Устройство для формирования -фазного квазисинусоидального напряжения с нечетным числом фаз

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 22 0 А сЮ 4 Н 02 М 1/О ВО:СОВИ ЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСК Ю.В 8. 8) 4483 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО(57) Изобретение используется дляпреобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное многофазное напряжение с нечетным числофаз. Цель - улучшение качества выходного напряжения и упрощение устройства. Преобразователь напряжение - частота (ПНЧ) 1 подает импул сы на счетчик 2. Введение реверсивных счетчиков (РС) 4-6 двоичного кода, формирователей (Ф) 7-9, причемФ 7 выполнен на операционном усилителе (ОУ) 14 задатчика 1 О уровня постоянного напряжения позволяет получать свои участки напряжений аппроксимированной синусоиды. В устройстве сокращены диапазоны участков формируемой синусоиды, т,е. каждый Ф 8и 9, кроме Ф 7, формирует два разнополярных диапазона уровней напряжения, которые не формируют другие формирователи. Благодаря тому, что формирование выходного напряжения осуществляется одновременно и в одинаковых условиях, т.еиз сигналов,сформированных каждым РС 4-6,применением ОУ 14, формируются симметричные разнополярные напряжения,что улучшает качество выходного напряжения, Применение РС 4-6 позволяет сократить число транзисторных ключей, что упрощает устройство. 5 ил.. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания или электро- автоматики для преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное многофазное напряжение с нечетным числом фаз, в полупроводниковых преобразователях частоты для многоФазного асинхронного электропривода с нечетным числом фаз.Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения и упрощение устройства. На фиг.1 изображена функциональная схема устройства," на фиг.2 принципиальная электрическая схема формирователя с первым порядковым номером; на фиг.З - принципиальная электрическая схема второго и всех последующих формирователей; Фиг.4 и 5 - временные диаграммы, поясняющие. принцип работы устройства на примере формирования пятиФазного кваэисинусоидального напряжения.Устройство формирования квазисинусоидального многофазного напряжения с нечетным числом фаэ (фиг.1) содержит последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота (ПНЧ) 1, первый счетчик 2, первый дешифратор 3. Выходы первого дешифратора 3 соединены с входами реверсивных двоичных счетчиков 4 - 6, Выходы первого реверсивного двоичного счетчика 4 соединены с кодовыми входами первого формирователя 7. Выходы второго реверсивного двоичного счетчика 5 подключены к кодовым вхо- дам формирователей 8 с четным порядковым номером, Выходы третьего реверсивного счетчика 6 подключены к кодовым входамформирователей 9 с нечетным порядковым номером, кроме первого. Количество формирователей зависит от числа фаз ш формируемогов+1напряжения и равно -- . Например, для пятифазной системы число формирователей равно 3. Задатчики напряжения 10, количество которых равно количеству формирователей, соединены Соответственно с входами постоянного напряжения формирователей 7 - 9.Выходы Формирователей 7 - 9 подключены к суммирующей точке каждой фазы через соответствующие ключи управляющие цепи которых подключены 25 30 35 4 О 45 1 О к выходам второго дешифратора 12. Второй дешифратор 12 через второй счетчик 13 соединен с первым счетчиком 2, Количество ключей (11) в каждой Фазе равно ш, а общее число равно шФормирователь 7 (с первым порядковым номером, фиг.2) содержит операционный усилитель 14. К выходу и к инвертирующему входу операционного усилителя 14 подключен резистор 15 обратной связи. К прямому входу операционного усилителя 14 подключен балансировочный резистор 16, два других вывода которого подключены к входам постоянного напряжения Формирователя 7, к которым через суммирующийрезистор 17 (и-) подключены такжецепочка 18 из последовательно соединенных транзисторных ключей 19,управляющие входы которых являютсякодовыми входами формирователя 7, и весовых резисторов 20. Точка соединения суммирующего 17 и весовых 20 резисторов подключена через входной резистор 21 к инвертирующему входу усилителя 14, а другой конец суммирующего резистора 17 соединен с общей точкой устройства.