Устройство для формирования -фазной системы напряжений

(57)нике бретение относится к зле жет быть использовано для роте пра 11-9 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИНИЯ М-ФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАП ления преобразователями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 напряжение - частота, счетчик 2 и дешифратор 3, Выходы реверсивных счетчиков 4, 5 соединены с цифрофункциональным генератором 6, выходы которого соединены с блоком 7 сумматоров. За счет введения в состав цифрофункционального генератора 6, делителя 11 напряжения и четырех формирователей 13 в виде цифроаналоговых преобразователей обеспечивается строго симметричная система напряжений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления полупроводниковыми преобразователями, и может быть использовано в системах электропитания или электроавтоматике для преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное, в полупроводниковых преобразователях частоты для многофазного асинхронного электропривода.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования симметричной в-фазной системы напряжений,На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, варианты исполнения; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства для формирования шестифазной системы напряжений (в=6, п=4).Устройство для формирования в-фазной системы напряжений (фиг. 1, 2) содержит преобразователь напряжение - частота : (ПНЧ) 1, первый счетчик 2, первый дешифратор 3, соединенные последовательно. Выходы первого дешифратора 3, число которых равно двум, соединены с входами первого реверсивного счетчика 4 и входами второго реверсивного счетчика 5. Выходы первого реверсивного счетчика 4 соединены с первыми кодовыми входами (К) цифрофункционального генератора (ЦФГ) 6. Выходы второго реверсивного счетчика 5 соединены с вторым кодовым входом (К) ЦФГ 6. Выходы ЦФГ 6 соединены с одноименными входами блока 7 сумматоров, вы;ходы которого с помощью ключей 8 соединены с суммирующими точками фаз А 2. Управляющие цепи ключей 8 соединены с выходами второго дешифратора 9, который входами через второй счетчик 10 связан с выходом первого счетчика 2. ЦФГ 6 содержит делитель напряжения (ДН) 11, выполненный на резисторах 12, имеющий первый, второй входы напряжения и выход, четыре формирователя 13 в виде цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), каждый из которых имеет первый, второй входы напряжения, кодовый вход и выход. Кодо. вые входы ЦАП и ЦАПь соединены с первыми кодовым входом К,ЦФГ 6. Кодовые входы ЦАГ 1, ЦАП, ЦАП соединены с вторым кодовым входом К,ЦФГ 6. Первые входы напряжения ЦАП, ЦАП, ЦАПк соединены с первым входом напряжения ДН 11 и ЦФГ 6, Первые входы напряжения ЦАПз, ЦАП. и второй вход напряжения ЦАП; соединены с вторым входом напряжения ДН 11 и ЦФГ 6. Первый вход напряжения ДН 11, выходы ЦАП ЦАПъ второй вход напряжения ДН 11, входы ЦАП;ь ЦАП, ЦАПк соответственно являются первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым выходами ЦФГ 6, которые соединены с одноименными входами блока 7 сумматоров (БС). БС 7 напряжения (фиг. 1) выполненна и двухвходовых сумматорах 14 напряжения. Первые входы сумматоров напряжения, имеющих номера от 1 до гп/2 и от гп/2+ до в соответственно, соединены с первым и четвертым входами БС 7, Вторые входы сумматоров напряжения, имеющие нечетный номер от 1 до в/2 и от в/2+1 до гп соответственно соединены с вторым и шестым входами БС 7. Вторые входы сум О маторов напряжения, имеющие четный номер от 1 до ги/2 и от ги/2+2 до ги соответственно, соединены с третьим и пятым входами БС 7. Сумматоры 14 напряжения выполнены с коэффициентами передачи по первому и второму входу, определяемыми выражениями: для сумматоров напряжения, имеющих номер 1 и 1+в/2:К,= зи л/гп;2 п - 2п+20К= яп л/в 2 и+1 для сумматоров напряжения, имеющих номер от 2 до в/2 соответственно и на в/2 больше:К,= 2 Ып- 1)лв30К эи -- эи2 и - 2 л ( - 1)лп вгде 2(в/2; - номер сумматора напряния;в - число формируемых фаз; п - число ступеней напряжения на участке;л = 3,1440 БС напряжения 7 (фиг. 2) выполнен надвухвходовых сумматорах 14 напряжения.