Многофазный функциональный преобразователь

24942 А 69 (И) 06 0 г Яо М ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСИОМУ СВИДЕГЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР00 ДЕЛА ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЮЮ(56) 1. Константиноэ В.Г. - Многор фазные преобразователи на транзисторах. М., 113 нергия/, 1972.2, Авторское свидетельство СССР В 705626, кл. Н 02 М 7/515,. 1977. ((54)(57), МНОГОФАЗНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий трансформатор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайние выводы через зашунтированные диодами силовые ключевые транзисторы подключены к его общей шине, силовые ключи, подсоединенные информационныаи вхрдами к нагрузкам фаз и эторичнвм обмоткамтрансформатора, и блок управления, выходы которого подключены к соответствующим управлякщим входам силовых ключей и базам силовых ключевЫх транзистороэ, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразоватеЛя, э нем нагрузки каждой из фаз включены между средними выводами двух пар вторичных обмоток трансформатора, средние, промежуточные н крайные выводы каждой пары вторичных обмоток подключены через силовые ключи к общейшине источника питания.140 50 55 60 65 Изобретение относится к формированию (синтезу) электрических сигна лов, описываемых тригонометрической, например, синусоидальной, многоступенчатой функцией, и может найти применение в автоматике, вычислительной и преобразоэательной технике.Известны многофаэные преобразователи, выполненные на кольцевых авто- генераторах (инверторах) или триггерах, при этом угол сдвига между фа- ,О вами.зависит от количества (К) инверторов ( в , а количество ступенек в2 Гчетверти периода синтеэируемой сину" соиды.равно К 13.. 15Недостатком таких инверторов явля-. ется миогоэлементность, особенно остро проявляющаяся при необходимости получения многоступенчатой синусоиды с целью обеспечения малых нелинейных .20 искажений, а также то, что все трансформаторы, используемые в инверторах, работают на низкой выходной частоте, что приводит к увеличению их массо-. габаритных показателей. Необходимость 25 использования К-схем управления инверторами снижает надежность таких устройств в целом.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является статический многофазный функциональный ,преобразователь, содержащий инвертор, к отводам вторичной обмотки которого подключены силовые ключи, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока уп равления 23.Недостатком такого преобразовате- ля является необходимость в большом количестве ключей переменного тока для Формирования многоступенчатой волны выходного напряжения, при этом на формирование каждой ступенькй необходимо по два ключа переменного тока и два отвода от вторичной обмотки трансформатора инвертора. ПрН необходимости получения малых зна" чений коэффициента гармоник Ку ко" лнчество ступенек и в четвертом пе" риоде выходного сигнала резко возрастает, например при К 753 и 10, что приводит к необходимости использования количества ключейпере" менного тока /20, что усложняет преобразователЬ з целом, который, в свою очередь, усложняет блок управления. Этот недостаток еще более остро проявляется прн построении многофазного Функционального преобразователя.Цель изобретения. - упрощение многофазного функционального преобразователя за счет уменьшения количества используемых ключей переменного тока и упрощения трансформатора и блока управления. Поставленная цель достигается тем, что в многофаэном функциональном иреобразоватвле, содержащем трацсформатор средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному иэ полюсов источника литания, а ее крайние выводы через вашунтированные диодами силовые ключевые транзисторы подключены к его общей шине, силовые ключи, подсоединенные информационными входами к нагрузкам фаз и вторичным обмоткам трансформатора, и бло управления, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам,силовых ключей и базам силовых ключевых транзисторов, нагрузки каждой из фаэ включены меж- ду средними выводами двух пар вторичных обмоток трансформатора, средние, промежуточные и крайные выводы каждой пары вторичных обмоток подключены через сйловые ключи к общей шине источника питания.На фиг,1 представлена схема предлагаемого Функционального преобраэователя 1 на фиг.2 - схемы двух типов ключей переменного тока (2 а - с выпрямительные мостом и транзистором в диагонали 26 - со встречно включенными. транзисторами)Многофазный функциональный преобразователь (фиг,1) содержит силовые транзисторы 1 инвертора, диоды 2 для пропуска обратного тока нагрузки, перэичную обмотку 3 трансформатора, блок 4 управления, Каждая фаза собрана из двух групп вторичных обмоток. Первая (з 1 п) иэ обмоток 5 и 6;,вторая .(соэ) с углом сдвига 90 - иэ обмоток 7 и 8, Каждая группа обмоток ,имеет .нулевые ключи 9 О; 10 О; 13 и 12 переменного тока для образования нуля выбранной системы счисления и1 ( силовые ключи 9 -9 С у, 9 -9 1 10 -10 р 1Ф10-10; 11,-11 3 11 лЕ; 12-12 е;12 лдля формирования числовой последовательности системы счисления. Каждая обмотка разбита на четное количество равных участков. Обмотка и связанные с ней ключи (О-й,р) образуют один разряд системы счисления, таким образом каждая Фаза формируется двухраэрядной схемой. Нагрузки 13 и 14 фаз включены между нуле- ными ключами соответствующих групп, подключенных к середине обмоток 5, б и 7, 8. Елок управления состоит иэ задающего генератора 15 (обычно .