Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 799 А 1 я)5 Н 02 01 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОП СТВУ СВИДЕ АВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1432693, кл. Н 02 М 5/02, 1988.Авторское свидетельство СССР М 1674332, кл, Н 02 М 5/16. 1989.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления вентильных электроприводов. Цель изобретения - обеспечение регулировок фазовых сдвигов выходных колебаний при сохранении стабильных амплитуд на выходах преобразователя. Устройство включает два интегратора 1, 2, одни входы которых соединены с входным 7 и выходным 11 выводами, а также с входом блока 5 преобразователя "частота-напряжение" и первыми входами соответственно инвертирующего 6 и неинвертирующего 10 сумматоров, выходы которых соединены соответственно с выходными выводами 12, 13, Выход блока 5 через потенциометры 8, 9 соединен соответственно с управляющими входами аналоговых перемножителей 3, 4, включенных между выходами и другими входами соответствующих интеграторов, Выходы аналоговых перемножителей 3, 4 соединены с вторыми входами соответствующих сумматоров 6, 10. Указанное выполнение устройства позволяет скомпенсировать погрешности, вызванные разбросом параметров силовой схемы устройства, и ускорить его настройку, При этом постоянство фазовых сдвигов обеспечивается независимо от входной частоты, 1 ил,= А зп( ис+ р),Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления вентильных элекгроприводов.Известен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий два последовательно соединенныхуправляемых фэзовращателя и блок преобразования период-напряжение, выход которого соедИ- нен с управляющими входами фазоврэщателей, э вход - с входным выводом преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, первый, второй и третий выходные выводы которого соединены соответственно с входным выводом преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, с выходом первого управляемого фазовращателя и с выходом второго управляемого фазовращателя, при этом вход первого управляемого фазовращателя соединен с входным выводом преобразователя однофазного напряжения в трехфазное,Преобразователь позволяет получить на своих выводах симметричнуютрехфазную систему гармонических колебаний; Изменяя параметры управляемых фазовращателей,можно регулировать фазовые сдвиги на втором и третьем выходных выводах относительно их номинальных значений у)2 о = -120 эл. град. и р зо = -240 эл, град.Однако изменение номинального значения фазового сдвига в первом фазовращателе неизбежно приводит и к изменению фазового сдвига на выходе второго управляемого фазовращателя, то есть на третьем выходе преобразователя. Таким образом в преобразователе не обеспечиваются независимые регулировки фазовых сдвигов относительно их номинальных значений, что является определенным недостатком, поскольку усложняег настройку преобразователя.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь однофазнсго напряжения в трехфазное, содержащий однофазный задающий генератор, сумматор с двумя входами, блок преобразования частота-напряжение, первый интегратор с двумя входами, второй интегратор с одним входом, первый и второй аналоговые перемножители и блок преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходными выводами, а выход однофазого задающего генератора соединен с перв 1 м входом сумматора и с входом блока преобразования частота-напряжение, выход которого соединен с управляющим входом первого анало 30 35 40 45 50 55,гового перемножителя, выходом соединен ного с первым входом первого интегратора, выход которого соединен с входом первого аналогового перемножителя, причем выход сумматора соединен с входом второго аналогового перемножителя, управляющий вход которого соединен с выходом блока преобразования частота-напряжение, а выход - с вторым входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом блока преобразования фаз, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и с вторым входсм сумматора.