Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

(51)5 Н 02 М 5/ СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(56) Авторское свидетельство СССИф 1457125, кл. Н 02 М 7/48, 1989,Авторское свидетельство СССРМ 1758799, кл. Н 02 М 5/14, 1990.(57) Использование: при построении системуправления электроприводов, Сущностьизобретения: устройство содержит интеграторы 1, 5 с двумя входами и одним выходомкакдый, аналоговые перемножители 2, 6,ивертирующий 3 и неинвертирующий 7сулматоры, первые входы которых, а такжепервые входы интеграторов 1, 5 соединеныс ходным выводом 4, причем между выходом и вторым входом каждого интегратора включены соответственно аналоговые пере- множители 2, 6, к выходам которых подключены вторые входы сумматоров 3, 7 соответственно. Блок 8 преобразования частота-напряжение входом соединен с входным 4 и выходным 9 выводами и входом пикового детектора 19 блока коррекции 12.Выход блока 8 через схемы суммирсзания 13, 14 соединен с управляющими входами блоков 2, 6. Входы схем суммирования 13, 14 соединены с выходами дифференциальных усилителей 15, 16 блока коррекции 12, одни входы которых соединены с выходом детектора 19, а другие через пиковые детекторы 20, 21 и сумматоры 17, 18 - с выходными выводами 10, 11 и с выходами сумматоров 3, 7 соответственно. Другие входы сумматоров 17, 18 соединены с выходным выводом 9. Устройство обеспечива- Л ет симметричную систему трехфазных С колебаний в широком диапазоне входных частот. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления вентильных электроприводов.Целью изобретения является повышение точности формирования фазовых сдвигов.На чертеже представлена функциональная блок-схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит первый интегратор 1 с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен первый аналоговый перемножитель 2, инвертирующий сумматор 3, первый вход которого, а также первый вход первого интегратора 1 с двумя входами соединены с входным выводом 4 для подключения однофазного источника, второй интегратор 5 с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен второй аналоговый перемножитель 6, неинвертирующий сумматор 7, первый вход которого, а также первый вход второго интегратора 5 с двумя входами соединены с входным выводом 4 для подключения однофазного источника, блок 8 и реобразо ания частота - напряжение, вход которого соединен с входным выводом 4 для подключения однофазного источника, который, в свою очередь, соединен с первым выходным выводом 9 для подключения трехфазной нагрузки, причем к выходу первого аналогового перемножителя 2 подключен второй вход инвертирующего сумматора 3, выход которого соединен с вторым выходным выводом 10 для подключения трехфазной нагрузки, а к выходу второго аналогового перемножителя 6 подключен второй вход неинвертирующего сумматора 7, выход которого соединен с третьим выходным выводом 11 для подключения трехфазной нагрузки, дополнительно введенные блок 12 коррекции с двумя выходами, первый, второй и третий входы которого соединены, соответственно, с первым 9, вторым 10 и третьим 11 выходными выводами для подключения трехфазной нагрузки, а также первую 13 и вторую 14 схемы суммирования, певые входы которых соединены с выходом блока 8 преобразования частота-напряжение, при этом к первому выходу блока 12 коррекции подключен второй вход первой схемы суммирования 13, выход которой соединен с управляющим входом первого аналогового перемножителя 2, а к второму выходу блока 12 коррекции - второй вход второй схемы суммирования 14, выход которой соединен с управляющим входом второго аналогового перемножителя 6,Блок коррекции 12 выполнен из первого 15 и второго 16 дифференциальных интеграторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 12 коррекции, первого 17 и второго 18 сумматоров, первые входы которых соединены, соответственно, с вторым и третьим входами блока 12 коррекции, первого пикового детектора 19, вход которого соединен с первым входом блока 12 коррекции и вторыми входами первого 17 и второго 18 сумматоров, второго пикового детектора 20, включенного между выходом первого сумматора 17 и инвертирующим входом первого дифференциального интегратора 15, и третьего пикового детектора 21, включенного между выходом второго сумматора 18 и инвертирующим входом второго дифференциального интегратора 16, при этом неинвертирующие входы первого 15 и второго 16 дифференциальных интеграторов соединены с выходом первого пикового детектора 19.Устройство работает следующим образом.