Многофазный функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

- Фий. Изобретение относится к формиров нию (синтезу) электрических сигналов, описываемых тригонометрической например, синусоидальной, многоступенчатой функцией, и может найти пр менение в автоматике, вычислительно и преобразовательной технике. Известны многофазные преобразова тели, выполненные на кольцевых авто генераторах (инверторах) или тригге pax, при этом угол сдвига между фазами.зависит от количества (К) инве 21С торов ГГ-, а количество ступенек л четверти периода синтезируемой сину соиды равно К Ci3« ; Недостатком таких инверторов явл ется мйогоэлементность, особенно ос ро проявлякяцаяся при необходимости получения многоступенчатой синусоид с целью обеспечения малых нелинейных искажений, а также то, что все тран форматоры, используемые в инвертора работают на низкой выходной частоте что приводит к увеличению их массогабаритньос показателей. Необходимос использо)вания К-схем управления инверторг1ми снижает надежность таких устройств в целом, Наиболее близким техническим решеннем к предлагаемому является ста тический многофазный функциональный .преобразователь, содержащий ннвертор, котводам вторичной обмотки которого подключены силовые ключи, управляющие входы которьк подключены к соответствующим выходам блока управления Сз. Недостатком такого преобразователя является необходимость в большом количестве ключей переменного тока для формирования многоступенчатой волны выходного напряжения, при этом на формирование каждой ступеньки необходимо по -два ключа переменного тока и два отвода от вторичной обмотки трансформатора инвертора. Прч необходимости получения малых значений коэффициента гармоник Kj количество ступенек п в четвертом периоде выходного сигнала резко возрастает, например при , что приводит к необходимости использования количества ключей С переменного тока , что усложняет преобразователь ц целом, который, в свою очередь, усложняет блок управления. Этот недостаток еще более остро проявляется при построении многофазного функционального преобразователя. Цель изобретения.- упрощение мно:гофазного функционального преобразователя за счет уменьшення количества используемьах ключей переменного тока н упрощения трансформатора и блока управления, . Поставленная цель достигается тем, что я многофазном функциональном преобразователе, содержащем трацсформатор (ний вывод первичной обмотки «соторого подсоединен к одноку из Полюсов источника питания, а ее крайние выводы через вашунтированные диодами силовые ключевью транзисторы подключены кего общей шине, силовые ключи, подсоединенные информациоиньми входами к нагрузкам фаз и вторичным обмоткам трансформатора, и блок управления, выходы коTopord подключены к соответствующим управляющим входам Силовых ключей и базам силовых ключевых транзисторов, нагрузки каждой из фаз включены между средними выводами двух пар вторичных обмоток трансформатора, средние, промежуточные и крайные выводы каждой пары вторничных обмоток подключены через силовые ключи к общей шине источника питания. На фиг.1 представлена схема предлагаемого функционального преобразователя; на фиг.2 - схемы двух типов ключей переменного тока (2а - с выпрямительнЕл мостом и транзистором в диагонали; - со-встречно включенными транзисторами). Многофазный функциональный преобразователь (фиг.1) содержит силовые транзисторы 1 инвертора, диоды 2 для пропуска обратного тока нагрузки, первичную обмотку 3 трансформатора, блок 4 управления. Каждая фаза собрана из двух групп вторичных обмоток, первая (sin) из обмоток 5 и 6;.вторая (cos) с углом сдвига 90 - из обмоток 7 и 8. Каждая группа обмоток ,имеет-нулевые ключи ll и 12о переменного тока для образования нуля выбранной системы счисления и силовые ключи 10 -lOf} lO -lOg; ; ll -ne; 12 -12е; I2y(-l2g для формирования числовой последовательности системы счисления. Каждая обмотка разбита на четное количество равных участков. Обмотка и связанные с ней ключи (0-t,g) образуют один разряд системы счисления, таким образом каждая фаза формируется двухразрядной схемой. Нагрузки 13 н 14 фаз включены между нулевыми ключами соответствующих групп, подключенных к середине обмоток 5, 6 и 7, 8. . . Блок управления состоит из заакш его генератора 15 (обычно .кварцевого) , делителя 16 частоты и программируемого блока 17 памяти. Позицией 18 обозначен источник питания, 19 - диоды ключей, 20 - транзисторы. В многофазном функциональном реобразователе использована многозначная нечетная симметричная относительио нуля система счисления в алгоритме управления преобразователем для синтезирования необходимого текуще -о уровня квантования формируемого синусоидального сигнала. При этом использованы две группы обмоток и ключей, отличающихся между собой по уровню в(одиого напряжения в р раз, где р - основание выбранной системы счисления (р 3,5,7.. .2п--1) .