Система трехфазных напряжений на выходах преобразователя однофазного напряжения в трехфазное получается в блоке преобразования фаз путем геометрического суммирования в требуемых пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений, поступающих на входы блока преобразования фаз,Принцип преобразования заключается в том, что сумма двух синусоидальных величин с одной и той же частотой и является также синусоидэльной величиной с той же частотой А 1 з 1 п( и 1+ 1) + А 2 3 п(м 1+гр 2)= А 1А 1 +2 Ад 2 соя(р 2 - р 1 1997А 1 зпО 1 + А 2 з 1 пр 2 А 1 со 301 + А 2 созб 2 А 1 и А 2 - амплитудные значения входных колебаний;21 и ф 2 - начальные фазы входныхколебаний;А и р - амплитуда и начальная фазарезультирующего сигнала,Часто возникает необходимость производить подстройку фазовых сдвигов р результирующих колебаний относительно ихноминальных значений уЪ = + 120 эл, град.Это легко осуществить с помощью амплитудных значений А 1 и А 2 ортогональныхсигналов, Однако изменение амплитуд А 1и А 2 неизбежно приведет к изменению амплитуды А результирующего колебания,Таким образом изменение фазовыхсдвигов даже в небольших пределах относительно их номинальных значений приводитк изменению амплитуды формируемого сигнала, что является недостатком данногопреобразователяЮф 1(З) -Цель изобретения - обеспечение регулировок фазовых сдвигов выходных колебаний при сохранении стабильных амплитуд на выходах преобразователя, Поставленная цель достигается тем, что преобразователь однофазногс напряжения в трехфазное. содержащий первый интегратор с двумя входами, второй интегратор с одним входом, первый и второй аналоговые перемножители, блок преобразования частота-напряжение и инвертирующий сумматор с двумя входами, первый вход которого и вход блока преобразования частота-напряжение соединены с входным выводом для подключения источника однофазного напряжения, причем между выходом первого интегратора и его первым входом включен первый аналоговый перемножитель, дополнительно снабжен первым и вторым потенциометрами, включенными между выходом блока преобразования частота-напряжение и управляющими входами соответственно первого и второго аналоговых перемножителей, а также неинвертирующим сумматором с двумя входами, при этом второй интегратор снабжен вторым дополнительным входом, который соединен с первым входом неинвертирующего сумматора, с вторым входом первого интегратора, входным выводом и первым выходным выволом преобразователя, второй и третий выходные выводы которого соединены соответственно с выходами инвертирующего и неинвертирующего сумматоров, при этом к выходам первого и второго аналоговых перемножителей подключены вторые входы соответственно инвертирующего и неинвертирующегс сумматоров, а между выходом второго интегратора и его первым входом включен второй аналоговый пере- множитель,На чертеже представлена функциональная схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное,Преобразователь содержит первый интегратор 1 с двумя входами, второй интегратор 2 с одним входом, первый 3 и второй 4 аналоговые перемножители, блок 5 преобразования частота-напряжение и инвертирующий сумматор 6 с двумя входами, первый вход которого и вход блока 5 преобразования частота-напряжение соединены с входным выводом 7 для подключения источника однофазного напряжения, причем между выходом первого интегратора 1 и его первым входом включен первый аналоговый перемножитель 3, Преобразователь также снабжен первым 8 и вторым 9 потенциометрами, включенными между выходом блока 5 преобразования частота-напряже 30 35 40 50 ние и управляющими входами соответст. веннс первого 3 и второго 4 ачалоговых перемножителей, а также неинвертирующим сумматором 10 с двумя входами. При этом второй интегратор 2 выполнен с вторым дополнительным входом, который соединен с первым входом неинвертирующего сумматора 10, с вторым входом первого интегратора 1, входным выводом 7 и первым выходным выводом 11 преобразователя, второй 12 и третий 13 выходные выводы которого соединены соответственно с выходами инвертирующего 6 и неинвертирующегс 10 сумматоров. При этом к выходам первого 3 и второго 4 аналоговых перемножителей подключены вторые входы соответственно инвертирующего б и неинвертирующегс 10 сумматоров, а между выходом второго интегратора 2 и его первым входом включен второй аналоговый перемножитель 4.