Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное Советский патент 1984 года по МПК H02M5/14 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Известны преобразователи однофазного напряжения в трехфазное или мно гофазное, содержащие однофазный источник или задающий генератор и фазосдвигающий блок pj и 21 . Недостатками этих устройств является низкая точность преобразования вследствие того, что фазосдвигаю щий блок выполнен на реактивных элементах, имеющих как правило большой разброс параметров и низкую стабильность, и возможность работы только в узком диапазоне частот, где фазосдвигающий. блок обеспечивает сдвиг фаз на 120 (для трехфазного преобразователя) . Известен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий однофазный источник, фазосдвигающий блок и инвертор, подключенный к выходу однофазного источника. Фазосдвигающий блок выполнен инвертирующим на операционном усилителе з}. Недостатком известного устройства является низкая точность работы вследствие того, что сдвиг фаз осуществляется за счет реактивных элементов , охватывающих операционный усилитель/ Конденсаторы и индуктивности имеют, как правило, больщой разброс параметров и низкую стабильность при воздействий дестабилизирующих факторов. Не всегда можно подобрать номиналы фазосдвигающих элементов так, что бы получить требуемый сдвиг на 120. Для работы некоторых современных двигателей прецизионных устройств точность сдвига фаз имеет большое значение. Кроме того, известное устройство не может работать в широком диапазоне частот, так как фазосдвигающий блок обеспечивает требуемый сдвиг фаз только при конкретных значениях частоты однофазного источника. Однако часто возникает необходимость изменения частоты питания трехфазного двигателя для определения частот, на которых данный двигатель обеспечивает наилучшие механические характерис тики, или для питания различньй: днигателей от одного источника. Целью изобретения является повьш1е ние точности работы преобразователя и расширение диапазона частот за сче использования цифровой схемы преобразования числа фаз. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий однофазный источник, фазосдвигающий блок и инвертор, подключенный к выходу однофазного источника, введены второй инвертор и делитель астоты на три, соединенный с выходом однофазного источника, выход делителя частоты является первым преобразователя, второй инвертор подключен к выходу делителя частоты, а фазосдвигающий блок вьшолнен из двух RS-триггеров и четырех двухвходовых схем И-НЕ, причем выход однофазного источника соехщнен с первым входом первой и второй схем И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходом делителя частоты и прямым выходом первого триггера, выход первого инвертора соединен с первым входом третьей и четвертой схем И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с вьЕходом второго инвертора и инверсным выходом первого триггера, выходы первой и третьей схем И-НЕ соединены соответственно с R и S-входами первого триггера, прямой выход которого является вторым выходом преобразователя, выходы второй.и четвертой схем И-НЕ соединены соответственно с S и R-входами второго триггера, инверсный выход которого является третьим выходом преобразователя. На фиг.1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 эпюры напряжений в различных точках схемы. Преобразователь содержит однофазный источник или задающий генератор 1, делитель 2 частоты на три, инверто ры 3 и 4, двухвходовые схемы И-НЕ 5 - 8 и RS-триггеры 9 и 10 (фазосдвигающий блок обведен на фиг. 1 пунктиром) . Выход однофазного источника 1 подключен к делителю 2 частоты. Инверторы 3 и 4 соединены с выходами однофазного источника 1 и делителя 2 частоты соответственно. Выход однофазного источника 1 подключен к первому входу схем И-НЕ 7 и.8, вторые входы которых подключены соответственно к выходу делителя 2 частоты и прям жу выходу триггера 9, выход инвер-, тора 3 подключен к входу схем И-НЕ 5 и 6, вторые входы которых подключе31

ны соответственно к выходу инвертора 4 и инверсному выходу триггера 9. Выходы схем 5 и 7 подключены соответственно к S и R-входу триггера 9, выходы схем 6 и 8 подключены соответственно к R и S-входу триггера 10. Выход делителя частоты, прямой выход триггера 9 и инверсный выход триггера 10 являются выходами преобразователя.

Делитель 2 частоты служит для деления частоты однофазного источника на три и для формирования первой фазы выходного напряжения. Схемы И-НЕ 5 и 7 служат для формирования импульсов запуска и срыва триггера 9 схемы И-НЕ 6 и 8 - триггера 10.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное работает следую|щим образом.

