Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

)5 Н 02 М 5/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССРМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ ъ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1352598, кл. Н 02 М 5/14, 1987.Авторское свидетельство СССР1 ч. 1718348, кл. Н 02 М 5/14, 1990.(57) Изобретение может быть использованопри построении систем управления вентильных электроприводов. Сущность изобретения: улучшение симметрии, повышение стабильности фазовых сдвигов формируемых колебаний. Устройство содержит операционный усилитель 1, между инвертирующим входом и выходом которого включен резистор 2, а между инвертирующим и неинвертирующим входами - последовательно соединенные резистор 3 и двухполюсник 4, операционный усилитель 5, между инвертирующим входом и выходом которого включен резистор 6, резистор 7, подключенный одним выводом к инвертирующему входу операционного усилителя 5, к1775819 15 20 25 30 неинвертирующему входу которого подключен одним выводом двухполюсник 8, кодо- управляемый двухполюсник 9, включенный между неинвертирующим входом операционного усилителя 1 и общей шиной, кодоуправляемый двухполюсник 10, одним выводом подключенный к неинвертирующему входу операционного усилителя 5, а также блок 11 управления, к выходной М-разрядной шине которого подключены йразрядные шины кодоуправляемых двухполюсников 9, 10. Общая точка соединения резистора 3 и двухполюсника 4 и вход блока Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления вентильных электроприводов.Известен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий однофаэный источник, первый и второй усилители мощности и выходной трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом первого усилителя мощности, а один из концов его вторичной обмотки образует один из фазных выходных выводов, причем выход однофазного источника соединен с входом второго усилителя мощности, при этом выходы второго усилителя мощности образуют два других фазных выходных вывода. и свободный конец вторичной обмотки указанного трансформаторасоединен с вторым выходным выводом,Наличие неуправляемого фазосдвигающего фильтра позволяет формировать симметричную трехфазную систему выходных колебаний только для одного фиксированного значения входной частоты, Наличие трансформатора увеличивает массо-габаритные показатели устройства.Наиболее близким к предложенному техническому решению по технической сущности является преобразователь однофазного напряжения в трехфаэное, содержащий первый операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен первый резистор,.а между инвертирующим и неинвертирующим входами - последовательно соединенные второй резистор и первый двухполюсник, выполненный из первого конденсатора, второй операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен третий резистор, четвертый резистор, подключенный одним выводом к ин 11 управления обьединены между собой в общую точку. соединенную с входным выводом 12 для подключения входного источника питания. Выходные выводы 13. 14 и 15 для подключения нагрузки соединены соответственно с входным выводом 12, с выходом операционного усилителя 1 и с выходом операционного усилитсля 5. Свободные выводы резистора 7 и двухполюсника 8 объединены между собой и подключены к выходному выводу 14, а свободный вывод кодоуправляемого двухполюсника 10 соединен с общей шиной. 4 э.п, ф-лы, 1 ил. вертирующему входу второго операционного усилителя, второй двухполюсник, выполненный из второго конденсатора и включенный между неинвертирующим входом второго операционного усилителя и общей шиной, первый кодоуправляемый двухполюсник, выполненный из первого блока кодоуправляемых резисторов и включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной, второй кодоуправляемый двухполюсник, выполненный из второго блока кодоуправляемых резисторов и включенный между свободным выводом четвертого резистора и неинвертиру.ощим входом второго операционного усилителя, а также блок управления, выполненный иэ блока преобразования "частота-код", причем общая точка соединения второго резистора и первого двухполюсника, общая точка соединения четвертого резистора и второго кодоуправляемого двухполюсника, а также вход блока управления образуют входной вывод для подключения однофазного источника, к которому подключен первый выходной вывод для подключения нагрузки, второй и третий выходные выводы соединены с выходами, соответственно, первого и второго операционных усилителей, при этом к выходной йразрядной шине блока управления подключены Й-разрядные шины первого и второго кодоуправляемых двухполюсников.