Устройство работает следующим образом,На первый вход инвертирующего интегратора 1 поступает напряжение евх(т) с входного вывода 7, а на второй вход - напряжение Оф 1 с выхода первого аналогового перемнокителя 3, Выходное напряжение интегратора 1 описывается высажением Ои 1(Я) = - Евх(Я) + 5 Оф 1(Я) где К 11 и К 12 - коэффициенты передачи интегратора 1 по первому и второму входам соответственно;Я - комплексная переменная;Евх(5), Оф 1(Я) - изображения напряжений на первом и втором входах интегратора.На сигнальный вход первого аналогового перемножителя 3 поступает напряжение Ои 15) с выхода интегратора 1, а на управляющий вход - напряжение Еу 1, с выхода первого потен циометра 8. В ыходное напряжение первого аналогового перемножителя 3 описывается выражением где гп 1 - коэффициент передачи первого аналогового перемножителя 3.Первый интегратор 1 и первый аналоговый перемножитель 3 образуют первый управляемый фильтр нижних частот, передаточная функция которого описывается вы ражением1758799 напряжение второго аналогового перемножителя 4 описывается выражением где Кф 1 = К 11/К 12; Тф 1 =- 1/К 12: ОфФ) =- гп 2 Еу 2 Ои 2(З),т у 1 = Тф 1/гпЕу 1 5На первый вход инвертирующего сумматора 6 поступает напряжение Евх, а на второй - напряжение Оф 1(Я) с выхода первого управляемого фильтра нижних частот, которое описывается следующим выражением 10 где в 2 - коэффициент передачи второго аналогового перемножителя 4.Второй интегратор 2 и второй аналоговый перемножитель 4 образуют второй управляемый фильтр нижних частот, передаточная функция которого описывается выражением Оф 1(Я) = -Кф 1/(ту 1 3+ 1)Евх(Я). Кф 2 Первый управляемый фильтр нижних частот и инвертирующий сумматор 6 обра зуют первый управляемый фазовращатель, выходное напряжение которого описывается вы ажением В/ф 2(Я) 1 + ЯТу 2 где Кф 2 = К 21/К 22; Тф 2 = 1/К 22: рЕ 2(5)= П 11 Евх(Я)+П 12 Оф 1= 20 Т у 2 = Тф 2/л 12 Е- П 11 - п 12 ( ) Евх(Я) Кф 1 Ту 13 + 1эффициенты переда мматора 6 по перв оответствен но.= 1 и и 12 = 2 первый атель будет иметь и ию всепропускаю порядка и инму и Оф 2(Я) = Кф 2/( Ту 25 + 1)Евх(5).Второй управляемый фильтр ниж тот и неинвертирующий сумматор 1 уют второй управляемый фазовра ыходное напряжение которого опис я выражениемЕ 3(Я)= п 21 Е вх(Я)+ и 22 О ф 2= правредащего 30 них ча обращатель,ывает 3 - гД1+ту 15сто коэффициент передачи которого ии равен единице, а сдвиг фазы опрвыражением еляет в = - 2 агстд(вгу 1),где п 21 и п 22 - коэффициенты передачи неинвертирующего сумматора 10 по первому и второму входам соответственно,При Кф 2 = п 21 = 1 и п 22 = 2 второй управляемыйый фазовращатель будет иметь передаточную функцию всепропускающего фильтра первого порядка а 2 На первый вход второго интеграт также поступает напряжение Оф 2, а на рой вход - напряжение евх(т) с выхода рого аналогового перемножител Выходное напряжение интегратора 2 сывается выражением втовтоя 4 45 Л 2 = -- ,-2коэффициент передачи которого постоянен равен единице, а сдвиг фазы определяется выражением О 2(З) = - Е (5) + Оф 1(З)б 1 162 гдЕ К 21 и К 22 - ксэффицие тегратора 2 по первому и соответственно.