Каждый из формирователей 8 и 9 (Фиг,З) содержит два операционных усилителя 22 и 23, последние выполняют функцию инвертирующих усилителей с единичным усилением. Резисторы 24 и 25 обратной связи соответственно подключены к выходам и к инвертирующим входам операционных усилителей 22 и 23. Инверсные входы операционных усилителей 22 и 23 через входные резисторы 26 и 27 подключены к входам постоянного напряжения формирователей 8 и 9, к которым через суммирующий резистор 28 подключены также и цепочек 29 из последовательно соединенных транзисторных ключей 30, управляющие входы которых являются кодовыми входами Формирователей 8 и 9 и весовых резисторов 31. Точка соединения суммирующего 28 и весовых 31 резисторов подключена к прямым входам усилителей 22 и 23 и к общей точке устройства. Устройство работает аледуюппщ образом.Преобразователь напряжение - частота 1 преобразует напряжение Б в последовательность импульсов с частотой, пропорциональной сигналу за 1220071дания Б и равной Г = щ.п Г ых (Бфиг.4), где щ - число формируемыхфаэ, п - число ступенек напряжения для аппроксимации синусоида наЯсучастке --- Е - частота выходнощ 1 ьыхго напряжения. С выхода преобразователя напряжение - частота 111 импульсы поступают на вход счетчика 2, число состояний которого равно гг. С выхода счетчика 2 сигналычерез дешифратор 3 (Б, фиг.4) поступают на вход +1 и -1 реверсивныхсчетчиков двоичного кода 4 - 6, которые вырабатывают двоичные коды отдельных участков синусоиды. С выходов счетчиков 4 - 6 двоичные кодыпоступают на входы формирователей7 - 9, на которые поступают также напряжения от задатчиков 10 уровня постоянного напряжения, по величине которых определяют амплитуду выходногонапряжения устройства. Каждый из Формирователей 7 - 9 вырабатывает своидиапазоны участков напряжений аппроксимированной синусоиды длительностью2в . -- и с частотой щг:щЬихСледует отметить, что многофазныесистемы симметричного синусоидального напряжения с нечетным числом Фазхарактеризуются наличием в каждыймомент времени только одного значения напряжения каждой фазы в диапа 2 н 2,зонах от -Ч я 1 п -- до Ч зт.п -- ;4 щ4 щот Ч з 1 п -- до Ч ятп -- ; от4 тп щ 4 тп 12 х 67,-Ч з 1 п ----до -Ч зп -- ,пг 4 щ п 1 4 тп где Чпг - максимальное (амплитудное)значение выходного напряжения, т.е.общее число диапазонов равно числуфаз щ и указанные диапазоны, кромепервого, имеют одинаковые по абсолютной величине уровни напряжения и отличаются только знаком Ч , Исходяиз этого, в устройстве сокращены .диапазоны участков формируемой сину-.соиды, т.е, каждый формирователь,.кроме первого, формирует два определенных раэнополярных диапазонауровней напряжения, которые не Формируют другие формирователи.формирователь напряжения 7 выра -батывает (Бу, фиг.4) участки диапа 5 2 изона напряжения от -Ч ят.п вдои 4 щлЧ зтп -- ; Формирователь 8 (ьп 1 4 щ Вфиг.2) вырабатывает два диапазона 10 участков напряжений: выход 121 - от2 х 6 фЧ я 1 п -- до Ч ят.п -- ; выход 131 -щ 4 щ пг 4 щ27 х бпот -Ч ят.п -- до -Ч з 1 п -- ; Фор 4 щ гп 4 щ 15 мирователь 9 (Б , фиг.4) вырабатывает два диапазона напряжения: выход6 н, 1041 - от Ч ятп -до Ч зхп -- 1ь 4 щ гп 4 щ6 хвыход 5 - от -Ч ят.п -до 20 4 щ10 п л -1-Ч ят.