Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 5 1 51)5 Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗС)БРЕТЕ Н И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУМ 35одственноеобъединениеика" 8,8)идетельство СССР 02 М 5/14, 1988.идетельство СССР02 М 5/14, 1988. ФАЗ НОГО ектротехнипри построегулируемых входящих в нного питарение функей путем аэ выходных СОСТОИТ, Из ному выводу задающего соединен с с выходным 18(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДН НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНО (57) Изобретение относится к эл ке и может быть использовано нии систем управления ре электроприводов и инверторов состав агрегатов гарантирова ния, Цель изобретения - расши циональных воэможност обеспечения реверсирования ф колебаний. Преобразователь подключенного входом к вход 17 управляемого однофазного генератора 7, выход которого входом блока реверса фаз 15,Жц 1679586 выводом 13, а через инвертирующий сумматор 6 - с выходным выводом 14. Кроме того, вход генератора 7 соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 5, Управляющий вход блока реверса фаз 15 соединен с входным выводом 18, а выход с общей точкой соединения резисторов 9, 10, Общая точка соединения резисторов 9, 11 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 1, а через резистор 2 - к выходу усилителя 1 и одному из входов сумматора 6. Общая точка соединения резисторов 10, 12 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 3, а через конденсатор 4 - к выходу усилителя 3 и входу перемножителя 5, выход которого подключен к общей точке соединения резисторов 11, 12, Введение в преобразователь блока реверса 15 и инвертирующего сумма- (Я тора 16, выходом соединенного с выходным выводом 19, а входами - с выходными выводами 13 и 14, обеспечивает воэможность получения выходного напряжения как прямого, так и обратного чередования фаз. Выполнение задающего генератора управляемым упрощает техническую реализацию О преобразователя, 1 з,п.ф-лы, 2 ил. 4 13 ОСЛИзобретение относится к электротехнике и можаях быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей путем обеспечения реверсирования фаз выходных колебаний.На фиг.1 изображена схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное; на фиг,2 - векторные диаграммы, поясняющие работу преобразователяПреобразователь однофазного напрякения в трехфаэное . содержит первый операционный усилитель 1, между инвертирующим входом и выходом которого включен резистор 2, второй операционный усилитель 3, между инвертирующим входом и выходом которого включен конденсатор 4, аналоговый перемножитель 5, первый инвертирующий сумматор 6 с двумя входами, однофазный задающий генератор 7 и мостовую схему 8, выполненную из первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 резисторов, причем общая точка соединения третьего 11 и четвертого 12 резисторов подключена к выходу аналогового перемножителя 5, к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1 подключена общая точка соединения первого 9 и третьего 11 резисторов, а к инвертирующему входу второго операционного усилителя 3 - общая точка соединения второго 10 и четвертого 12 резисторов, при этом первый 13 и второй 14 выходные выводы преобразователя однофазного напряжения в трехфаэное подключены к выходам соответственно однофазного задающего генератора 7 и первого инвертирующего сумматора 6, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно однофаэного задающего генератора 7 и первого операционного усилителя 1, вход аналогового перемножителя подключен к выходу второго операционного усилителя 3, неинвертирующий вход которого и неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 соединены с общей шиной. Преобраэова. тель содержит также дополнительно введенный блок 15 реверса фаэ с двумя входами и второй инвертирующий сумматор 16 с двумя входами, а однофазный задающий генератор 7 выполнен управляемым и его управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 5 и с первым входным выводом 17 преобразователя однофаэного напряжения510 щего сумматора 16 15 Блок 15 реверса фаз выполнен из операционногоу усилителя 20, первого 21 и второго 22 резисторов обратной связи, первого 20 25 30 35 40 45 50 55 в трехфазное, второй входной вывод 18 которого соединен с управляющим входом блока 15 реверса фаэ, вход и выход которого соединен соответственно с выходом однофазного задающего генератора 7 и с общей точкой соединения первого 9 и второго 10 резисторов мостовой схемы 8, а выход второго инвертирующего сумматора 16 соединен с третьим выходным выводом 19 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, первый 13 и второй 14 выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами второго инвертирую 23 и второго 24 входных резисторов и управляемого ключа 25, управляющий вход которого соединен с управляющим входомблока 15 реверса фаз, один вывод- с общейшиной, а другой - с общей точкой соединения входных резисторов 23 и 24, общая точка соединения первого 21 и второго 22резисторов обратной связи подключенакинвертирующему входу операционного усилителя 20, к неинвертирующему входу которого подключен свободный вывод второговходного резистора 24, свободные выводыпервого входного резистора 23 и первогорезистора 21 обратной связи подключены квходу блока 15 реверса фаз, выход которогосоединен с выходом операционного усилителя 20, к которому также подключен свободный вывод второго резистора обратнойсвязи 22.