На сигнальный вход вт го перемножителя 4 посту Ои 2(Я) с вЫхода интегратор ющий вход - напряжение рого потенциометра ты передачи инвторому входам= - л - 2 агстд(жу 2) В блоке 5 преобразования частота-напряжение происходит преобразование часгде п 11 и п 12 - ковертирующего сувторому входам сПри Кф 1= п 11ляемый фазовращточную функцфильтра первого орого аналогово пает напряжение а 2, а на управляЕу 2 с выхода вто, Выходное На сумма Евх(Я),а выхода них ча щим вь первый вход неинвертир ора 10 поступает напр на второй - напряжение второго управляемого филь тот, которое описывается ражением ующего жение Оа 2(Б) с ра ниж- следуюЕ 2(т) = ОП 2 ЗП( Ит+г)ЕЗ(т) = Ого Згп( В т+ грЭ) 30 вгу 1 = с 91,2) = уЗ . жу 2 = ГЗ/З, Из отношения жгГ Т 22 щ 2 Ег чЗ иКу 2 гп 1 ЕТф 2 Л 73 тоты 1 входного сигнала е 2 г(1) в управляющее напряжение Еу, которое описываетсяследующим выражением где Кчн - коэффициент передачи блока 5 преобразования частота-напряжение,Напряжения, снимаемые с потенциометров 8 и 9, описываются следующими вы- ражениями Еу 1 = й 1 Еу и Еу 2 = й 2 Еу,где а 1 и а 2 - коэффициенты передачи первого 8 и второго 9 потенциометров соответственно,При подаче на вход 7 устройства напря- жения с амплитудным значением Огп и круговой частотой й 2 л на первом выходе 11 устанавливаются гармонические колебанияе 1(т) = Огп зп гг 1 тс нулевой начальной фазой (фаэа А), а на выходах 12 и 13 - гармонические колебания с той же самой амплитудой и частотой, но с дополнительными сдвигами по фазе щ и рз.Максимально возможное изменение сдвига фазы в первом управляемом фазовраыателе лежит в диапазоне от 0 до минус 180 . Для получения на втором 12 выходе устройства фазового сдвига, равного минус 120 (фаза В), необходимо выполнить условие, чтобы произведение Для получения на третьем выходе 13 устройства фазовый сдвиг минус 240 (фаза С) необходимо вы пол нить условие следует, что при одинаковых коэффициентах передачи гп 1 = гп 2 = п 1 аналоговых пере- множителей 3 и 4, постоянная времени Тф 1 должна быть в три раза больше постоянной 5 времени Тф 2.Для обеспечения постоянных фазовыхсдвигов ге 12(в) = сопзт и рз(о 1 ) =- сопи 10независимо от входной частоты необходимо, чтобы пРоизвеДениЯ аиу 1 и вгу 2 были инвариантными по отношению входной частоты 1, что автоматически обеспечивается 15 с помощью блока 5 преобразования частота-напряжение.Действительно,2 вгу 1 -- 2 лт - - - = 2 л - фТ 1 Т 1п 11 Еу гп 1 гх 1 Кчнт т 2 = 2 гГ ф - = 2 лГ - 2 - =Т 2ГП 2 Еу ГП 2 Й 2 Кчк откуда следует, что фазовые сдвиги Р 1 = - 2 агс 19(аку 1) и Р 2 = - л - 2 агстЦ(вгд) не зависят от входной частоты 1 и их значение можно регулировать с помощью потенциометров 8 и 9,Технико-зкономический эффект заключается в том, что обеспечивается регулировка фазовых сдвигов на выходах преобразователя однофазного напряжения в трехфазное при сохранении стабильных амплитудных значений формируемых сигналов. Формула изобретения Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий первый интегратор с двумя входами, второй интегратор с одним входом, первый и второй аналоговые перемножители, блок преобразования частота-напряжение, инвертирующий сумматор с двумя входами, первый вход которого и вход блока преобразования частота-напряжение соединены с входным выводом для подключения источника однофазного на пряжения атакжетривыходныхвыводадляподключения нагрузки, причем между выходом первого инвертора и его первым входом включен первый аналоговый перемножитель, о т л и ч а ю сц и й с я тем, что, с целью обеспечения регулировок фазовых сдвигов1758799 12 Составитель В.ДубровинРедактор И.Касарда Техред М,Моргентал Корректор Л,Лукач Заказ 3008 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 выходных колебаний при сохранении стабильных амплитуд на выходах преобразователя, дополнительно введены первый и второй потенциометры, включенные между выходом блока преобразования частота-напряжение и управляющими входами соответственно, первого и второго аналоговых перемножителей, а также неинвертирующий сумматор с двумя входами, при этом второй интегратор дополнительно снабжен вторым входом, который соединен с первым входом неинвертирующего сумматора, с вторым входом первого интегратора, входным выводом и первым выходным выводом, второй и третий выходные выводы соединены соответственно с выходами инвертирую щего и неинвертирующего сумматоров,причем к выходам первого и второго аналоговых перемножителей подключены вторые входы соответственно инвертирующего и неинвертирующего сумматоров, а между 10 выходом второго интегратора и его первымвходом включен второй аналоговый пере- множитель,