Устройство формирования много-ступенчатого квазисинусоидальноготрехфазного напряжения

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТИДЬСТВУ 809437е(22) Заявлено 2 81178 (21) 26 89 336/24-0 7с присоединением заявки Ио(51) М. Кл. Н 02 М 7/48 Государственныб комитет СССР яе делам нзобретений н открытнй(71) Заявитель Физико-энергетический институт АН Латвийской ССР(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОГО ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к полупроводниковой преобразовательной технике н может быть использовано для Фор-. мирования квазисинусоидального эталонного напряжения, используемого в управлении преобразователем для последующего сравнения его с мгновенными значениями входного напряжения преобразователя и получения информации о целесообразном переключении его силовых ключей.Известно устройство формирования квазисинусоидального напряжения, выполненное в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, триггерного счетчика и дешифратора, разные выходы которого одновременно связаны с одной диагональю мостовым переключателем и с ключами дополнительного преобразователя, причем выходы последних нагружены на другую диагональ переключателя 1) .Однако в данном устройстве согласование выходов с последующей частью системы управления усложняется из-за необходимости применения развязывающих узлов.Известно также устройство, в котоф ром квазисинусоидальное трехфазное ЗО управляющее напряжение формируется блоком, содержащим регулируемый источник постоянного тока, включенный . между общей точкой ключей коммутатора и сумматором, параллельно которому включены две цепочки из последовательно соединенных первичной полуобмотки трансформатора и ключевого элемента, управляемого от высокочастотного генератора, а каждая вторичная полуобмотка укаэанного трансформатора подключена к нагрузке также через ключевой элемент, управляемый от триггера, причем вход триггера связан с выходом указанного коммутатора (2).Недостатки этого устройства заключаются в том, что необходимо иметь специальные нестандартные узлы преобразователя код-аналог, а также в нетехнологичности моточных элементов. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее преобразователь "напряжение-частота" (,который представляет собой регулируемый генератор тактовой частоты, счетчик импульсов и дешифратор, которые, будучи последовательно включенными, представляют собой цифро 809437функциональные генераторы, и формирователи по числу фаз, которые реализуют функции цифроаналоговыхпреобразователей. Кроме того, устройство содержит дополнительныйсчетчик, дополнительный дешифратор,триггеры по количеству фаз формируемого напряжения и дополнительные ключи, количество которых определяетсяфаэностью формируемого напряжения,причем выход каждого формирователяподключен к суммирующей точке каждойфазы через соответствующие дополнительные пары ключей, цепи управлениякоторых связаны с дополнительнымдешифратором, управляющие также через соответствующие триггеры дополнительными выходными ключами, а входдополнительного дешифратора связансо счетчиком через дополнительныйсчетчик и инвертор, который выполня ет функции инвертирующего усилителяс единичным усилением.При работе устройства вначалеформируют однополярные полупериодыаппроксимированной синусоиды длякаждой выходной фазы и к выходу водин полупериод напряжение подключается прямо, а в другой - через инвертор, На выходе инвертора сигналбудет не только противоположнойполярности относительно входного, нои с измененной фазой и амплитудой.Такой метод формирования выходногонапряжения приводит к асимметриивыходного напряжения 31 .Недостатком известного устройстваявляется относительная его сложность и недостаточно высокое качество выходного напряжения,Цель изобретения - упрощение преобразователя и улучшение качествавыходного напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве формирования многоступенчатого кваэисинусоидального трехфазного напряжения, содержащем инвертирующий усилитель с единичным усилением, а также последовательно соединенные регулируемый генератор тактовой частоты с числом, равным числу выходных фаэ, цифроФункциональные генераторы двоичного кода, выходы которых соединены со входами цифроаналоговых преобразователей, причем входы последних подключены к задатчику уровней постоянного напряжения, упомянутый инвертирующий усилитель с единичным усилением включен между выходом задатчика уровня постоянного напряжения и входами цифроаналоговых пре-образователей. Кроме того, устройство, цифро-Функциональные генераторы.