Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

(5) 5 Н ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(21) 4921541/07 (22) 25,03.91 (46) 07.01.93. Бюл, М 1 (71) Научно-производственное объединение силовой электроники (72) В.С.Дубровин (56) 1. Авторское свидетельство СССР М 1198696, кл, Н 02 М 5/02, 1985.2. Авторское свидетельство СССР М 1504782, кл. Н 03 В 5/26, 1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ 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 операционный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен. конденсатор 2, аналоговый перемножитель 3, между выходам которого и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен резистор 4, а также дифференциальный интегратор 5 и сумматор 6, Вход.Ы 2 1786616 А 1 аналогового перемножйтеля 3 соединен с входным выводом 7 для подключения однофазного источника, выходы блока 8 преобразования фаз соединены соответственно с выходными выводами 9 - 11 для подключения трехфазной нагрузки, Двухполупериодный выпрямитель 12 включен между входным выводом 7 и неинвертирующим входом дифференциального интегратора 5, Двухполупериодный выпрямитель 13 включен между выходом операционного усилителя 1 и инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя 3 включен сумматор 6, к второму входу которого подключен источник 14 опорного напряжения. Б Входы блока 8 преобразования фаз соединены соответственно с входным выводом 7 и выходом операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Устройство обеспечивает Б стабильность фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника, 2 ил,4Изобретение относится к электротехни"ке и может быть использовано при построении систем управления регулируемыхэлектроприводов и инверторов, входящих всостав агрегатов гарантированного питания,Известно устройство преобразованияоднофазного сигнала в трехфазный, содержащее два последовательно соединенныхнеуправляемь 1 х фазовращателя, каждый изкоторых выполнен из операционного усилйтеля, в цепи отрицательной обратной связикоторого включены две ВС-цепи, при этом; первый, второй и третий выходные выводыдля подключения трехфазной нагрузки соединены, соответственно, с входным вьгводом для подключения. однофазногоисточника, С выходомпервого неуправляемого фазоврайфтеля и выходом второго неуправляембго фазовращателя.Устройство позволяет получитьвограниченной полосе частот стабильные фазбвыесдвиги выходных колебаний, но ихамплйтудные значения зависят от частоты"входного сигнала,Наиболее блйзкимк предложенномутехническомУ решению по количеству совпадающих" 1 чрйзнаков является генераторортогональных сигналов, содержащий трехфазный ийтегратор с двумя инвертирующи"ми и" одним неинвертирующим входами,между выходом и вторым инвертирующимвходом которого включен первый аналоговый перемйожитель, последовательно соединенные первый интегратор, сумматоо ивторой аналоговый перемножитель, к выходу котЬрого подключен первый ййвертирующий вхбд трехвходового интегратора,"йоследовательно соединенные релейныйэлемент, второй интегратор, третий анало говый йеремнокитель, мостовой ограничитель, первый и второй выходы которогосоединены с соответствующими входамиь, усумматора, и три блока симметрирования,первый из которых включен между выходоми неинвертирующим входом трехвходовогоинтегратора, второй - между выходом сумматора, и неинвертирующим входом первого интегратора, третий - между выходомтретьего аналогового перемнокителя и не инвертирующим входом Второго интегратора, причем управляющие входы первого,второго и третьего аналоговых перемножителей обьединены и являются входом управления частотой генератораортогональных сигналов, первый и второйвыходные выводы которого соединены с выходами, соответственно, трехвходового интегратора и первого интегратора, к выходукоторого подключен вход релейного элемента, при этом каждый блок симметрирования выполнен из дифференциального интегратора, пикового детектораотрицательных напряжений, пикового детектора положительных напряжений, фильтра нижних частот и двухстороннегоограничителя напряженияУстройство предназначено для получения ортогональных напряжений, регулируе мыхпо частоте,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей,- Поставленная цель достигается тем, чтопреобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий операционныйусилитель, между вь 1 ходом и инвертирующим входом которого включен конденсатор, аналоговый перемножитель, между выходом которого и инвертирующим входом опе 20рационного усилителя включен резистор, а также дифференциальный интегратор исумматор, причем вход аналогового пере- множителя соединен с входным выводомдля подключения однофазного источника, дополнительно снабжен блоком преобразования фаз, первый, второй и третий выходыкоторого образуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, первымдвухполупериодным выпрямителем, вклю 30ченным между входным выводом для подключения однофазного источника инеинвертирующим входом дифференциального интегратора, вторым двухполупериодным вь 1 прямителем, включенным между35 выходом операционного усилителя и инвертирующим входом дифференциального интегратора, между выходом которого и управляющим входом аналогового пере- множителя включен сумматор, к второму40входу которого подключен дополнительно введенный источник опорного напряжения, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз соединены, соответственно, с указанным входным выводом и с45выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной,На фиг. 1 изображена функциональнаяблок-схема предлагаемого преобразовате 50ля однофазного напряжения в трехфазное;на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы.Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит операцион ный усилитель 1, между выходом иинвертирующим входом которого включенконденсатор 2, аналоговый перемножитель 3, между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен резистор 4, а также дифференциальный интегратор 5 и сумматор 6, причем е 1(т), что обеспечивается при выполнениивход аналогового перемножителя 3 соеди- следующего условия;нен с входным выводом 7 для подключения ц 1 Еуооднофазного источника, блок 8 преобразо к 1 о й Свания фаз, первый,.