Преобразователь работает следующимобразом,При подаче на вход 17 управляющего "напряжения Еу на выходе однофазного задающего генератора 7 формируется синусоидальное напряжение Щ 1) = Опэп со 1 самплитудой О и круговой частотойО =2 л,Выходное напряжение однофазного задающего генератора 7 поступает на первыйвыход 13 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное и является напряжением с нулевой начальной фазой(фаза А).На вход блока 15 реверса поступаетсигнал с выхода однофаэного задающего генератора 7, а на управляющий вход блока 15реверса - сигнал либо с уровнем "Лог. О".либо с уровнем "Лог. 1".При подаче на управляющий входблока15 реверса сигнала с уровнем "Лог. 0" ключ25 размыкается и на неинвертирующийвход операционного усилителя 20 через последовательно соединенные резисторы 231679586 10 О.- аО+ О где 15 р = -2 агс 19(2 лту) 50 и 24 подается напряжение О+ = уовх, ГДе 7= Ввх/(823 + 824 + Ввх) коэффиЦиент передачи делителя, образованного первым 23, вторым 24 входными резисторами и входным сопротивлением Ввх операционно го УсилителЯ 20. ПосколькУ Ввх (82 з+ 824), то у=1 и ОФ= ОвхНа инвертирующем входе будет напря- жение а (Вгг/821)/(822/821+ 1):ф 1/(822/821 + 1); Овх, Овых - входное и выходное напряжения блока реверса 15.При достаточно большом коэффициен-, те усиления, операционного усилителя 20 20 О+ = О- и при равенстве резисторов 21 и 22, т.е. при 821 = 822 = В коэффициент усиления М блока реверса 15 М = 1/р -а/р будет равен + 1, поскольку 1/р, а а/Р = 1,Операционный усилитель 3, аналого-, вый перемножитель 5, резисторы 10 и 12, а также конденсатор 4 образуют управляемый фильтр нижних частот. выходом которого служит выход аналогового перемножителя 5, а входом - общая точка соединения первого 9 и второго 10 резисторов мостовой схемы 8.Напряжение на выходе управляемого фильтра нижних частот в операторной форме35 Оф(Я) = -(Кф/(1 + ту 5)Овх(Я),где Кф = 812/81 о - коэффициент передачи управляемого фильтра;40ту = 812 С 4/К 5 Еу-УпРавлЯемаЯ постоЯнная времени фильтра;К 5- коэффициент передачи аналогового перемножителя 5,Операционный усилитель 1, резисторы 45 2,9 и 11 образуют инвертирующий сумматор с двумя входами, выходное напряжение которого будет равно 01(Я) 1 К 10 вх(Я) + К 20 ф(Я) где К 1 = 82/89 и Кг = Вг/81 - коэффициенты, передачи инвертирующего сумматора,Управляемый фильтр нижних частот совместно с инвертирующим сумматором об разуют управляемый фазовый корректор с передаточной функцией 911(8) - ( 1 Гу 5 )/( 1 + 7 у Я ). (1) ФЗаменив в (1) Я-в, перейдем к омплексному коэффициенту передачи Як ( в) = 0(в)+)М (в), вещественная часть 0(в) =(1 - (вгу) /1+(вту)и мнимая часть Ч (в) = - 2 в т/(1 + (в ту)2которого будут являться функцией частоты ам и постоянной времени гу .При заданном значении управляющего напряжения Еу = Ео, т,е. при ту =т 0, вещественная и мнимая части комплексного коэффициента передачи будут зависеть только от частоты входного сигнала,Модуль В (в) комплексного коэффициента передачи В/ (в) не зависит от частоты В (в) = ( Ог (в) + Ч (в)2 = 1, а агрумент р(в) = - 2 агс 19 (вту) является функцией частоты и постоянной времени гу,При изменении частоты в = 0 до в -со вектор един ич ного радиуса В (в) = 1 будет поворачиваться на угол от 0 до - л, т,е. годограф амплитудно-фазовой характеристики .на комплексной плоскости (фиг,2 а) представляет собой полуокружность, расположенную в четвертом и третьем квадрантах.Значение постоянной времени Т = = 812 С 4 выбирается таким образом, чтобы для наименьшего значения частоты 11 = 1 мин входного сигнала, которому соответствует УпРавлЯюЩее напРЯжение Еу Е 1, выхоДной сигнал управляемого фазового корректора занял положение. соответствующее вектору 07(фиг.2 а), при этом угол р = - л/2,При увеличении управляющего напряжения Еу будет увеличиваться частота однофазного задающего генератора з.г = К 7 Еу, где Кт - коэффициент передачи однофазного задающего генератора 7, однако поворота вектора ОГ не произойдет, поскольку с изменением частоты 1 произведение 2 7 Г 1 ху = 2 л Кт Еу Т/К 5 Еу = 2 лК 7 Т/К 5 будет оставаться постоянной величиной.