кварцевого), делителя 16 частоты и программируемого блока 17 памяти. Позицией 18 обозначен источник питания, 19 - диоды ключей, 20 - транзисторы.В многофазиом функциональном преобразователе использована многозначная нечетная симметричная от"Ч9 91 9 носительно нуля система счисленияв алгоритме управлекия преобразователем для синтезирования необходимого текущего уровня квантования формируемого синусокдального сигнала,При этом использованы две группыобмоток и ключей, отличающихся между собой по уровню выходного напряжения в р раэ, где р - основание выбранной скстемй счисления(р щ 3,5,72 п).Рассмотрим способ представленияцелык натуральных чисел с помощьюнечетного симметричного относительно нуля кода.Любое целое положительное илиотрицательное число 0 можно представить с помощью многофазного нечет"ного симметричного кода следующим образом:н То,л,.,ф.екае+л)" +1 О ,( ю+ ц(И+л)1- )о,л,2,.; с 1(2 е л)л-ф - )ои,а,.е 1 Ые+л);где С " максимальное число системысчислениями р = 2 В +1 - основаниесистемы счисления й - максимальныйразряд системы выражение (, 0,1, л 2+х 5) означает, что выбирается одно из чисел в каждом разряде, поло. жительное или отрицательноедляпредставления какоголибо конкрет, ного числа.Пусть, например, необходимо представить число Н273 в семкркчкойсистеме счисления, т.е.; 26 Х 1 7,следовательно,ЮЧо,М, Щ, 5(7+10,л, й, 5) 7-4.+(о, ,, ИЪ+Ф 7 ф-Л 7 - 57 +07коАЧ,-(,-,0.Щ" +3+ 9 э .9 фдля девятнркчной системы счисленияимеем:ф 1 р273 фью+3 9 +3 9.+3 9В преобразователе числусоответст"вует максимальный номер ключа в кажой группе, состоящей из обмотки илючей.Таким образом, при использованиисемиричного, кода для построенияпреобразователя максимальный номер ключа; Сщ 3, а общее количество ключей в каждой обмотке 20+17. Коэффициент трансформации между обмоткамидвух групп рав.н 7. Работу преобразователя (фиг,1) рассмотрим на примере формирования синусоидального сигнала с использованием пятиричной системы счисления. Пятиричная система предполагает использование по пять ключей в каждой группе (= 2) г, учитываем, что ключи, расположенные левее, относительно нулевого ключа, формируют сигнал положительной полярности, правее отрицательной полярности. Пусть, например, группы с обмоткой 5,7 являются младшими разрядами, а б,8 старшими разрядами в каждой фазе.Это означает, что каждое звено в обмотках 6 и 8 соцержит в пять раз витков больше, чем соответствующие звенья в обмотках 5 и 7. Максимальное.количество (8) дискретных уровней, которое может быть сформировано в"разрядной р-ричной системой 25 счисления определяется следующимобразомг.а=Е- -лр лДля нашего случая 8= 2, р5,в = 2; тогда 8 = 12.В таблице приведено сочетание включения ключей каждой из групп одной фазы для формирования всей совокупности дискретных уровней, каждый из которых состоит из двух полупериодов (циклов) основной частоты работы инвертора (происходит конвертирование циклов).В зависимости от кода включения ключей напряжения с обмотки младшего разряда складываются или вычкта ются с напряжением старшего разряда, Чтобы использовать всю совокупность дискрет для формирования синусоиды, необходимо. верхние ступеньки делать большей длктельностк, чем нижние, т.е, с большим количеством полупериодов в ступеньке, при этом код включения ключей для четных и нечетных полупериодов соответствует приведенному в таблице коду.6Продолжежие таблицы 1024942. 5 Номер дискретного уровня Ф полупериодмравю А9 ф109101110110110полупериод 9 о 10 9 104 10 1029 9 9,9 о 10 12 ВНИИПИТи ажФйлйалг, Ужго Заказ 4398/4706 ПодписноеЮЮФ 4 ЮШаЮЕППП Патент",род,ул.Проектная,4 фи Аналогичное .формирование кодауправления происходит и для другой.фазы,Для формирования отрицательной щполярности синтезируемого сигнала кощ. ды для.1 и Ц полупериодов соответствующих дискрет меняются местами.управление работой ключей производится от цифровой схемы управ- ф35ления сдедующим образом.Сигналы от задающего генератора15 запускают делитель 16 частоты ив виде параллельного двоичного кодапоступают на дешифратор.программируемого блока 17 памяти, а также назапуск силовых ключей 1-1 . Блок 17памяти программируется заранее навыдачу двух последовательностейкодов для каждой фазы соответствен-,но. Нужный сдвиг фаэ определяется, .45соотношением номеров формируемыхступенек, например, в нашем случаепроисходит одновременно выдача кодапервой ступеньки для фазы в 1 п и двенадцатой ступеньки для фазы сов. 50Предлагаемое устройство отличается;от известного меньшим количествомключей прн одинаковом числе формируе-,Номер открытых ключей 10, , 910102 9,1102Ф.102 9210мых ступенек. В известном преобразователе для формирования 12 ступенек требуется 24 ключа и 24 отвода от обмотки, в предлагаемом - только 10 ключей и 10 отводов. Выигрыш в количестве ключей тем больший, чем точнее формируется синусоида, т.е. чем больше .ступенек в четверти периода, чем большее основание использовано в гистеме счисления, чем большее количество фаз необходимо сформировать. Меньшее количество ключей предполагает и меньший состав оборудования в схеме управления многофазного преобразователя, что упрощает его в целом.Экспериментальное исследование показывает, что использование многофазного функционального преобразователя позволяет при использовании пятиричной системы счисления обеспечить Ку= 1,7, Инвертор (зле менты 1,1 , 2, 3 и 4 может быть выполнен и по мостовой схеме. Если необходимо, чтобы фазы были гальва нически развязаны, нагрузки 13 и 14 могут быть включенычерез дополнительные трансформаторы.