Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1775820 М 5 14 О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЬЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное обьединение силовой электроники(56) Авторское свидетельство СССР М 1198696, кл. Н 02 М 5/02, 1985,Авторское свидетельство СССР М 1504782, кл. Н 03 В 5/26, 1989.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ(57) Использование: изобретение может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания, Сущность изобретения; устройство содержит интегратор 1 с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговьй перемножитель 2, сумматор 3, первый вход которого соединен с входным выводом 4, дифференциальный интегратор 5, первый пиковый детектор 6 и второй пиковый детектор 7, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, блок 8 преобразования фаз, выходы которого соединены с выходными выводами 9, 10, 11, сумматор 12, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока 8 и сумматор 13, первый и второй входы которого соединены соответственно с источником 14 опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора 5, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора 6, вход которого соединен с входным выводом 4 для подключения однофазного источника и с первым инвертирующим входом интег 1, неинвертирующий вход которогоУ1775820 10 15 20 30 35 40 45 соединен с общей шиной, первый и второй входы блока 8 подключены соответственно к входному выводу 4 и к выходу сумматора 3, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя 2, управляющий вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя 2, управляющий Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания.Известно устройство преобразования однофазного сигнала в трехфазный, содержащее два последовательно соединенных неуправляемых фазовращателя, каждый из которых выполнен из операционного усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включены две ЯС-цепи, при этом первый, второй и третий выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки соединены, соответственно, с входным выводом для подключения однофазного источника, с выходом первого неуправляемого фазовращателя и с выходом второго неуправляемого фазовращателя.Устройство позволяет получить в ограниченной полосе частот стабильные фаэовые сдвиги выходных колебаний, но их амплитудные значения зависят от частоты входного сигнала.Наиболее близким к предложенному техническому решению по количеству совпадающих признаков является генератор ортогональных сигналов, содержащий трехвходовой интегратор с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, , между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен первьй аналоговый перемножитель, последовательно соединенные первый интегратор, сумматор и второй аналоговый перемножитель, к выходу которого подключен первый инвертирующий вход трехвходового интегратора, последовательно соединенные релейнцй элемент, второй интегратор, третий аналоговый перемножитель, мостовой ограничитель, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами сумматора, и три блока симметрирования,первый из которых включен между выходом и неинвертирующим входом трехвходового интегратора; второй - между выходом сумматора и неинвертирующим входом первовход которого соединен с выходом сумматора 13, а выход второго сумматора 12 соединен с входом второго пикового детектора 7. Устройство обеспечивает стабильность фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника. 1 ил,го интегратора, третий - между выходом третьего аналогового перемножителя и неинвертирующим входом второго интегратора, причем управляющие входы первого, второго и третьего аналоговых перемножителей объединены и являются входом управления частотой генератора ортогональных сигналов, первый и второй выходные выводы которого соединены с выходами, соответственно, трехвходового интегратора и первого интегратора, к выходу которого подключен вход релейного элемента, при этом каждый блок симметрирования выполнен из дифференциального интегратора, пикового детектора отрицательных напряжений, пикового детектора положительных напряжений, фильтра нижних частот и двухстороннего ограничителя напряжения. Устройство предназначено для получения ортогональных напряжений, регулируемых по частоте. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь однофазного напряжения в трехфаэное, содержащий интегратор с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между вь 1 ходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель, первый сумматор, первый вход которого соединен с входным выводом для подключения однофазного источника, дифференциальный интегратор, первый пиковый детектор и второй пиковый детектор, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора, дополнительно снабкен блоком преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выходные выводы для подключения трехфазнай нагрузки, вторым сумматором, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока преобразования фаз, и третьим сумматором, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с дополнительно введенным источником опорного напряжения и выходом дифференциального510 20 25 30 50 интегратора, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора, вход которого соединен с указанным входным выводом и с первым инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз подключены, соответственно, к входному выводу для подключения однофазного источника и к выходу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя, управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора, авыход второго сумматора соединен с вхо дом второго пикового детектора,На чертеже представлена функциональная блок-схема предлагаемого преобразоеателя однофазного напряжения в трехфазное.Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит интегратор 1 с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель 2, первый сумматор 3, первый вход которого соединен с входным выводом 4 для подключения однофазного источника, дифференциальный интегратор 5, первый пиковый детектор б и второй пиковый детектор 7, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, дополнительно введенный блок 8 преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно, с первым 9, вторым 10 и третьим 11 выходными выводами для подключения трехфазной нагрузки,второй сумматор 12, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с пер- . 