которого включают в себя Т-триггер со счетным входом и входом тактированиякаждый цифро-функциональный генератор дополнительно содержит линию задержки второго такта, линию задержки третьего такта, реверсивный двоичный счетчик с управляющими счетным и тактирующим входами, дат" чик времени со входом тактирования первого такта и со входом тактирования третьего такта, двухвходовые 5 логические элементы Й, причем входлинии задержки второго такта подключены к выходу регулируемого генератора тактовой частоты и ко входу тактирования .первого такта датчика 1 О времени, выход линии задержки второго такта подключен ко входу тактирования реверсивного двоичного счетчика и ко входу линии задержки третьего такта, а выход линии задержки 15 третьего такта подключен ко входутактирования Т-триггера и ко входу тактирования третьего такта датчика времени, выходы датчика времени подключены к счетному входу Т-триггера, 2 О к счетному входу реверсивного двоичного счетчика и к управляющим входамреверсивного двоичного счетчика, акаждый выход реверсивного двоичногосчетчика совместно с выходами Т-триггера подключен ко входам,цвух двухвходовых логических элементов ИДатчик времени содержит реверсивный сдвигающий регистр с тактирукщим и управляющими входами. Р 5-триггер с информационными и тактирующим входами, вспомогательные двухвходовые логические элементы И, логические элементы ИЛИ, причем выходы реверсивного сдвигающего регистра подключены ко входам логических элементов ИЛИ 35 и к информационным входам Р 5-триггера, входы логических элементов И подключены к выходам Р 5-триггера и к выходам логических элементов ИЛИ, выходы вспомогательных логических элементов И подключены ко входам логического элеглента ИЛИ, а выходы Р 5-триггера подкл 1 очены к управляющим цепям реверсивного сдвигающего регистра. Кроме того, в устройстве,.цифроаналоговые преобразователи: 45 которого включают в себя весовыерезисторы и ключи с двухсторонней проводимостью, цифроаналоговый преобразователь содержит резистор обратной связи и операционный усили тель с инвертирующим и неинвертирующим входами, причем резистор обратной связи подключен к выходу операционного усилителя и к инвертирующему входу операционного усилителя,55 а неинвертирующий вход операционногоусилителя подсоединен к общей точкеустройства, выходы задатчика уровняпостоянного напряжения и инвертирующего усилителя с единичным усилением подключены ко входам ключей с 60 двухсторонней проводимостью, выходыэтих ключей через весовые резисторыподключены к инвертирующему входуоперационного усилителя, а их управляющие цепи - к выходу цифро-Функцио нального генератора.На фиг. 1 представлена принципи,альная электрическая схема предлагае-, мого устройства, на фиг. 2 - то же, с более детальной структурной проработкой узлов; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.Устройство содержит блоки 1 цифро-функциональных генераторов, блоки2 цифроаналоговых: преобразователей,блок 3 регулируемого генератора так-, 1 Отовой частоты, блон 4 задатчика уровня постоянного напряжения, блок 5инвертирующего усилителя с единичнымусилением, блок 6 реверсивного сдвигающего регистра с управляющими входами (сдвиг "вправо" - сдвиг "влево" )и входом тактирования, блок 7 88 триггера с информационными входами(В - установка нуля, 5 - установкаединицы) и входом тактирования,блок 8 реверсивного двоичного счетчика с управляющими входами ( суммирование - вычитание), с счетным входоми входом тактирования, блок 9 Т-триггера с счетным входом и входом тактирования, двухвходовые логические 25элементы 10-"5 И, линию 16 задержкивторого такта, линию 17 задержкитретьего такта, логические элементы18-20 ИЛИ, вспомогательные логические элементы 21 и 22 И, блоки 23-25 Зроперационных усилителей, ключи 2631 с двухсторонней проводностью,весовые резисторы 32-34, резистор35 обратной связи, а также резисторы 36 и 37, 35На временных диаграммах работыустройства по фиг.