Многофазный функциональный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к формированию (синтезу) электрических сигналов, описываемых тригонометрической например синусоидальной многоступенчатой функцией, и может найти применение в автоматике, вычислительной и Силовой преобразовательнсй техник Известны силовые функциональные преобразователи, использующие прогрессивную симметричную, многозначную систему счисления и содержащие тран форматор, первичная обмотка которог подключена через силовые ключи к источнику питания, а выводы вторичной обмотки через другие силовые ключи к его общей шине, и блок управления Недостатками данных устройств являются трудность организации многофазного выхода и сложность регули рования параметров выходного напряжения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является многофазньй функциональный преобраз ватель, содержащий трансформатор, средний первичной обмотки кот рого подсоединен к одному из полюсо источника питания, а ее крайние выводы через зашунтированные дйодл, силовые ключевые транзисторы подклю чены к его общей шине, силовые клю чи, подсоединенные информационными входами к нагрузкам фаз и втрричньм обмоткам трансформатора, и блок управления, выходы которого подключены к соответствующим управляшщм входам силовых ключей и базам силовых транзисторов 2. . Недостатком известного устройства является узкий диапазон изменен параметров выходного напряжения изза невозможности регулирования его амплитуды и частоты Целью изобретения является расширение диапазона измене ния парамет ров выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что многофазный функциональный .преобразователь, содержащий трансформатор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одно му из полюсов источника питающего напряжения,а ее крайние выводы чере зашунтированные токопропускающими диодами силовые ключевые транзисто-ры подключены к его общей шине, силовые ключи и блок управления, выполненный в виде последовательно 1 включенных задающего генератора, делителя частоты и программируемого блока памяти, вькоды которого подключены к управляющим входам соответствующих скповых ключей, выходами каждой фазы являются средние выводы двух пар вторичных обмоток трансформатора, крайние промежуточные и средние выводы каждой пары вторичных обмоток трансформатора подключены через соответствующие силовые ключи к общей шине источника питакидего напряжения, содержит кодоуправляемый делитель частоты, вход которого подключен к задающему генератору, а два выхода подсоединены к базам силовых ключевых транзисторов. Кроме того, в преобразователе источник питающего напряжения выполнеи кодоуправляемым и содержит блок согласующих усилителей, h входов которого являются цифровым входом управления амплитудой выходного напряжения преобразователя, и h последовательно включенных между полюсами источника питающего напряжения разрядиьк элементов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных в замкнутую цепь источника напряжения, пропо эционального весу соответствунмчего двоичного разряда, ключа и токопередающего диода, управляющие входы ключей разрядных элементов поразрядно подключены к соответствующим л выходам блока согласующих усилителей. На чертеже представлена схема многофазного функционального преобразователя. Преобразователь содержит инвертор, вьшолиенный на силовых ключевых транзисторах , токoiipопускающих диодах 2 для пропуска обратного тока нагрузки, первичной обмотки 3 трансформатора 4. Каждая фаза собрана из двух групп вторичных обмоток: первая (sin) из обмоток 5 и 6, вторая (cog) с углом сдвига 90° - из обмоток 7 и 8. Каждая группа обмоток имеет силовые ключи 9в, 10, 11, и t2e переменного тока для образования нуля выбранной системы счисления и силовые ключи j J 9;,-9tJ 10-,-IOf-, lO I-IOli 11,-11j; 1i;-1i;., 12,-12j; для формирования числовой последовательности систеьш счисления. Каждая обмотка разбита на четное количество равных участков. Участок обмотки и связанные с ней. соответствующие ключи (О- , ) образуют один разряд системы счисления, таким образом каждая фаза формируется двухразрядной схемой. Нагрузки 13 и 14 фаз включены между нулевыми силовыми ключами соответствующих групп, подключенных к средним выводам обмоток 5 и 6, 7 и 8. Блок управления состоит из задаю щего генератора15 (обычно кварцево го), делителя 16 частоты и программ руемого блока 17 памяти, Питание инвертора осуществляется от п последовательно включенных раз рядных элементов, представляющих со бой замкнутую цепь из последователь но включенного источника пи тания с напряжением, пропорциональным весу двоичных разрядов, ключа 