Рассмотрим способ представления целых натуральных чисел с помо1фыо нечетного симметричного относительно нуля кода.

Любое целое положительное или отрицательное число N можно представить с помощью многофазного нечетного симметричного кода следующим образом:

,t-.ta,t...teK2e i)4jo,ti,,±...tej(2f

-nr- to,±,t2,4.;.itlueM)-...+lo,4,± 4,4...е|(ге+-)

где С - максимальное число системы счисления; р 2 К+1 - основание системы счисления; - максимальный разряд системы; выражение л 0,11, ±2+ t... t6) означает, что выбирается одно из чисел в каждом разряде, положительное или отрицательное для представления какого-либо конкрет.ного числа.

Пусть, например, необходимо представить число N 273 в семиричной системе счисления, т.е. следовательно, .

,±, «1, ±ъ 1410, . 12, гпЧ. .-i-io. i|,ta, .

отсюда

..7, коАЧ,-,-5ро./

ал-агл-г- Ч У -э 9

Для девятиричной системы счисления имеем; i „

273 43 9N-3 9 +3 9. В преобразователе числу 6 соответствует максимальный номер ключа в кая(лой группе, состоящей из обмотки и рслючей.

Таким образом, при использовании семиричного кода для построения преобразователя максимальный номер

ключа: f 3, а общее количество ключей в каждой обмотке 2Рч-1 :7. Коэффициент траисфо1М4ации между обмотками двух групп 7.

Работу преобразователя (фигл) рассмотрим на примере формирования синусоидального сигнала с использованием пятиричной системы счислеиия. Пятиричная система предполагает испЬльзование по пять ключей в

О каждой группе (2) :. учитываем, что ключи, расположенные левее, относительно нулевого ключа, формируют сигнал положительной полярности, правее отрицательной полярности. Пусть,

5 например, группы с обмоткой 5,7 являются младшими разрядами, а 6,6 стащшши разрядами в каждой фазе. ,Это означает, что каждое звено в обмотках б и 8 содержит в пять раз

0 витков больше, чем соответствующие

звенья в обмотках 5 и 7. Максимальнее количество (S) дискретных уровней, которое может быть сфорлиировано т-разрядной р-ричной системой

5 счисления определяется следующим образом;

i t) Ч

:

Для нашего случая , ,

0 m 2; тогда S 12.

В таблице приведено сочетание включения ключей каждой из групп одной фазы для формирования всей совокупности дискретных уровней,

е каждый из которых состоит из двух полупериодов (циклов) основной частоты работы инвертора (происходит конвертирование циклов).

в зависимости от кода включеиия ключей напряжения с обмотки младше0го разряда складываются или вычита. ются с напряжением старвиего разряда. Чтобы использовать всю совокупность дискрет для формирования синусоиды, необходимо верхние ступеньки делать большей длительности, чем нижние, т.е. с большим количеством полупериодов в ступеньке, при этом код включения ключей для четных и нечетных полупериодов соответствует приведенному в таблице коду.

, МНОГОФАЗНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫ ПРЕОБРАЗСБАТЕЛЬ, содержаиий трансформатор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайние выводы через зашунти1 6 7 рТ Твчтггч I ( у г/ ПРТР j wvj jpifjijrWj 7 (V 4/ 3|. i i 1 11 1 ХАДич 11 1 I i 1 11 I sрованные диодами силовые ключевые тра нзисторы подключены к его общей шине, силовые ключи, подсоединенные информационныкй входами к нагрузкгм фаз и вторичнкм обмоткам трансформатора, и блок управления, выходы которого подключены к соответствуюьцм управляющим входам силовых ключей и базам силовых ключевых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в нем нагрузки каждой из фаз включены между средними выводами двух пар вторичных обмоток трансформатора, средние , промежуточные и крайные выводы каждой пары вторичных о й4оток под- / ключены через силовые ключи к общей щ шине источника питания.

1 2

3

1%

10о

io;

10

1024942 1

Продолжение таблицы