Первые и вторые входы сумматоров напряжения, имеющие номера 1 и 1+ги/2, соединены с седьмым входом БС 7. Первые входы сумматоров напряжения, имеющих номер от 2 до в/2 и от 2+в/2 до в, соединены соответственно с первым и четвертым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения 4, имеющих четный номер от 2 до гп/2 - 1 и от номера в/2+3 до в, соединены соответственно с вторым и шестым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения 14, имеющих нечетный номер от 3 до в/2 и от в/2+2 до в - 1, соединены соответственно с третьим и пятым входами БС 7,55 Сумматоры 14 напряжения выполнены скоэффициентами передачи по первому и второму входам, определяемыми выражением для сумматоров напряжения номер 1;30 К= О, К 2= 2(яи в )й п - 12 гп п для сумматоров напряжения 1+ги/2, К, =0; для сумматоров напряжения, имеющих четные номера от 2 до гп/2 - 1 и соответственноги/2+1 большие: К 2= 2/вв -.Г в "- - 5 п Г в "-у ( +1)л ( - 1)л и - 1 для сумматоров напряжения, имеющих нечетные номера от 3 до ги/2 и соответственнона ги/2 - 1 большие: К= 21 з 1 п " - з 1 и "-л ( - 2)л,2 е 21 М где 2гп/2,- номер сумматора напряжения;ги - число формируемых фаз; и - число ступеней напряжения на участке л/ги;л = 3,14Устройство работает следующим образом.ПНЧ 1 преобразует напряжение .1; в регулярную последовательность импульсов с частотой, пропорциональной сигналу задания Ц и равной1= 2 ги и 4 в .,где гп - число формируемых фаз;и - число ступеней напряжения для аппроксимации синусоиды на участке л/гп;вв. - частота выходного напряжения.С выхода ПНЧ 1 импульсы поступают на вход первого счетчика 2, число состояний которого равно и. С выхода первого счетчика 2 сигнал через первый дешифратор 3 (фиг. 3) поступает на входы первого 4 и второго 5 реверсивных счетчиков, которые вырабатывают коды, необходимые для формирования отдельных участков синусоиды. Сформированные счетчиками 4, 5 коды поступают соответственно на первый К и второй К кодовые входы ЦФГ 6. На первый а и второй а входы напряжения ЦФГ 6 поступает напряжение Г)м, которое задает величину выходного напряжения, на выходах ЦФГ 6 имеем относительно общей точки устройства:выход 15 - постоянное напряжение11амплитудой 5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 выходы 16, 17 квазитреугольные напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности;выходы 18, 19 - квазитреугольные напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности, сдвинутые на фазовый угол л/ги по отношению к напряжениям на выходах 16, 17;выход 20 - двухполярное квазитреугольное напряжение, совпадающее по фазе с напряжениями на выходах 18, 19;выход 21 - постоянное отрицательное напряжение.Полученные сигналы с выходов ЦФГ 6 поступают на одноименные входы блока сумматоров БС 7. При этом на одном из входов каждого из сумматоров напряжения 14 поступает постоянное напряжение, а на другой квазитреугольное.Каждый из сумматоров 14 напряжения (фиг. 1) от номера 1 до ги/2 вырабатывает свой участок диапазона напряжения синусоиды от + Ьч з 1 п л до(а - 1) + Ь.з 1 и - ", где а - номер диапазона напряалгпжения, общее число которых гп/2; аппроксимированной синусоиды длительностью 2%- и с частотой гивы Сумматоры напряжегиния от номера ги/2+1 до гп вырабатывают участки диапазонов напряжения от(а - 1) 2 л- 1 Л.Мп л до - Г 1 цз 1 п. Таким обИ ФИразом, для формирования положительны.; и отрицательных значений напряжений каждой фазы используются одни и те же сумматоры напряжения, что позволяет получить симметричную систему напряжения с чи лом фаз ги 2 (256, а также симметричпьц системы напряжений с нечетным числом фаз.Блок сумматоров напряжения (фиг. 2) формирует участки аппроксимируемой синусоиды, необходимые для формирования двух невзаимосвязанных систем напряжения с нечетным числом фаз, сдвинутых относитель. но друг друга на фазовый угол - , где ги -Юнечетное число. Поэтому эти две системы образуют в целом систему напряжений с четным числом фаз. Сумматоры напряжения от номера 1 до 1+вырабатывают двухполярное квазитреугольное напряжение, сдвинутое относительно друг друга на фазовый угол - где ги - нечетное число. Суммато. ры напряжения от номера 2 до - и от номеЯ 1г.ра 2+до гп разбиты на две группы, имеющие четный и нечетный номер. Г 1 ри этом сумматоры напряжения, имеющие четный номер, используются для формирования одной системы с нечетным числом фаз,и+1 2 п2 п 2 п+1- О ип - 1 и - 1 Сч 1 и - 1 1 О ппСчр 1 О ииип - 2 Счр 2 пП р и м е ч а н и е; п - число стгпеней напряжений на участке 7/пг. Формула изобретения а другой, сдвинутой относительно первой системы на фазовый угол, используются сумматоры с нечетным номером.Рассмотрим формирование одной из систем с нечетным числом фаз, например с использованием сумматоров напряжения, имеющих четный номер. Первая группа сумматоров в диапазоне номеров от 2 до - форгимирует напряжение в диапазонах от2 а - 3 2 а - 110 +1.)