второй и третий выходы 5 где Еу - управляющее напряжениенэ вхокоторого соединены соответственно с пер- де управляемого интегратора, обеспечива- .вым 9, вторым 10, третьим 11 выходными ющее на а о е Гющее на частоте Гр коэррициент передачивыводами для подключения трехфазной на- ь (д) - 1 у(щ т ) У Рв = 1, 1 щтд управляемого интегратора,грузки, первый двухполупериодный вцпрярэвный единице.митель 12, включенный между входным 10На выходе первого двухполупериодновыводом 7 для подключения однофазногого выпрямителя 12 формируется пульсируюисточника и неинвертирующим входом дифщее напряжение Е 1 (фиг, 2,б), а на выходеференциального интегратора 5, вто ойдвухполупериодный выпрямитель 13, вклю- второго двухполупериодного выпрямителя13 - пульсирующее напряжение Е 2 (фиг, 2,вценный между выходом операционного усиположительной полярности.лителя 1 и инвертирующим входомдифференциального интегратора 5, междувыходом которого и управляющим входомразнополярное напряжение (фиг, 2, г), близаналогового перемножителя 3 включен сумкое к треугольному, причем для частоты 1 оматор 6, к второму входу которого подклюсреднее значение этого напряжения б детэтом первый и второй входы блока 8 преобравно нулю, следовательно, равно нулю ивыходное напряжение дифференциальногорэзования фаз соединены, соответственно,с входным выводом 7 для подключения одентах передачи сумматора 6, равных едининофазного источника и с выходом опе ационного усилителя 1, неинвертирующий входУокоторого соединен с общей шиной, напРяжению Ео источника 14,Устройство работает следующим обра- При увеличении (уменьшении) частоты 1входного сигнала относительно номинальОперационный усилитель 1, аналого ного значения то коэффициент передачи упвый перемножитель 3, конденсатор 2 и ре- Равляемого интегратора будетуменьшатьсязистор 4 образуютуправляемыйинтегратор (увеличиваться) по отношению к номинальс передаточной функцией Ю(я) = 1(т) ному значению Ко = л 1 Ео/(2 тг 1 ойС), равномугде ту = ВС/(тЕу) - управляемая постояннаяУменьшение (увеличение) коэффициенК и С - сопротивление рез с 4 та ередачиуправляемогоинтегратора при - сопротивление резистора иемкость конденсатора 2; едет к уменьшению (увеличению)т и у - масшта ный множитель и уп-.напряжения Е 2 на выходе второго двухполуравляющее напряжение аналогового пере периодноговыпрямителя 13 Приэтомсредмножителя 3, 40 нее значение Еор разностного напряженияПри подаче на вход 7 устройства нап я. ОГ=Е 1-Е 2 будет иметь либо положительноежения е 1(т) = ОП 1 зи в с амплитудным значе-значение(фиг,2,д), либо отрицательноезнанием О и круговой частотой и = 2 гна чение(фиг. 2,е).первом входе блока 8 преобразования фаз, Корректирующее напряжение Еявляа также на входе управляемого интегратора 45 ющееся выходным напряжением дифференустанавливаются гармонические колебания циального интегРатора 5, при частоте Г = Гос нулевой начальной фазой, а на выходе будетравно нулю,априувеличении(уменьуправляемого интегратора и втором входе шении) частоты входного сигнала - измеблока 8 преобразования фаз - колебания няться пропорционально отклонениюе 2(т), сдвинутые поотношениюк входным на 50 частоты ЬУ от номинального значения 50,90 эл,град. (фиг. 2,а), причем полярность корректирующего наПараметры управляемого интегратора пряжения будет определяться знаком отвцбираются таким образом, чтобы для за- клонения М, Интегратор 5 будетданного значения частоты входного сигнала отрабатывать напряжение рассогласованият = 1 о на его выходе, э следовательно, и на 55 до тех пор, пока не восстановится прежнеевтором входе блока 8 преобразования фаз значение коэффициента передачи управляустанавливались гармонические колебания емого интегратора. равного единице, Прие 2(т) с амплитудным значением О, равнцм этом новомуустановившемуся значению упамплитудному значению входного сигнала Равляющего напряжения Еу будет соответствовать новое значение корректирующегонапряжения Е при прежнем значении опорного напряжения Ео.Система трехфазных напряжений на выходах 9, 10 и 11 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное получа ется в блоке 8 преобразования фаз путем геометрического суммирования в требуемых пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений е 1(т) и е 2(1), поступающих на соответствующие входы 10 блока 8 преобразования фаз, Поскольку амплитуды ортогональных сигналов всегда имеют одинаковые значения, на выходах 10 и 11 формируются стабильные фазовые сдвиги (й 120 эл.град,) независимо от амп литуды входных колебаний при нулевой начальной фазе на выходе 9; .Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей путем формирования из 20 однофазного гармонического сигнала системы трехфазных симметричных колебаний и сохранений стабильных фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника, 25Формула изобретенияПреобразователь однофазного напря жения в трехфазное, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен 30 конденсатор, аналоговый перемножитель,между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя включен резистор,.а также дифференциальный интегратор и сумматор, причем вход аналогового перемножителя соединен с входным выводом для подключения однофазного источника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно снабжен блоком преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, первым двухполупериодным выпрямителем, включенным между входным выводом для подключения однофазного источника и неинвертирующим входом дифференциального интегратора, вторым двухполупериодным выпрямителем, включенным между выходом операционного усилителя и инвертирующим входом дифференциального интегратора, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя включен сумматор, к второму входу которого подключен дополнительно введенный источник опорного напряжения, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз соединены соответственно с указанным входным выводом и с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной,1786616 оставитель Л,Масленникова ехред М.Моргентал К Редактор Л,Пиги ктор О.Юрковецкая Заказ 254 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10