В первом кодоуправляемом двухполюснике один вывод соединен с общей шиной, во втором двухполюснике должно обеспечиваться независимое подключение выходных шин выводов). Однако в подобных кодоуправляемых двухполюсниках обеспечивается повышенная точность при подключении одного из выводов к шине нулевого потенциала.Целью изобретения является улучшение симметрии и повышение стабильности фазовых сдвигов формируемых колебаний.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе однофаэного напряже ния в трехфаэное, содержащем первый операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен первый резистор, а между инвертирующим и неинвертирующим входами 10 - последовательно соединенные второй резистор и первый двухполюсник, второй операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен третий резистор, четвертый ре зистор, подключенный одним выводом к инвертирующему входу второго операционного усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен одним выводом второй двухполюсник, первый кодоуправляемый 20 двухполюсник, включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной, второй кодоуправляемый двухполюсник, одним выводом подключенный к неинвертирующему 25 входу второго операционного усилителя, а также блок управления, к выходной М-разрядной шине которого подключены М-разрядные шины первого и второго кодоуправляемых двухполюсников, причем 30 общая точка соединения второго резистора и первого двухполюсника и вход блока управления объединены между собой в общую точку, соединенную с входным выводом для подключения входного источника питания, 35 первый, второй и третий выходные выводы для подключения нагрузки соединены, соответственно, с входным выводом, с выходом первого операционного усилителя и с выходом второго операционного усилителя, сво бодные выводы третьего резистора и второго двухполюсника объединены между собой и подключены к второму выходному выводу, а свободный вывод второго кодоуправляемого резистора соединен с общей шиной. 45Кодоуправляемые двухполюсники выполнены из преобразователей кода в сопротивление, эквивалентное сопротивление которых обратно пропорционально коэффициенту, зависящему от цифровото кода, 50 блок управления выполнен из преобразователя "частота-код", а первый и второй двухполюсники иэ конденсаторов.:Кодоуправляемые двухполюсники могут быть выполнены иэ преобразователей 55 кода в проводимость. эквивалентная проводимость которых прямо пропорциональна коэффициенту, зависящему от цифрового кода,Кодоуправляем ые двух пол юсн ики могут быть выполнены из преобразователей кода в эквивалентную индуктивность, значение которой обратно пропорционально коэффициенту, зависящему от цифрового кода, блок управления выполнен из преобразователя "частота-код", а первый и второй двухполюсники - из резисторов.Кодоуправляемые двухполюсники вы. полнены из имитаторов емкости, эквивалентная емкость которых прямо пропорциональна коэффициенту, зависящему от цифрового кода, блокуправления выполнен из преобразователя "период-код", а первый и второй двухполюсники - из резисторов.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя однофазного напряжения в трехфазное. которая содержит первый операционный усилитель 1, между инвертирующим входом и выходом которого включен первый резистор 2, а между инвертирующим и неинвертирующим входами - последовательно соединенные второй резистор 3 и первый двухполюсник 4, второй операционный усилитель 5, между инвертирующим входом и выходом которого включен третий резистор б, четвертый резистор 7, подключенный одним выводом к инвертирующему входу второго операционного усилителя 5, к неинвертирующему входу которого подключен одним выводом второй двухполюсник 8, первый кодоуправляемый двухполюсник 9, включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя 1 и общей шиной, второй кодоуправляемый двухполюсник 10, одним выводом подключенный к неинвертирующему входу второго операционного усилителя 5, а также блок 11 управления, к выходной Й - разрядной шине которого подключены К-разрядные шины первого 9 и второго 10 кодоуправляемых двухполюсников, причем общая точка соединения второго резистора 3 и первого двухполюсника 4 и вход блока 11 управления объединены между собой в общую точку, соединенную с входным выводом 12 для подключения входного источника питания. первый 13, второй 14 и третий 15 выходные выводы для подключения нагрузки соединены, соответственно, с входным выводом 12, с выходом первого операционного усилителя 1 и с выходом второго операционного усилителя 5, свободные выводы третьего Резистора 7 и второго двухполюсника 8 объединены между собой и подключены к второму выходному выводу 14, а свободный вывод второго кодоуправляемого резистора0 соединен с общей шиной,Кодоуправляемые двухполюсники 9, 10 могут быть выполнены из преобразопателей