мв"и)ч до +11 мз 1 п)л где2 гг 2 тиа - номер диапазона 1 сумматора напря. жения в группе), общее число которых в положительной области значений равно -- где гп - нечетное число. Другая 15 группа в диапазоне номеров от 2+ - до гпФИ2 Использование предлагаемого устройства для формирования гп-фазной системы напряжений позволяет получать строго симметричные системы напряжений с числом фаз гпФ 2 ь (256, Это достигается введе нием в состав ЦФГ делителя напряжения и выполнением ЦФГ на четырех формирователях в виде ЦАП, Так как для формирования положительной полуволны синусоиды используется один и тот же элемент, что 4 О характерно и для формирования отрицательных полуволн синусоиды, то полученная система напряжений является строго симметричной как в общем, так и в частности, т.е. при рассмотрении ее, как совокупности К пг-фазных систем с нечетным чис лом фаз.За счет выполнения ЦФГ на пяти формирователях с соответствующими коэффициентами передачи сумматоров напряжения обеспечивается сокращение числа ключевых элементов. В результате этого для формирования гп-фазной системы напряжений с нечетным числом фаз используют гп ключей (фиг. 2), а не 2 гп (фиг, 1), где пг - нечетноечисло,1. Устройство для формирования гп-фазной системы напряжений, содержащее преформирует участки синусоиды в тех же диапазонах, но отрицательной полярности. Сигналы с выходов БС 7 поступают к суммирующим точкам фаз АХ через соответствующие ключи 10 в заданной последовательности, которая обеспечивается порядком подачи управляющих сигналов с выходов второго дешифратора 11, причем заданная последовательность обеспечивается при помощи второго счетчика 12, имеющего гп состояний и состояние которого определяется последовательностью импульсов, поступающих с выхода первого счетчика 2. Перед началом работы счетчики 2, 4, 5, 12 необходимо установить в начальное состояние согласно таблице: образователь напряжение - частота, первый счетчик, первый дешифратор, соединенные последовательно, второй дешифратор, входы которого связаны через второй счетчик с выходом первого счетчика, выходы - с управляющими цепями ключей, цифрофункциональный генератор двухфазного квази- треугольного напряжения, выполненный на формирователях в виде цифроаналоговых преобразователей, каждый из которых имеет первый и второй входы напряжения и кодовый вход, цифрофункциональный генератор имеет первый и второй кодовые входы, первый и второй входы напряжения, первый и второй реверсивные счетчики, входы которых соединены с выходами первого дешифратора, а выходы - соответственно с первым и вторым кодовыми входами цифрофункционального генератора, блок сумматоров напряжения, входы которого соединены с входами цифрофункционального генератора, а выходы - через ключи с суммирук)щими точками фаз, отличаюигееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования симметричной гп-фазной системы напряжений, цифрофункциональный генератор дополнительно снабжен делителем напряжения на две равные части, имеющим первый и второй входы напряжения, и выполнен нЙ четырех формирователях, приэтом кодовые входы первого, третьего и второго, четвертого формирователей соединены соответственно с первым и вторым кодовыми входами цифрофункционального генератора, первый вход делителя напряжения соединен с первым входом напряжения цифрофункционального генератора и пер. выми входами напряжения первого, второго формирователей, второй вход делителя напряжения соединен с вторым входом напряжения цифрофункционального генератора и с первыми входами напряжения третьего, четвертого формирователей. выход делителя напряжения через общую точку устройства связан с вторыми входами формирователей, причем первый и второй входы напряжения делителя напряжения и выходы формирователей являются входами цифрофункционального генератора.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции за счет уменьшения числа клю евых элементов, цифрофункциональный генератор снабжен пятым формирователем, при этом кодовый вход пятого формирователя соединен с вторым кодовым входом цифрофункционального генератора, первый и второй входы напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами напряжения делителя напряжения, и его выход является одним из выходов цифрофункционального генератора.Редактор Н. Швыдкая Техр Заказ 2879/51 Тира ВНИИПИ Государственного комит 113035, Москва, Ж -Производственно-полиграфическо