19,-19 (транзистор или тиристор) т копередающего диода . Запуск ключей производится от блока 21 соГласукнцих усилителей, на вход которого подается п -разрядный параллельный код управления амплитудой выходного напряжения. Запуск силовых ключевых транзисторов инвертора производится от кодоуправ ляемого делителя 22 частоты, за- пускаемого от задающего генератора В многофазном функциональном пре обр зователе использована многозначная нечетная симметричная относительно нуля система счисления в алгоритме управления преобразователем для синтезирования необходимого текущего уровня квантования формируемого синусоидального сигнала. При этом используются две группы обмоток и ключей (два разряда), отличающихся между собой по уровню выходного напряжения в Р раз, где Р- основание выбранной системы счи ления (, 5, 7, ..,, 2п-1). Рассмотрим работу преобразователя в режиме управления напряжением и частотой выходного сигнала. Напряжение источников пропо циональны весам двоичных разрядов .-, ,2...,и„ 0, где шаг квантования. При подач отпирающего сигнала (кода) на управляющие входы ключей 19,-19 напряжения источников складываются. При запирании какого-либо ключа, например 19j, ток остальных источников протекает через диод 20 и, следовательно, цепь замыкается, а источник 18,, исключается из общей последовательности источников. Таким образом может быть синтезирован любой номинал напряжения из ряда целых чисел от нуля до 2 -1. Количество источников и шаг квантования выбираются в зависимости от заданной глубины регулирования. Запуск ключей (в данном случае транзисторов) производится от п-входового блока согласующих усилителей, на вход которого подается параллельный двоичный код, например, от ЦВМ. Для обеспечения глубокого регулирования частоты входного напряжения преобразователя служит кодоуправляемый делитель 22 частоты, который осуществляет запуск инвертора. Кодоуправляемый делитель может быть выполнен на базе микросхемы К564ИЕ15, у которой в зависимости от комбинации напряжений логических уровней на входах умножения на выходах можно получить 1, 2, 4, 8, 16 и 32 положительных или отрицательных импульса, или любую их сумму. Помимо микросхемы в кодоуправляеttbm делитель частоты входит делитель на 2, узел усиления - согласования для ос5ачествления запуска силовых ключев1,к транзисторов . Кодовое управление амплитудой выходного напряжения и его частотой не искажает форму выходного напряжения и позволяет ocyriiecTBHTB согласование с ЦВМ. Если требуется очень точно уста навливать номинал выходного напряжения, следует уменьшить шаг квантования и компенсировать падение напряжения на силовых ключах . путем включения дополнительного источцика. Технико-экономическая эффективность предлагаемого многофазного функционального преобразователя заключается в возможности регулирования амплитуды и частоты выходного напряжения, что облегчает совместную работу преобразователя с ЦВМ.

1 . МНОГОФАЗШЙ ФУНКЩЮНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержавшей трансформатор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питающего напряжения, а ее крайние выводы через зашунтированные токопропускающими диодами силовые ключевые транзисторы подключены к его общей шине, силовые ключи и блок управления, выполненный в виде последовательно включенных задающего генератора, делителя частоты и программируемого блока памяти, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих силовых ключей, выходами каждой фазы являются средние выводы двух пар вторичных обмоток трансформатора, крайние промежуточные и средние выводы каждой пары вторичных обмоток трансформатора подключены через соответствующие силовые ключи к общей шине источника питающего напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения параметре выходного напряжения, он содержит кодоуправляемый делитель частоты, вход которого подключен к задакицему генератору, а два выхода подсоединены к базам силовых ключевых транзисторов, 2. Преобразователь по п. 1,. о т личающийся тем, что в нем источник питающего напряжения выполнен кодоуправляемым и содержит блок согласующих усилителей, л вхоО) дов которого являются цифровым входом управления амплитудой выходного напряжения преобразователя, и п последовательно включенных между полюсами источника питающего напряжения разрядных элементов, каждый из которых состоит из последовательел 1C но соединенных в замкнутую цепь источника напряжения, пропорционального весу соответствующего двоичного разряда, ключа ь токопередакицего диода, управляющие входы ключей разрядных элементов поразрядно подключены к соответствующим л выходам блока согласуювдк усилителей.