Первый интегратор 1, первый аналоговый перемножитель 2 и инвертирующий сумматор 3 образуют первый управляемый фазовращатель, входом которого является общая точка соединения первых входов интегратора 1 и сумматора 3, выходом - выход сумматора 3, а управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового пере- множителя 2,Второй интегратор 5, второй аналоговый перемножитель 6 и неинвертирующий сумматор 7 образуют второй управляемый фазовращатель, входом которого является общая точка соединения первых входов интегратора 5 и сумматора 7, выходом - выход сумматора 7, а управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового пере- множителя 6.При условии, что коэффициенты передачи сумматоров 3, 7 по первому и второму входам равны единице, а отношение коэффициентов передачи интеграторов 1, 5 по первому входу к их коэффициентам передачи по второму входу равно двум, управляемые фаэовращатели будут выполнять функцию всепропускающих фильтров первого порядка с передаточными функциями:Для обе щ (в) и рз( шеНию к вх обеспечить в мин АО = тм спечения фазовых щ ), инвариантных одной частоте 1, нео о всем диапазоне чапостоянство от сдвигов по отнобходимо тот от 1=ношения где Я 1(Я) и Яг(Я) - передаточные функциисоответственно первого и второго управляемых фазовращателей; т у 1= т 1/(П 11 Еу 1) и т у 2= т 2/(п 12 Еуг) - соответствующие управляемые постоянные времени;Т 1 И Тг - постоянные времЕни СООтветственно первого 1 и второго 5 интеграторов;п 11 и п 12 - масштабные множители соответственно первого 2 и второго 6 аналоговых перемножителей;Еу 1 и Еу 2 - управляющие напряжения соответствующих управляемых фильтров.При подаче на вход 4 устройства напряжения ех(т)= Оп 1 з 1 п в т с амплитудным значением Оп 1 и круговой частотой в = 2 1 т 1 на первом выходе 9 устанавливаются гармонические колебания е 1(тг= Цяп ь с нулевой начальной фазой, а на выходе блока 8 преобразования частота-напряжение - напряжение Е 0=Кчн 1, пропорциональное частоте 1 входного сигнала, где Кчн - коэффициент передачи блока 8 преобразования частота-напряжение,При отсутствии блока 12 коррекции управляющие напряжения Еу 1 и Еуг определяются следующими выражениями; Еу 1=К 11 Ео и Еу 2=К 12 Ео,гдЕ К 11 и К 12 - коэффициенты передачи по первому входу, соответственно, первой 13 и второй 14 схем суммирования,При заданном значении частоты входного сигнала 1=10, при равенстве коэффициентов К 11=К 12=К 1 и п 11=гпг=гп на втором 10 и третьем 11 выходных выводах устройства установятся гармонические колебания Ег(т).=ОЮП( Вт+ р 2)и ЕЗ(т)=-ОпвП ( МС++ уз) с фазовыми сдвигами р 2 = -120 эл. грд, (фаза В) и р з=+ 120 эл. град, (фаза С) и ри вы полнении следующих условий: 5 10 15 20 25/Еу, что обеспечивается с помощью блока 8 преобразования частота-напряжение.Однако в реальных преобразователях частота-напряжение зависимость управляющего напряжения Ео от частоты 1 имеет нелинейный характер, нельзя также считать линейными и аналоговые перемножители. Нелинейность используемых элементов и неидеальное согласование их характеристик приводит к возникновению нескомпенсированных (остаточных) фазовых погрешностей Аа и Лу, а, в конечном итоге, - к нарушению симметрии трехфазных выходных колебаний при перестройке частоты входного сигнала.Для устранения остаточных фазовых погрешностей служит блок 12 коррекции, который работает следующим образом.На первый, второй и третий входы блока 12 коррекции с выходов 9, 10 и 11 подаются соответствующие напряжения е 1(т), ег(т) и ез(т),образующие систему трехфазных колебаний.из напряжений е 1(т) и ег(1) на выходе первого сумматора 17 формируется синусоидальный сигнал е 41) = а и Оеп а т+ а 1 г Опзп(в 1-120 +. - Аа),где а 11 и а 12 - коэффициенты передачи первого сумматора 17, соответственно, по первому и второму входам.Из напряжений еф) и ез(т) на выходе второго сумматора 18 формируется синусоидальный сигнал е 5(т)= а 21 Озп в 1+ а 22 Оа п( в++ 1200 - Дуз ) гдЕ а 21 и а гг - кОЭффициЕнты пЕрЕдачи второго сумматора 18 соответственно по первому и второму входам.При а 11= а 1 г= а 21=а г 2= 1 амплитудные значения Еп 1 и Епг результирующих колебаний е 4(т) и е 5(т) определяются следующими выражениями На инвертирующие входы дифференциальных интеграторов 15 и 16 с выхода первого пикового детектора 19 подается напряжение Е 1, равное амплитудному значению О входного сигнала, на инвертирующий вход первого дифференциальногоинтегратора 15 - напряжение Е 2=Е 1 с выхода второго пикового детектора 20, а на инвертирующий вход второго дифференциального интегратора 16 - напряжение Ез= =Е с выхода третьего пикового детектора 5 21.