,6, 322,1…322,6, 323,1…323,6 осуществляются аналогично тому, как описано выше.

VI. Литература

1. Патент №2016127384, МПК Н05В 1/00, 2017, Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС

2. Патент №2671539 Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС для мобильных устройств

Генератор многофазной системы эдс с управляемой начальной фазой содержит:

- блок управления 25, состоящий из генератора тактовых импульсов (ГТИ) 1, элемента И 2, счетчика 3, схемы сравнения 4, регистра 5, кнопки запуска 6, дешифратора 7, вход устройства 13, который предназначен для ввода числа временных интервалов n, выход ГТИ 1 подсоединен к первому входу элемента И 2, ко второму входу элемента И 2 подключена кнопка запуска устройства 6, выход элемента И 2 подсоединен к первому входу счетчика 3, выход которого подсоединен к входу дешифратора 7 и к первому входу схемы сравнения 4, выход схемы сравнения 4 соединен со вторым входом счетчика 3, ко второму входу схемы сравнения 4 подсоединен регистр 5, по входу 13 которого заносится число временных интервалов n на периоде Т, i-й выход 8i (i=1, …, n) дешифратора является внешним для блока управления, при помощи этих полюсов к блоку управления подключается блок управления начальной фазой 26;

- блок питания 30, состоящий из источников питания 231…23n/2, соединенных между собой последовательно, при этом средний полюс соединяется с полюсом "земля", а выводы остальных источников подсоединены к выходным полюсам блока питания 111…11n/2, при этом источник питания 231 минусовым полюсом подключается к полюсу "земля", а плюсовым полюсом подключается к минусовому полюсу источника 232 и выходному полюсу 111, источник 232 плюсовым полюсом подключается к минусовому полюсу источника 233 и выходному для блока полюсу 112, плюсовой полюс источника 233 подключается к выходному полюсу 113, источник питания 234 плюсовым полюсом подключается к полюсу "земля", а минусовым плюсом к полюсу 114 и плюсовому полюсу источника 235, минусовой полюс источника 235 подключается к плюсовому полюсу источника 236 и выходному полюсу 115, минусовой полюс источника 236 подключается к выходному полюсу 116 устройства;

отличающийся тем, что содержит:

- блок управления начальной фазой 26, который при помощи полюсов 81-8n соединяется с блоком управления 25, выходными полюсами блока 26 являются группы полюсов 81,1…8n,1,, 81,2…8n,2, или 81,k…8n.k, при помощи каждой группы полюсов блок 26 подключается к своей коммутационной плате - полюсами 81,1…8n,1 блок 26 может подключаться к плате 27 блока коммутации, полюсами 81,2…..8n,2 блок 26 может подключаться к плате 28 блока коммутации, полюсами 81,k…8n,k блок 26 может подключаться к плате 29 блока коммутации, переключение полюсов 81-8n к одной из выходных групп полюсов осуществляется при помощи переключателя 10, в положении 10p переключателя 10 входные полюсы 81-8n подключаются к выходным полюсам 81,p…8n,p, р=1…k, коммутации при этом выполняются ключами 91,p…9n,p, р=1…k, открытое состояние которых задается поступлением управляющих сигналов на управляющие электроды ключей 91,p…9n,p, при этом управляющие сигналы поступают от источника постоянного напряжения 22 через переключатель 10, находящийся в одном из положений 10p, р=1…k, логический элемент И 20p и триггер 21p, p=1…k, когда на вход логического элемента И 20р поступает сигнал с полюса 10р и с полюса 81, с выхода логического элемента И 20p сигнал поступает на вход триггера 21p, p=1…k, который устанавливается в устойчивое состояние и сигнал с его выхода поступает на управляющие электроды ключей 91,p…9n,p;