З обозначены выходные имгульсы Имп.т.част. блока 3,выходные импульсы Вых.16 и Вых.17блоков 16 и 17 соответственно, выходные разряды а-аТ реверсивного сдви- фгающего регистра, сигнал ОТ, единичного выхода блока 7, сигнал ОТО нулевого выхода блока 7, сигналединичного выхода блока 9, сигналО 9 нулевого выхода блока 9, сиг9 онал 3 Т счетного входа блока 8, первый выходной разряд Ь блока 8 (младший), второй выходной разряд Ь блока 8, третий выходной разряд Ь блока 8 (старший) и выходное напряжениеОбь,х блока 25.Каждая фаза устройства состоитиз последовательно включенных выхоДов блоков 1 со входами блоков 2.Все входы блоков 1 подключены кобщему блоку 3, а выходы последовательно включенных между собой блоков4 и 5 подключены ко всем входам блоков 2. Выполнение всех Фаз устройства с применением блоков 1 и блоков2 одинаково. Работа всех трех Фаз 60устройства отличается лишь установкой начальных условий, т.е. двоичныхслов в блоках 1 с временным сдвигомна 1/3 периода периодически повторяющего двоичного кода аппроксимиФ рованной синусоиды. Общим для всехтрех фаз является блок 3, регулированием частоты которого осуществляютизменение частоты нап.ряжения выходных Фаз. Изменением выходного напряжения блока 4 осуществляют регулиро"вание амплитуды напряжения выходныхфаз устройства.,Цля описания работы одной Фазыустройства в качестве примера рас-.смотрим случай, когда квант функции.и аргумент между собой одинаковы ичисленное значение их равно 0,26..Амплитудное значение функции равноединице и аргумент функции выраженв радианах. Величина кванта в каждом конкретном случае выбирается взависимости от необходимой точностиформирования аппроксимированной синусоиды.Устройство работает следующим образом,Перед работой устройства устанавливается начальное условие в блоках1. В каждом блоке 1 меняется последовательность двоичных слов, определяющих число квантов функции аппроксимированной синусоиды. Выходы блоков1 подключены к входам блоков 2,при помощи которых двоичные словаблоков 1 преобразуют в аналоговыевеличины формируемого напряжения.Подробнее рассмотрим работу блока 1, Блоки 7-9 блока 1 имеют входытактирования, т.е. изменение внутреннего состояния этих узлов происходит только в том случае, если имеется сигнал на счетном или информационном входе при подаче разрешающего тактируемого импульса. При подачетактируемого импульса с выхода блока3 на вход блока 1 можно выделитьтри такта работы. В первом из них припомощи сигнала Имп,т.част, происходитсдвиг единицы в блоке 6, во второмпри помощи импульса Вых.16 происходит смена двоичного кода в блоке 8,если на счетный вход подан сигнали в третьем при помощи импульсаВых.17 при наличии импульса на счетном входе блока 9 происходит изменение внутреннего состояния этогоблока, а также изменение внутреннегосостояния блока 7 при наличии входного сигнала на одном информационномвходе.В начальный момент времени, когдаединица находится в первом разрядеблока 6, на выходе блока 7 появляется единица, которая подключает выходблока 18 через блоки 19 и 20 к счетному входу блока 8, кроме того, вы"ходной сигнал От, блока.7 подключенк управлякщим входам блоков 6 и 8.Блок 6 установлен в режиме сдвиг"вправоф, а блок 8 - в режиме суммирования. Каждый разряд блока 6определяет кратное численное значение аргумента, а также временнойинтервал. Разряды блока 6, в которых происходит изменение значения функции, подключены к входу блока 18.Когда появляется сигнал Оуо на выходе блока 7, тогда к счетному входу блока 8 подключен выход блока 21, блок 6 находится в режиме сдвиг "влево", а блок 8 - в режиме вычитания.Таким образом, на выходе блока 8 периодически повторяются двоичные слова, определяющие однополярные значения функции аппроксимированной синусоиды. При помощи блока 9, счетюзй вход которого подключен к первому разряду блока, 6, выходы блока 8 поочередно подключаются ко входам блока 2 при помощи логических элементов 10-12 в один полупериод, а в другой полупериод - при помощи логических элементов 13-15.Задержка тактируемых импульсов в блоках 16 и 17 происходит на время 0 . Время с больще переходных процессов блоков 6 и 8. На входыключей 26-28 подключено постоянноенапряжение с выхода блока 4 для формирования одного полупериода выходного напряжения, а с выхода блока5 подключено ко входам ключей 29-31блока 2 гостоянное напряжение противоположной выходному напряжению полярности блока 4 для формирования другого полупериода выходного напряжения.