40вым и вторым входами блока 8 преобразования фаз, и третий сумматор 13, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с источником 14 опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора 5, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора 6, вход которого соединен с входным выводом 4 для подключения однофазного источника и с первым инвертирующим входом интегратора 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, при этом первый и второй входы блока 8 преобразования фаз подклю-: чены, соответственно, к входному выводу 4 для подключения однофазного источника и к выходу первого сумматора 3, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя 2. управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора 13, а выход второго сумматс ра 12 соединен с входом второго пикового детектора 7.Устройство работает следующим образом.Интегратор 1, аналоговый перемножитель 2 и первый сумматор 3 образуют управляемый фазовращатель, входом которогоявляется общая точка соединения первыхвходов интегратора 1 и сумматора 3. выходом - выход сумматора 3, а управляющийвход соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 2.П,.и условии, что коэффициенты передачи сумматора 3 по первому и второму входам равны единице, а отношениекоэффициента передачи интегратора 1 к егокоэффициенту передачи по второму входуравно двум, управляемый фазовращательбудет выполнять функцию всепропускающего фильтра первого порядка с передаточной функциейгде гу = т/(гпЕу) - управляемая постояннаявремени;г - постоянная времени интегратора 1;гп и Еу - масштабный множитель и управляющее напряжение аналогового перемножителя 2,При подаче на вход 4 устройства напряженияех(т)=0 зп втс амплитудным значением О и круговойчастотой в = 2 л 1 на первом входе второгосумматора 12 также устанавливаются гармонические колебания еф) = Оп вп вс той же самой амплитудой и начальной фазой, равной нулю.Параметры управляемого фильтра выбираются таким образом, чтобы для заданногозначения частоты входного сигнала 1 = 10 наего выходе, а, следовательно, и на второмвходе сумматора 12 устанавливались гармонические колебания е 2(т) = Ц з 1 и (в+ ср) сфазовым сдвигом р - - 90 эл.градчто обеспечивается при выполнении следующего условия:2 лФо = ч 3гп Еуогде Еуо - управляющее напряжение на входе управляемого фильтра, обеспечивающееполучение необходимого фазового сдвигафо.При выборе коэффициентов передачий 1 и б сумматора 12 из условияа 1 =а 2 =1/Г 2 амплитудное значение Ел 1,результирующего колебания е(6 на выходесумматора 12 будет определчтьс следую.щим выражением:=ОпГзл Лр,откуда следует, что если суммарный фазовый сдвиг р(в) =90+Ьу становится 35 больше 90 эл.градто амплитудное значение Еп,Еп,о, в противном случае Еп Епо.Уменьшение (увеличение) напряжения Еприводит к уменьшению (увеличению) напряжения Е 2 на выходе второго пикового 40 детектора 7, в результате чего нэ входах дифференциального интегратора 5 появляется напряжение О рассогласования, величина и полярность которого определяется величиной и знаком фазовой погрешности 45 Ьр. На выходе управляем ля формируется Фазовый деляемый выражением: р(в) = - 2 згсц 2 ж где Ек - корректирующее порциональное интеграл рассогласования Ое . При частоте 11 о увел тирующее напряжение Е увеличению управляющег Ео+ Е, а в конечном ито угла р Ьф Интегратор 5 бщате- преого Фазов сдвиг р(в г 5ПТЯ + Екнапряжение, проу от напряжения ичивается коррекк, что приводит к о напряжения Е= е - к уменьшению удет отрабатывать Ь - .Ъ Я+ллл 9 О =ОСледовательно, на выходе первого б и второго 7 пиковых детекторов, то есть на неинвертирующем и инвертирующем вхо дах дифференциального интегратора 5 будут постоянные напряжения Е 1 и Е 2, равные амплитудному значению Овходного сигнала.Разность этих напряжений О = Е 1-Е 2 10 будет равна нулю, поэтому комйенсирующее напряжение Е, являющееся выходным напряжением дифференциального интегратора 5 также равно нулю,При коэффициентах передачи К 1 и К 2 15 третьего сумматора 13, равных единице, .управляющее напряжение Еуо будет равно на- пряжению Ео источника 14, обеспечивающему фазовый сдвиг уо= - 90 эл.град.При отклонении частоты 1 входного юг нала от номинального значения 1 о, на выходе управляемого Фильтра появляется дополнительный Фазовый сдвиг Ь р, знак которого и абсолютная величина будут определяться отклонениями Ы частоты вход ного сигнала.В этом случае амплитудное значение Е,результирующего колебания е(т) определяется следующим выражением;30 напряжение рассогласования до тех пор, пока не восстановится прежнее значение угла дЪ = -90 эл,град.Аналогично работает регулятор и при частоте 1о, с той лишь разницей, что в этом случае напряжения 1 и Е, меняют свой знак на противоположный, то есть становятся отрицательными,Система трехфазных напряжений на выходах 9, 10 и 11 преобразователя однофазного напряжения в трехфэзное получается в блоке 8 преобразования фаз путем геометрического суммирования в требуемых пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений е 1(т) и е 2(т), поступающих на соответствующие входы блока 8 преобразования фаз, Поскольку амплитуды ортогснальных сигналов всегда имеют одинаковые значения, то на выходах 10 и 11 формируются стабильные фазовые сдвиги (ф 120 эл,град.) независимо от амплитуды входных колебэнйй евх(1) при нулевой начальной фазе на выходе 9.Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей путем формирования из однофазного гармонического сигнала системы трехфаэных симметричных колебаний и сохранении стабильных фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника.Формула изобретения Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий интегратор с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель, первый сумматор, первый вход которого соединен с входным выводом для подключения однофазного источника, дифференциальный, интегратор, первый пиковый детектор и второй пиковый детектор, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно снабжен блоком преобразования фаз; первый, второй и третий выходы которогообразуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, вторым сумматором, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования фаз, и третьим сумматором, первый и второй входы которого соединены соответственно с дополнительно введенным источником опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора, неинвертирующий10 1775820 Составитель Л,МасленниковаТехред М,Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор Т.Иванова Заказ 4039 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин. 101 вход которого подключен к выходу первого пикового детектора, вход которого соединен с указанным входным выводом и с пер.- вым инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз подключены соответственно к входному выводу для подключения однофазного источника и к выходу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя, управляющий вход которо го соединен с выходом третьего сумматора,а выход второго сумматора соединен с входом второго пикового детектора.