кода в сопротивление, эквивалентное сл 1775819противление которых обратно пропорционально коэффициенту, зависящему от цифрового кода, блок 11 управления выполнениэ преобразователя "частота-код", а первый4 и второй 8 двухполюсники - иэ конденсаторов,Кодоуправляемые двухполюсники 9, 10могут быть выполнены иэ преобразователейкода в проводимость, эквивалентная проводимость которых прямо пропорциональна 10коэффициенту, зависящему от цифровогокода,Кодоуправляемые двухполюсники 9, 10могут быть выполнены из преобразователейкода в эквивалентную индуктивность, эначение которой обратно пропорциональнокоэффициенту, зависящему от цифровогокода, блок управления 11 выполнен из преобразователя "частота-код", а первый 4 ивторой 8 двухполюсники - из резисторов. 20Кодоуправляемые двухполюсники 9, 10могут быть выполнены из имитаторов емко- .сти, эквивалентная емкость которых прямопропорциональна коэффициенту, зависящему от цифрового кода, блок 11 управления выполнен из преобразователя"период-код", а первый 4 и второй 8 двухпол юсники - из резисторов.Устройство работает следующим образом. 30Операционный усилитель 1, резисторы2 и 3, двухполюсник 4 и кодоуправляемыйдвухполюсник 9 образуют первый управляемый фазовращатель, а операционный усилитечь 5, резисторы 6 и 7, двухполюсник 8 и 35кодоуправляемый двухполюсник 10 образуют второй управляемый фазовращатель,Передаточная функция управляемогофаэовращателя (при равенстве сопротивлений первого 2, второго 3, третьего 6 и четвертого 7 резисторов) описывается следующимвыражением: где Ео(8) - операторное сопротивление не управляемых двухполюсников 4 и 3;Еэ(3) - операторное сопротивление управляемых двухполюсников 9 и 10. Если первый 4 и второй ки выполнены из конденсат равляемые двухполюсник преобразователей кода в со 2 о(3) 1/СоЯ и Еэ(Я) = Яэ, где Со - емкость первого 4 и полюсников;В - эквивалентное с двухполюсников 9 и 10,двухполюсни ров, а кодоуп 9 и 10 - из ротивление,то орого 8 двух опроти ни В этом случае периодическая функция управляемых фазовращателей принимает следующий вид:т;Я - 1ф 1ь, я+1где тэ = СоВэ - управляемая постоянная времени.Коэффициент передачи управляемых фазовращателей не зависит от частоты 1 входного сигнала и равен единице, а сдвиг фазы определяется выражениемр(в) = - л - 2 агс 19 (2 1 СцВа), При подаче на вход 12 устройства напряженияевх(т) = Оп з и и ас амплитудным значением Оп и круговой частотой и = 2 л 1 на первом выходе 13 устанавливаются гармонические колебанияе 1(т) = Ов з 3 п в тс нулевой начальной фазой (фаза А), а на выходах 14 и 15 - гармонические колебания е 2(т.) = Овзп (в 1 - р 1) и ез(т) = Ов зп (а 1 + 02) с той же самой амплитудой и частотой, но с дополнительными сдвигами по фазе р 1 ищ.Для заданного значения частоты 1 =, 1, и выборе параметров Со и В из условия2 ю оСойэ = 1/13на втором выходе 14 устанавливаются гармонические колебания с фазовым сдвигомр 1=+120 эл.град. (фаза С), а на третьем выходе 15 - с фазовым сдвигом а = -120эл.град. (фаза В).Для того, чтобы при изменении частотыт фазовые сдвиги р 1 и р 2. оставались постоянными, необходимо выполнить следующееусловиеЯэ = сопзт.Если эквивалентное сопротивление Вбудет изменяться обратно пропорционально цифровому коду 01, который, в свою очередь, будет линейно зависеть.от частотывходного сигнала, то произведениеВ =1 - =1в 1 п 11 1 щ 101 К 1 1 К 1- сопз 1,где п 11 и К 1 - масштабные коэффициентыкодоуправляемых .двухполюсников 9, 10 иблока 11 управления, соответственно;01- управляющее число преобразователя "частота-код", из которого выполненблок управления 11.Стабильные фазовые с двиги р 1 ищ.можно получить и в том случае, если кодоуправляемые двухполюсники 9 и 10 выполненыиэ преобразователей кода в проводимость,эквивалентная проводимость которых прямопропорциональна цифровому коду 01Оэ - а 201, 1775819 10где в 2 - масштабный коэффициент преобразователя кода в проводимость.В этом случае произведениет Вэ -1 1 1 1 1э О 201 К 1 в 2 т К 1 в 2также остается постоянной величиной, аследовательно, фазовые сдвиги р 1 и рг небудут зависеть от частоты входного сигнала,Если первый 4 и второй 8 двухполюсникивыполнены из резисторов, а кодоуправляемые двухполюсники 9 и 10 - из преобразователей кода в эквивалентную индуктивность,тоЕо 5) = Во и э(-) = Я-э,где Во - сопротивление первого 4 и второго8 двухполюсников;Ь - эквивалентная индуктивность двухполюсников 9 и 10,Сдвиг фазы определяется выражениемР(В) = -,К - 2 ЭГССЦ(2 Л 11 /Во)Для получения симметричной трехфазной системы выходных колебаний необходимо выполнить условие:2 Л 1 о 1-эИ = 1/1 ГЗ,Если эквивалентная индуктивность Ьбудет изменяться обратно пропорционально цифровому коду 01, то произведениевз вз 1 взтЬ =т - =1 -- = -01 К 1где вз - масштабный коэффициент преобразователя кода в эквивалентную индуктивность.