- блок коммутации, состоящий из коммутационных плат 27, 28, … 29, в активном состоянии находится только одна из плат в зависимости от положения переключателя 10 блока 26, при помощи активной коммутационной платы сигналы от источников питания 231…23n/2, посредством полюсов 111…11n/2, поступают на силовые ключи 16r,1-16r,6 для платы 27, силовые ключи 32r,1-32r,6 для платы 28, силовые ключи 18r,1-18r,6 для платы 29, r=l…m, открытым состоянием ключей управляют сигналы, поступающие на управляющие электроды этих ключей с выходов логических элементов 15r,1…15r,6 для платы 27, логических элементов 31r,1…31r,6 для платы 28, логических элементов 17r,1…17r,6 для платы 29, r=l…m, на первый и второй входы логических элементов поступают управляющие сигналы с полюсов 81,r…8n,r,, r=l…m (n - количество временных интервалов, m - количество фаз) блока 26, силовые ключи открываются на интервал времени TI, в открытом состоянии ключей напряжения от источников питания передаются на выходные полюсы устройства 120, 121…12m.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нагревательному устройству для промывочной жидкости. Устройство содержит: закрывающую часть, прикрепленную к одному концу емкости и обращенную к приемной полости для промывочной жидкости; нагревательное средство, которое содержит корпус, имеющий ближнюю концевую часть, прикрепленную к закрывающей части и проходящую в приемную полость, и нагревательный блок, расположенный в корпусе, для нагрева промывочной жидкости в указанной приемной полости через корпус; и устройство обнаружения для обнаружения состояния отсутствия промывочной жидкости при включенном нагреве, возникшем вследствие уменьшения количества промывочной жидкости в приемной полости.

Изобретение относится к табачной промышленности, более конкретно к электрически нагреваемым системам, генерирующим аэрозоль в электронных сигаретах, и способам управления такими системами.

Изобретение относится к табачной промышленности, более конкретно к электронным сигаретам с электрическим нагревом и их контейнерам для образующего аэрозоль субстрата.

Группа изобретений относится к нагревателю месторождения для индуктивного нагревания геологической формации, в частности месторождения нефтеносных песков, горючих сланцев, особо тяжелой нефти или тяжелой нефти.
Группа изобретений относится к вариантам обеспечения способа, схеме предотвращения примерзания стеклоочистителя ветрового стекла к ветровому стеклу транспортного средства и транспортному средству.

Изобретение относится к области нагревательных устройств и может быть использовано для регулирования температуры обработки полупроводниковой пластины в процессе выращивания полупроводникового слоя.

Раскрыто армированное проводом остекление, содержащее слой прослоечного материала, имеющее первую шину и вспомогательную шину и нагревательные провода между ними.

Предложен способ определения температуры внутри пищевого продукта в закрытом контейнере, причем способ содержит этапы, на которых: регулируют мощность нагрева, подаваемую в контейнер для того, чтобы обеспечить изменение внутренней температуры контейнера в пределах заданного периода времени; получают информацию, связанную с изменением внутренней температуры контейнера; и определяют температуру внутри пищевого продукта на основании информации, связанной с изменением внутренней температуры, и предварительно определенных соотношений между информацией, связанной с изменением внутренней температуры контейнера, и температурой внутри пищевого продукта.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области силовой преобразовательной техники, и может быть использовано в устройствах, преобразующих электрическую энергию в тепловую.

Изобретение относится к области электротехники и характеризует рисунок дорожек схемы нагревателя, спроектированный для покрытия на нагревательной пластине (100) для достижения высокооднородного распределения тепла и быстрого нагрева, потребления малой мощности и предотвращения сжатия тока посредством высокого коэффициента заполнения, нагревательной пластины (100), содержащей: слой (101) подложки, который является электрически изолирующим, высоко теплопроводящим, подложки с малой теплоемкостью, которую покрывает рисунок дорожек схемы нагревателя, имеющий проводящий слой (102) и резистивный слой (103), проводящий слой (102), имеющий проводящие части, такие как контактные площадки (201) электропитания, главные линии (202) электропитания, контактные площадки (203) электропередачи, расщепленные проводящие линии (204), сформированные высоко проводящим материалом для равномерного распределения мощности по резистивному слою (103), резистивному слою (103), имеющему резистивные участки, содержащие резистивные части, сформированные резистивной пастой, для нагревания нагревательной пластины (100).

Изобретение относится к области аналоговой микросхемотехники и может быть использовано в качестве устройства частотной селекции в современных системах связи и телекоммуникации.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям с частотной формой выходных сигналов. Дифференциальный измерительный преобразователь содержит два генератора частотных сигналов с частотозадаюшими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты, формирователь сигналов суммарной частоты, входы которого соединены с выходами генераторов частотных сигналов, при этом выходы формирователей сигналов разностной и суммарной частот являются выходами устройства.