Следовательно, и угол также будет оставаться постоянной величиной,Сигнал на входе управляемого фазового корректора всегда может быть приведен к нормированному аиду, т.е. записан в относительных единицах, поэтому длина нектора ОА равна 1, а его положение совпадает с вещественной положительной полуосью на комплексной плоскости.1679586 5 10 15 20 35 40 45 50 55 Коэффициент передачи первого инвертирующего сумматора 6 по первому входу К 1 -1/2, а по второму К 2 = Л/2, поэтому в результате геометрического сложения на выходе сумматора 6, а следовательно, и на втором выходе 14 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное будет сигнал (вектор ОГ 2), модуль которого также равен 1, а угол а =+ 120 эл.град, (фаза С).Коэффициенты передачи второго инвертирующего сумматора 16 по первому и второму входам равны 1, поэтому в результате геометрического суммирования векторов ОА и ОЙ 2 на третьем выходе 19 преобразователя однофазного напряжения в трехфаэное будет сигнал (вектор ОЙ 1) с модулем равным 1, а угол р 1 = -120 эл.град. (фаза В),При подаче на управляющий вход 18 сигнала с уровнем "Лог. 1" ключ 25 блока 15 реверса замыкается и неинвертирующий вход операционного усилителя 20 через резистор 24 оказывается подключенным к общей шине. В этом случае коэффициент усиления й блока 15 реверса будет определяться только отношением резисторов 22 и 21 и при их равенстве 822 =- В 21 = В будет равен й =-1.При этом происходит инверсия напряжения, поступающего на вход управляемого фазового корректора (фиг.2 б), и на выходах 14 и 19 формируются сигналы, положение которых определяется углами 02 = -120 эл.град. и р 1 = + 120 эл,град., т,е. происходит реверс фаз на втором 14 и третьем 19 выходах преобразователя однофазного напряжения в трехфазное. Формула изобретения 1. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий два входных и три выходных вывода для подключения соответственно однофазного источника питания и трехфазной нагрузки, первый операционный усилитель,. между инвертирующим входом и выходом которого включен резистор, второй операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен конденсатор, аналоговый перемнокитель, первый инвертирующий сумматор с двумя входами, однофазный задающий генератор и четыре резистора, соединенных по мостовой схеме, причем общая точка соединения третьего и четвертого резисторов подключена к выходу аналогового перемножителя, к инвертирующему входу первого операционного усилителя подключена общая точка соединения первого и третьего резисторов,а к инвертирующему входу второго операционного усилителя - общая точка соединения второго и четвертого резисторов, при этом к первому и второму выходным выводам подключены, соответственно выход однофазного задающего генератора и выход первого инвертирующего сумматора, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно однофазного задающего генератора и первого операционного усилителя, вход аналогового перемножителя подключен к выходу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого и неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединены с общей шиной, о т л ич а ю щ и й с я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения реверсирования фаз выходных колебаний, дополнительно введены блок реверса фаз с двумя входами и второй инвертирующий сумматор с двумя входами, а однофазный задающий генератор выполнен управляемым, а его управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового перемножителя и с первым входным выводом, к второму входному выводу подключен управляющий вход блока реверса,фаз, вход и выход которого соединены соот 30 ветственно с выходом однофазного задающего генератора и с общей точкой соединения первого и второго резисторов мостовой схемы, выход второго инвертирующего. сумматора соединен с третьим выходным выводом, а его первый и второйвходы соединены соответственно с первыми вторым выходными выводами,2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок реверса фаз включает операционный усилитель, первый и второй резисторы обратной связи, первый и второй входные резисторы и управляемый кл 1 оч, управляющий вход которого соединен суправляющим входом блока реверса фаз. один вывод - с общей шиной, а другой - с общей точкой соединения входных резисторов, общая точка соединения первого и второго резисторов обратной связи подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен свободный вывод второго входного резистора, свободные выводы первого входного резистора и первого резистора обратной связи подключены к входу блока реверса фаз, выход кОторого соединен с выходом операционного усилителя, к которому также подключен свободный вывод второго резистора обратной связи.1679586Составитель Л.Устинкинаедактор Н.Яцояа Техред М,Моргентал Корректор С,Ч акаэ 3220 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101