Многофазный функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801103252 ЗЮ С 06 С 7/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 705626, кл, Н 02 М 7/515, 1977.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3354087/18-24,кл. С 06 6 7/26, 1982 (прототип) .(54) (57) МНОГОФАЗНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий трансфор.матор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному изполюсов источника питания, а ее крайние выводы через параллельно включенные силовые ключевые транзисторы идиоды подключены к его общей шине,силовые ключи переменного тока, включенные между общей шиной источникапитания и соответствующими выводамипары вторичных обмоток трансформатора,средний вывод первой из которыхявляется первым выходом одной из фазпреобразователя, и блок управления,состоящий из последовательно включенных задающего генератора, делителячастоты и программного блока памяти,выходы которого подключены к управля-ющим входам соответствующих силовыхключей переменного тока, базы силовыхключевых транзисторов соединены спервым и вторым выходами делителячастоты блока управления, о т .л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения и повышения точности работы преобразователя, он содержит дополнительные силовые ключи переменного тока по числу фаз, информационные входы которых объединены и соединены со средиич выводом второй вторичной обмотки трансформатора, а выходы являются вторыми выходами соответствующих фаз преобразователя, средний вывод первой вторичной обмоткитрансформатора является первым выходом всех фаз преобразователя, управляющие входы дополнительных силовыхключей переменного тока подключены ксоотве."ствующим дополнительным выходам делителя частоты блока управления, 1 11 ОЗИзобретение относится к Формированию (синтезу) электрических сигналов,описываемых тригонометрической (например, синусоидальной) многоступенчатой функцией, и может найти применение в автоматике, вычислительной ипреобразовательной технике,Известен многофазный статическийфункциональный преобразователь, содержащий инвертор, к отводам вторичной обмотки которого подключены силовые ключи, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления 1 1 3.Недостатком такого преобразователя является необходимость большогоколичества ключей переменного токадля формирования многоступенчатойволны выходного напряжения, при этомна формирование каждой ступеньки необходимо по два ключапеременного то.ка и два отвода от вторичной обмоткитрансформатора инвертора.Наиболее близким по техническомурешению к предлагаемому являетсямногофазный функциональный преобразо.ватель, содержащий инвертор и несколько пар (по количеству синтезируемых фаз), вторичных обмоток, в котором загрузки каждой из фаз включе 30ны между средними выводами каждой пары обмоток, а средние, промежуточныеи крайние выводы каждой пары вторичных обмоток подключены через силовыеключи к общей шине источника питания Г 2335Недостаток такого устройства заключается в том, что для каждой фазынеобходимо иметь отдельные пары обмоток и набор ключей переменного тока,40Этот недостаток проявляется тем вбольшей степени, чем больше формируется Фаз и чем больше аппроксимирующих ступенек в четверти периода синтезируемого сигнала.Целью изобретения является упроще.45ние и повышение точности работы преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что многофазный функциональный преобразователь, содержащий трансформатор, средний вывод первичной обмоткикоторого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайниевыводы через параллельно включенныесиловые ключевые транзисторы и диоды 55подключены к его общей шине, силовыеключи переменного тока, включенныемежду общей шиной источника питания 252 1и соответствующими выводами пары, вторичных обмоток трансформатора, средний вывод первой из которых является первым выходом одной из фаз преобразователя, н блок управления, состойщий из последовательно включенных задающего генератора, делителя частоты и программного блока памяти, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих силовых ключей переменного тока, базы силовых ключевых транзисторов соединены спервым и вторым выходами делителя частоты блока управления, содержитдополнительные силовые ключи перемен. ного тока но числу фаз, чнформационные входы которых объедййены и соединены со средним выводом второй вторичной обмотки трансформатора, а выходы являются вторыми выходами соответствующих фаз преобразователя, сред. ний вывод первой вторичной обмотки трансформатора является первым выходом всех Фаз преобразователя, управляющие входы дополнительных силовых ключей переменного тока подключены к соответствующим дополнительным выходам делителя частоты блока управления.Таким образом, одна пара вторичныхобмоток трансформатора с набором выводов и ключей переменного тока используется для поочередного формирова ния в каждый дискрет времени прямоугольного импульса напряжения, по амплитуде равного среднему за время дис.крета значению напряжения Формируемой фазы, Так, например, если в течение о-го дискрета формируется прямоугольный импульс, соответствующий текущему значению фазы А, то в течение дискре та н+1 -текущему значению фазы В, а в течение дискрета и+1 - текущему значению фазы С и т.д.