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике. Технический результат – обеспечение самосинхронной реализации преобразователя унарного информационного сигнала в парафазный сигнал с единичным спейсером.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к управляемым устройствам задержки сигналов, и может быть использовано в системах радиоэлектронного подавления для формирования управляемой задержки высокочастотных сигналов.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к инфранизкочастотным импульсным устройствам с термозависимыми времязадающими элементами, и может быть использовано в приборах автоматического контроля и регулирования.

Изобретение относится к генератору псевдопериодического сигнала, используемому в различных целях и, в частности, для плазменного автомобильного зажигания с радиочастотным возбуждением резонатора многоискровой свечи.

Изобретение относится к импульсной цифровой технике и может быть использовано в вычислительных устройствах, автоматике, измерительных устройствах, радиолокации, устройствах связи и т.д.

Изобретение относится к импульсной цифровой технике, предназначено для выполнения полной функции синхронизации входного асинхронного кодового сигнала ID(1:M) разрядности M 2 (формирования на разрядных выходах синхронизированного кодового сигнала OD(1:M) и его кодового синхросигнала OCD(1:M) и формирования на первом, втором и третьем выходах соответственно синхросигналов OCD кодового сигнала, паузы OPD и начала паузы ОРС, означающего обнаружение неизменности входного кодового сигнала в течение некоторого времени) с заградительной фильтрацией синхронизации входного кодового сигнала как помехи при длительности его изменения, не превышающей пороговой длительности, отсчитываемой с помощью входной непрерывной последовательности тактовых импульсов, и может быть использовано при построении синхронных устройств для помехоустойчивого ввода асинхронных кодовых или разовых команд или данных и обмена информацией (командами и данными), например, между двумя синхронными устройствами, каждое из которых имеет собственную тактовую частоту синхронизации.

Изобретение относится к импульсной технике. .

Изобретение относится к импульсной цифровой технике, предназначено для выполнения полной функции тактовой синхронизации входного синхронизируемого цифрового сигнала (формирования синхронизированного сигнала и его тактового синхросигнала) с программируемым временным порогом заградительной фильтрации синхронизации входного цифрового сигнала как помехи при длительности нулевой или единичной фазы помехи, не превышающей пороговой длительности, отсчитываемой с помощью входной непрерывной последовательности тактовых импульсов, и может быть использовано при построении синхронных устройств (синхронных автоматов с памятью) для помехоустойчивого ввода асинхронных команд или данных и обмена информацией (командами и данными), например, между двумя синхронными устройствами, каждое из которых имеет собственную тактовую частоту синхронизации.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Технический результат заключается в упрощении управления временем коммутации разрядника за счет упрощения конструкции.

Изобретение относится к средствам генерирования многофазной системы эдс на основе использования импульсной техники. Технический результат заключается в обеспечении возможности дискретно управлять начальной фазой колебаний для синхронизации работы устройства с внешней сетью, с согласованием частот колебаний, амплитудных значений напряжений фаз, начальных фаз колебаний подключаемого устройства и сети. Устройство позволяет изменять начальные фазы напряжений фаз устройства дискретно с шагом где n - количество временных интервалов на периоде синусоидальных колебаний Т. На каждом временном интервале TIТn синусоидальные напряжения фаз для каждого дискретного значения начальной фазы аппроксимируются импульсами напряжений требуемой величины, поступающими от источников постоянного напряжения блока питания. Блок коммутации содержит ряд коммутационных плат 1…k, где k - число учитываемых начальных фаз, не превышающее значение. В рабочем состоянии только одна из плат блока коммутации является активной. При помощи активной платы блока коммутации источники постоянных эдс блока питания подключаются к выходным полюсам устройства для каждого из n временных интервалов длительностью TI. Каждая плата блока коммутации реализует коммутации для одного фиксированного значения начальной фазы. Переключение плат осуществляется при помощи блока управления начальной фазой только в первый временной интервал. 9 ил., 3 табл.

Наверх