Если первый 4 и второй 8 двухполюсники выполнены из резисторов, а кодоуправляемые двухполюсники 9 и 10 - изимитаторов емкости, тоЪ,(З)=В. и Ъ(Я)=1/Сэз,где Сэ - эквивалентная емкость кодоуправляемых двухполюсников 9 и 10. В этом случае передаточная функцияуправляемых фазовращателей описываетсяследующим выражением:1 - Гэ 3фггде тэ = ВоСэ - управляемая постояннаявремени.Сдвиг фазы определяется выражениемФ(В)= -2 агстц 2 л 1 ВоСэ),Для заданного значения частоты 1 - 1 о ивыборе параметров Сэ и Во из условия2 1 оСэЯо =33на втором выходе 14 устанавливаются гармонические колебания с фазовым сдвигом р 1= -120 эл.град. (фаза В), а на третьем выходе 15 с фазовым сдвигом р = + 120 эл.град. (фаза С). Для получения стабильных фазовыхсдвигов, инвариантных к изменению вход.ной частоты 1, необходимо выполнить условие5 1 Сэ = сапам,Если эквивалентная емкость Сэ будетизменяться прямо пропорционально цифровому коду 02, который, в свою очередь,будет линейно зависеть от периода Т = 1/1,10 то произведение1тСэ = тв 402 = тв 4 К 2 у = в 2 К 2,где в 4 и К 2 - масштабные коэффициентыкодоуправляемых двухполюсников 9, 10 и15 блока 11 управления, соответственно;02 - управляющее число преобразователя "период-код", из которого выполненблок 11 управления.Технико-зкономический эффект заключается в20 том, что, применение двух идентичных заземленных кодоуправляемых двухполюсников позволилоулучшитьсимметрию и повысить стабильностьфазовых сдвигов формируемых колебаний.Формула изобретения25 1. ПреобГэзователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий первый операционный усилитель, междуинвертирующим входом и выходом которого включен первый резистор, а между ин 30 вертирующим и неинвертирующим входами- последовательно соединенные второй резистор и первый двухполюсник, второй операционный усилитель, между инвертирующимвходом и выходом которого включен третий35 резистор, четвертый .резистор, подключенный одним выводом к инвертирующему входу второго операционного усилителя, кнеинвертирующему входу которого подключен одним выводом второй двухполюсник,40 первый кодоуправляемый двухполюсник,включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной, второй кодоуправляемыйдвухполюсник, одним выводом подключен 45 ный к неинвертирующему входу второгооперационного усилителя, а также блок управления, а квыходной Й-разрядной шинекоторого подключены 1 ч-разрядные шиныпервого и второго кодоуправляемых двухпо 50 люсников. причем общая точка соединениявторого резистора и первого двухполюсника и вход блока управления обьединенымежду собой в общую точку, соедиченную свходным выводом для подключения входно 55 го источника питания, первый, второй и третий выходные выводы для подключениянагрузки соединены соответственно с входным выводом, а выходом первого операционного усилителя и с выходом второгооперационного усилителя. о т л и ч а ю щ и1775819 Составитель В,ДубровинТехред М.Моргентал Корректор Н,Ревская Редактор Т.Иванова Заказ 4039 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 11й с я тем, что, с целью улучшения симметрии и повышения стабильности фазовых сдвигов формируемых колебаний, свободные выводы третьего резистора и второго двухполюсника объединены между собой и под ключены к второму выходному выводу, а свободный вывод второго кодоуправляемого резистора соединен с общей шиной,2. Преобразователь по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кодоуправляемые двухпо- .10 люсники выполнены из преобразователей кода в сопротивление, эквивалентное сопротивление которых обратно пропорцио. нально коэффициенту, зависящему от цифрового кода, блок управления выполнен 15 из преобразователя частота-код, а первый и второй двухполюсники - из конденсаторов,3. Преобразователь по п.2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кодоуправляемые двухпо лесники выполнены из преобразователей кода в проводимость, эквивалентная проводимость которых прямо пропорциональна коэффициенту, зависящему от цифрового кода.4, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кодоуправляемые двухполесники выполнены из преобразователей кода в эквивалентную индуктивность, значение которой обратно пропорционально коэффициенту, зависящему от цифрового кода, блок управления выполнен из преобразователя частота-код, а первый и второй двухполюсники - иэ резисторов,5, Преобразователь по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кодоуправляемые двухполюсники выполнены из имитаторов емкости, эквивалентная емкость которых прямо пропорциональна коэффициенту, зависящему от цифрового кода; блок управления выполнен иэ преобразователя период-код, а первый и второй двухполюсники - из резисторов.