Однофазный источник 1 генерирует импульсы с частотой, которая должна быть в 3 разавьше необ.ходимвй выходной частоты преобразова теля (фиг. 2а). После делителя 2 частоты,частоты уменьшается в три раза и становится равной выходной. Делитель частоты на три строится по стандартной схеме на RS или JK-триггерах. Выход делителя 2 частоты является и первым выходом. На фиг. 2S показано напряжение на выходе делителя 2 частоты. На фиг. 2b,i показаны импульсы на выходе инверторов 3 и 4. На фиг. 2д,е показаны импульсы на выходе схем И-НЕ 5 и 7. Эти импульсы используются для запуска и срыва триггера 9. Импульсы на прямом и инверсном выходах триггера 9 показаны на фиг. 2ж,3. Прямой выход триггера 9 является вторым выходом преобразователя (выход второй фазы). На фиг. 2и, k показаны импульсы на выходах схем И-НЕ 6 и 8, которые используются для запуска и срыва триггера 10. Инверсный выход триггера 10 является третьим выходом преобразователя (выход третьей фазы). Напряжение на нем показано на фиг. 2Л.

Как видно из эпюр напряжения (фиг. ,2), независимо от частоты однофазного источника напряжения фаз сдвинуты один относительно другого на одну треть ширины импульса или на 120. Этот сдвиг не может измениться при любых условиях работы преобразователя.

Таким образом, повышение точности

работы преобразователя и расширение

034

диапазона частот по сравнению с известным устройством определяется тем, что в схему введен делитель частоты на три и напряжение каждой последующей фазы формируется за счет сдвига предыдущей на ширину импульса однофазного источника.

Такой принцип работы обеспечивает стабильньм сдвиг фаз на 120 независимо от внешних дестабилизирующих факторов, действуюш 1х на схему, например колебаний температуры и влажности.

Предлагаемый преобразователь однофазного напряжения в трехфазное может использоваться для создания трехфазных источников питания прецизионных трехфазных двигателей чувствительных элементов и других трехфазных

устройств, где необходим точный сдвиг фаз питающих напряжений и возможность варьирования питающей частоты.

Техническая эффективность предлагаемого преобразователя однофазного

напряжения в трехфазное обусловлена введением в схему делителя частоты на три и построения фазосдвигающего блока на основе цифровых элементов двух RS-триггеров, запуск и срыв крторых производится импульсами, задержанньми один относительно другого на ширину импульса однофазного источника. Это позволяет получить точный сдвиг фаз на 120 и возможность изменения частоты однофазного источника без изменения угла сдвига фаз и получить абСОЛютнб-стабильный сдвиг фаз.

Таким образом, преимуществами предлагаемого преобразователя однофазного напряжения в трехфазное перед известными аналогичными устройствами, являются: повьш1ение точности работы преобразователя; расширение диапазона частот; повышение стабильности работы схемы.

Погрешность сдвига фаз у предлагаемого преобразователя отсутствует. Погрешность известного устройства даже при фиксированной частоте однофазного источника может достигать 20.

Для питания мощного трехфазного устройства с большим током потребления необходимо применять усилители мощности. В данном случае это ключевые усилители мощности, которые при прочных условиях гораздо экономичнее и имеют меньшие габариты чем синусои.дельные усилители.

й-г. Z

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ, содержащий однофазный источник, фазосдвигающий блок и инвертор, подключенный к выходу однофазного источника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности его работы и расширения диапазона частот, в схему введены второй инвертор и делитель частоты на три, соединенный с выходом однофазного источника, выход делителя частоты является первым выходом преобразователя, второй инвертор подключен к выходу делителя частоты, а фазосдвигающий блок выполнен из двух R5 -триггеров и четырех двухвходовых схем И-НЕ, причем выход однофазного источника соединен с первым входом первой и второй схем И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходом делителя частоты и прямым вьгходом первого триггера, выход первого инвертора соединен с первым входом третьей и четвертой схем И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходом второго инвертора и инверсным выходом первого триггера, выходы первой и третьей схем И-НЕ соединены соответ(Л ственно с R и 5 -входами первого триггера, прямой выход которого является вторым выходом преобразователя, выходы второй и четвертой схем И-НЕ соединены соответственно с 5 и R -входами второго триггера, инверсный выход которого является третьим выходом преобразователя.