Таким образом, предлагаемое устройство проще, так как оно не содержитспециальные нестандартные узлы преобразователя код-аналог.Формула изобретения1. Устройство формирования многоступенчатого квазисинусоидального трехфазного напряжения, содержащее инвертирующий усилитель с единичным усилением, а также последовательно соединенные регулируемый генератор тактовой частоты с числом, равным числу выходных фаз, цнфро-функциональные генераторы двоичного кода, выходы которых соединены со входами цифроаналоговых преобразователей, причем входы последних подключены к задатчику уровней постоянного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повьпаения надежности, упомянутый инвертирующий усилитель с единичным усилением включен между выходом задатчика уровня .постоянного напряжения и входами цифроаналоговых преобразователей.2. Устройство по п.1, цифро-функциональные генераторы которого включают в себя Т-триггер со счетным входом н входом тактирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цифро 50 И ЬО б 5 4. Устройство по п.1, цифроаналогоговые преобразователи которого вклю" чают в себя весовые резисторы и ключи с двухсторонней проводимостью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цифроаналоговыйпреобразователь содержит резистор обратной связи и операционный усилитель с инверти- рующим и неинвертирующим входами, причем резистор обратной связи подключен к выходу операционного усилителя и к инвертирующему входу операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей точке устройства, выходы задатчика уровня постоянного напряжения и инвертирующего усилителя с единичным усиленифункциональный генератор дополнительно содержит линию задержки второготакта, линию задержки третьего такта,реверсивный двоичный счетчик с управляющими счетным и тактирующим входами, датчик времени со входом такти-рования первого такта и со входомтактирования третьего такта, двухвходовые логические элементы И, причем вход линии задержки второго такта подключен к выходу регулируемого й генератора тактовой частоты и ковходу тактирования .первого тактадатчика времени, выход линии задержки второго такта подключен ко входутактирования реверсивного двоичногосчетчика и ко входу линии задержкитретьего такта, а выход линии задержки третьего такта подключен ко входутактирования Т-триггера и ко входутактирования третьего такта датчика щ времени, выходы датчика времени подключены к счетному входу Т-триггера,к счетному входу реверсивного двоичного счетчика н к управлякицим входамреверсивного двоичного счетчика, акаждый выход реверсивного двоичногосчетчика подсоединен ко входам двухдвухвходовых логических элементов И,к которым также подключены выходыТ-триггера.3. Устройство по пп. 1 и 2, о т - ЗО л и ч а ю щ е е с я тем, что датчиквремени содержит реверсивный сдвигающий регистр с тактирующими управляющими входами, К 5-триггер с информационными и тактирующим входами, Зэ вспомогательные двухвходовые логические элементы И, логические элементы ИЛИ, причем выходы реверсивногосдвигающего регистра подключены ковходам логических элементов ИЛИ и кинформационным входам й 5-триггера,входы логических элементов И подключены к выходам Й 5-триггера и к выходам логических элементов ИЛИ, выходывспомогательных логических элементовИ подключены ко входам логическогоэлемента ИЛИ, а выходы Й 5-триггераподсоединены к управляющим цепямреверсивного сдвигающего регистра.ем подключены ко входам ключейс двухсторонней проводимостью,выходы этих ключей через весовые резисторы подключены к инвертирукщему входу операционногоусилителя, а их управляюцие цепи - к выходу цифро-функционального генератора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1Авторское свидетельство СССР 9316162, кл, Н 02 М 7/52, 30.03.70. 2. Авторское свидетельство СССР Р 283385, кл. Н 02 М 1/03, 29.04.69. 3. Авторское свидетельства СССР 9546068, кл. Н 02 М 1/08, 26.02.75,809437 Фип,щ част,Раях. Сб дих. С 7 ССбмх Редактор М.Митровка Заказ 446/72 Тираж 741 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Е, Раушская наб., д. 4/5