Разделение общей последовательно- ти импульсов на группы, относящиеся к каждой фазе, производится подключением к среднему выводу силовых ключей переменного тока (синхронных детек- торов), включаемых последовательно с нагрузками каждой фазы.На фиг.1 представлена схема двухфазного преобразователя, на фиг.2 -диаграммы напряжений в различных узлах двухфазного преобразователя для двухфазного варианта.Многофазный функциональный преобразователь (фиг,1) содержит силовые ключевые транзисторы 1, диоды 2 для пропуска обратного тока нагрузки,2 4Сигналы от задающего генератора 11 запускают делитель частоты 12 и в виде параллельного двоичного кода поступают на дешифратор программируемого блока памяти 13, а также на запуск силовых транзисторов 1-1 и ключей переменного тока 7 и 8 (синхронных детекторов) . Блок памяти 13 программируется заранее на выдачу двух чередующихся кодов для каждой фазы соответственно, При формировании,каждой из ступенек, по длительности равной периоду срабатывания силовых транзисторов 1-1, происходит поочередное одноразовое срабатывание одноименных ключей б справа и слева относительно среднего отвода в обеих обмотках 51 и 5 г для конвертирования двухтактного йапряжения в однотактное напряжение ступени.Для рассортировки импульсов (фиг,2 б) по нагрузкам 9 и 10 каждой из фаэ используются силовые ключи (синхронные детекторы) 7 и 8, запускаемые двумя последовательностями импульсов, сдвинутых на 180 (фиг.2 в, г), Импульсы 2 д, е, выделяемые на нагрузках фаз, имеют скважность два и по амплитуде модулированы на соответствие синусоидальному или косинусоидальному закону. Наименьший номер гармоники у такой (со скважностью два) формы ступенчатого сигнала не отличается от номера гармоники ступенчатого сигнала со скважностью, равной нулю. Из этого следует, что для сглаживания, фильтрации обеих форм импульсов можно использовать фильтр (если этого требует нагрузка 1 с одной и той же частотой срера. Прелагаемое устройство по сравне.нию с прототипом имеет меньшее (поч-,обмоток при одинаковом количествеступенек в каждой формируемой фазе,т.к. одна и та же пара обмоток и тотже набор ключей участвует в формировании разных фаз (увеличивается коэффициент использования обмоток и ключей), обладает большей точностью формирования сдвига фаз, так как одни и те же элементы участвуют в их синтезе. Кроме того, если на синхронныедетекторы подать импульсы, регулируе" мые по длительности, то можно осуществить регулировку выходного напря 3110325первичную обмотку 3 трансформатора4 с парой вторичных обмоток 5 и 5ги силовыми ключами 6 переменного тока,к средним выводам обмоток 5 и 5 гподключены ключи 6 и 6 для обра 1 О го 5зования нуля выбранной системы счисления, к остальным выводам обмоток5 и 5 подключены ключи соответственно 11 -61 6-61 и бг 1 -бе,6 -6 для формирования числовойпоследовательности системы счисления.Каждая обмотка разбита на четное количество равных участков. Обмотка исвязанные с нею ключи образуют одинразряд системы счисления. Таким .образом, каждая фаза формируется двухразрядной схемой.Через дополнительные силовые ключи7 и 8 переменного тока(синхронныедетекторы) подключены нагрузки фаэ 9(со 5) и 10 (54) к средним выводамобмоток.Блок управления состоит из задающего генератора (обычно кварцевого)11, делителя частоты 12 и программного блока памяти 13.На фиг.2 представлены следующиеэпюры напряжений; 2 а - эпюра напряжений запуска силовых транзисторныхключей напряжений на первичной иЗОвторичной обмотках трансформатора;2 б - эпюра напряжения между, среднимивыводами пары обмоток, при этом заштрихованные импульсы образуют фазу1 п, а не заштрихованные - фазу соз;2 в - эпюры напряжений, подаваемых З 5на силовой ключ 7; 2 г - на силовойключ 8.После прохождения силовых ключей(синхронных детекторов) на нагрузке9 выделяется напряжение 2 е, а на нагруэке 10 - напряжение вида 2 д.В многофазном функциональном преобразователе использова;:а многозначная нечетная симметричная относитель- ти в два раза) количество ключей ино нуля система счисления в алгоритме управления преобразователем длясинтезирования необходимого текущегоуровня квантования формируемого синусоидального сигнала. Технически выбранная система счисления реализована 50путем использования двух обмоток иключей, отличающихся между собой поуровно выходного напряжения в р-разгде р - основание выбранной системысчисления (р=3,5,72 ь+1).55Управление работой ключей производится от цифрового блока управленияследующим образом,жения.Инвертор (элементы 1,2,3 и 4) может быть выполнен и по мостовой схеме. Если необходимо, чтобы фазы быпи, гальванически развязаны, нагрузки.9 и 10 могут быть включены через дополнительные трансформаторы. При работе на фильтр или нагрузку с малым со 5 н для устранении искажений необходимо подключить дополнительные ключи переменного тока параллельно входу фильтра, включаемые во времяпаузы между импульсами. Экспериментальное исследование 5показало, что при формировании десятиступенчатого напряжения каждой фа.зы уровень ближайшей 9-й гармоники порядка 757. от основной, а 11-й гармоники - 587. Погрешность сдвига фаз 3090 составляет не более 6-8 мин.103252 иР. Г Составитель А.Масловедактор Л.Веселовская Техред Т.Фанта орректор А.Тяско одписно 30/38 Тираж 699 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д