При отсутствии фазовых погрешностей Лу 2 и Ьрз напряжения рассогласования О 1=Е 1 - Е 2 и О 2=Е 1 - Ез, являющиеся входными напряжениями, соответственно, пер вого 15 и второго 16 дифференциальных интеграторов, будут равны нулю, поэтому будут равны нулю и корректирующие напряжения ЕО и Ес, являющиеся выходными напряжениями дифференциальных интег раторов 15 и 16. В этом случае при равенстве коэффициентов К 11= К 21=1 схем суммирования 13 и 14 напряжения на их выходах, а, следовательно, управляющие напряжения Еу 1 и Еуг на входах соответст вующих управляемых фильтров будут равны напряжению ЕоПри возникновении фазовых погрешностей Ьр 2 или Лрз амплитудные значения Е 1 и Е 2 результирующих колебаний 25 ед(т) и е(т) уже не будут равны амплитудному значению Ов,Увеличение (уменьшение) фазового сдвига относительно номинального значения рс равного 120 эл, град., приводит к 30 уменьшению (увеличению) соответствующих амплитудных значений Е и напряжений на ин верти рующих входах дифференциальных интеграторов 15 и 16.Усиленные напряжения рассогласова ния, величина и полярность которых определяются величиной и знаком фазовых погрешностей, являются корректирующими напряжениями Екали Екг.На выходе первого управляемого фа зовращателя формируется фазовый сдвиг щ(м), определяемый следующим выражением: 1 45 щ(в) = - 2 агст 9 2 л 1 а на выходе второго управляемого фазовращателя - фазовый сдвиг50 срз (в ) = - л - 2 агсс 92 л 1 Наличие интеграторов 15 и 16 дел систему регулирования астатической, в торой при возникновении фазовых погр настей корректирующие сигналы Ек 1 и будут изменяться до тех пор, пока статико- ешЕК 2 ческие ошибки (фазовые погрешности Л 2 и Лрз ) не станут равными нулю.Технико-экономический эффект заключается в том, что введение блока коррекции позволяет устранить остаточные фазовые погрешности и сохранить симметричную систему трехфазных колебаний в широком диапазоне входных частот,Формула изобретения 1. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий первый интегратор с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен первый аналоговый перемножитель, инвертирующий сумматор, первый вход которого, а также первый вход первого интегратора соединены с входным выводом для подключения однофазного источника, второй интегратор с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен второй аналоговый перемножитель, неинвертирующий сумматор, первый вход которого, а также первый вход второго интегратора соединены с входным выводом, блок преобразования частота-напряжение, вход которого соединен с входным выводом, который в свою очередь соединен с первым из трех выходных выводов для подключения трехфазной нагрузки, причем к выходу первого аналогового перемножителя подключен второй вход ин верти рующего сумматора, выход которого соединен с вторым выходным выводом, а к выходу второго аналогового перемножителя подключен второй вход неинвертирующего сумматора, выход которого соединен с третьим выходным выводом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности формирования фазовых сдвигов, он дополнительно снабжен блоком коррекции с двумя выходами, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходными выводами, а также первой и второй схемами суммирования, первые входы которых соединены с выходом блока преобразования частота-напряжение, при этом к первому выходу блока коррекции подключен второй вход первой схемы суммирования, выход которой соединен с управляющим входом первого аналогового перемножителя, а к второму входу блока коррекции - второй вход второй схемы суммирования, выход которой соединен с управляющим входом второго аналогового перемножителя,2. Преобразователь по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок коррекции выполнен из первого и второго дифференциальных интеграторов, выходы которых соединены со10 1803955 20 25 30 35 40 45 50 Составитель Л,МасленниковаТехред М.Моргентал Корректор П. Гереши Редактор Т.Куркова Зг (аз 1059 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.Гагарина, 101 ответственно с первым и вторым выходами блока коррекции, первого и второго сумматоров, первые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока коррекции, первого пикового детекто ра, вход которого соединен с первым входом блока коррекции и вторыми входами первого и второго сумматоров, второго пикового детектора, включенного между выходом первого сумматора и инвертирующим входом первого дифференциального интегратора, и третьего пикового детектора, включенного между выходом второго сумматора и инвертирующим входом второго дифференциального интегратора, при этом неинвертирующие входы первого и второго дифференциальных интеграторов соединены с выходом первого пикового детектора.