п ,формирователь -- г выл 4 тп " 2рабатывает два диапазона участков напряжения: выход25-Ч я 1 п -- . Указанные участки диапаэонов ступенчатого напряжения с выходов всех формирователей 7,8,9подаются к суммирующим точкам 1М(П фиг.5). Через соответствующие45 ключи 11 в заданной последовательности, которая обеспечивается порядком подачи управляющего сигнала с выходов дешифратора 12 Ш фиг,5),число которых равно щ , причем задан,2"50 ная последовательность обеспечивается при помощи счетчика 13, имеющего число состояний щ , и состояниекоторого определяется последовательностью импульсов, поступающих с выхо 55 да счетчика 2 (Б, Фиг.5), Перед началом работы устройства в счетчиках2,4,5,6 и 13 необходимо установитьначальные условия, 122 О(П 1Таким образом, благодаря тому, что формирование выходного напряжения обеих полярностей осуществляется одновременно и в одинаковых условиях, т.е. иэ сигналов, сформированных каждым реверсивным счетчиком двоичного кода, посредством применения операционных усилителей, выполняющих функции инвертирующих усилителей 10 с единичным усилением, подключенных к выводам реверсивных счетчиков, Формируются симметричные разнополярные напряжения, достигается улучшение качества и симметрии выходного напряжения.Применение реверсивных счетчиков двоичного кода позволяет сократить число транзисторных ключей и резисторов, т.е, достичь упрощения устрой ства.Формула изобретенияУстройство для формирования гп-фаз ного квазисинусоидального напряжения с нечетным числом Фаэ, содержащее последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота, первый счетчик и первый дешифратор, (ш+1)/2 З 0 формирователей, каждый из которых включает (и) цепочку из последовательно соединенных транзисторных ключей, управляющие входы которых являются кодовыми входами З 5 Формирователей, и весовых резисторов, подключенных через суммирующий резистор к входам постоягп ого напряжения формирователя, где и - число ступенек напряжения для апп- ц роксимации синусоиды на участке27/ш, причем входы постоянного на - пряжения каждого формирователя связаны с индивидуальным эадатчиком напряжения, а выход каждого Форми рователя подключен к суммирующей точке каждой Фазы через ш управляемых ключей, управляющие цепи которых связаны с выходом второго дешифрато ка двоичного кода - к входам Формирователей с ным порядковым номером, первого. кодовымнечеткроме ра, вход которого связан с первымсчетчиком через второй счетчик, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью улучшения качества выходногонапряжения и упрощения устройства,оно снабжено тремя реверсивнымисчетчиками двоичного кода, формирователь с первым порядковым номером выполнен на операционном усилителе, прямой вход которого черезбалансировочный резистор подключенк входам постоянного напряжения формирователя, один из которых соединенс общей точкой устройства, а инвертирующий вход через входной резистор подключен к точке соединениясуммирующего и весовых резисторов ичерез резистор обратной связи - квыходу операционного усилителя,остальные (тп) формирователи выполнены каждый с дополнительной цепочкой из последовательно соединенныхтранзисторных ключей и весовых резисторов и на двух операционныхусилителях, прямые входы которыхподключены к точке соединения суммирующего и весовых резисторов соединенной с общей точкой устройства, аинвертирующие входы через соответствующий входной резистор подключены к входам постоянного напряженияФормирователя и через соответствующий резистор обратной связи - к своему вьгходу, причем входы реверсивных счетчиков двоичного кода подключены к выходам первого дешифратора,выходы первого реверсивного счетчика двоичного кода подключены к кодовым входам формирователя с первымпорядковым номером, выходы второгореверсивного счетчика двоичного кода - к кодовым входам формирователейсчетным порядковым номером, а выходы третьего реьерсивного счетчи 122007 31220071 Вви ЙЦ ОВ 86 Х б 8 ых ж б 31 сно илиал ППП 8 ыхЮЮ) ,4 шп 2) ,ф ЫЮ) 4 фЗ ДШ 1(Ф) Вх аС 3 ЗгО П 3Вхд ГФ 3 Вх УИ 3 Вх//ГЯ Выхп П 3 Явц 1(ГВ каз 1320/57 атент", г, Ужгород,Проектная,