Многофазный функциональный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G06G7/26 

6d

o vi

D U СЛ

Изобретение относится к формированию (синтезу) электрических сиг- Налов, описываемых тригонометричес- кой, например синусоидальной, многоступенчатой функцией к синтезу регулируемого дискретно по величине постоянного и переменного напряжений, и может найти применение в автоматике, вычислительной и преобразовательной технике. Цепью изобретения является повышение точности синтеза выходного напряжения. Функциональный преобразователь содержит преобразователь 1 постоянного напряжения в переменное, первичную обмотку 2 трансформатора 3, несколько вторичных обмоток 4,-4п, силовые ключи 5д,5, 5 If... ,,6,. .. ,7 ,7 , причем вторичные обмотки и ключи образуют соответствующие фазы преобразователя, нагрузку 8, обмотку выпрямителя, дополнительный источник постоянного напряже ния, трансформатор, ключи постоянио- го тока и блок 14 синхронизации. В преобразователе использовано промежуточное высокочастотное преобразование сигнала по алгоритму на основе многозначной системы счисления. Последовательное включение разрядных трансформаторно-ключевых структур позволяет по сравнению с прототипом увеличить цифровую емкость преобразователя и тем самым ювысить точность синтеза формы и напряжения выходного сигнала. 3 ип. (Л

IVr

щШ (| L::J

i I--r I1

I - . I - - CZh-8

-

8

Фиг.1

Изобретение относится к формированию (синтезу) электрических сигна лов, описываемых тригонометрической, например, синусоидальной многоступенчатой функ1и1ей, к синтезу регулируемого дискретно по величине постоянного и переменного напряжений и может найти применение в автоматике, вычислительной h преобразовательной технике.

Цель изобретения - повышение точности синтеза формы выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена схема многофазного функционального преобразователя; на фиг. 2 и 3 - варианты его

подключения к нагрузке.

Многофазный функциональный преобразователь (фиг. 1) содержит преобразователь 1 постоянного напряжения в переменное, выполненный по мостовой или двухтактной схеме, работающий на высокой промежуточной частоте, первичную обмотку 2 трансформатора 3, п вторичных обмоток 4, подключенных к

10

15

20

25

ключения ключей 5,..,6 (фиг. 2), при котором обеспечивается двухтактное выпрямление сигнала на вторичных обмотках 4, можно синтезировать на нагрузке 8 постоянное напряжение регулируемой амплитуды, которая определяется выбором номера одноименнь:х симметрично расположенных относительно центрального ключей в каждом разряде. Количество синтезируемых уровней определяется при зтом цифровой емкостью S преобразователя:

.

где 1 - максимальное число алфавита - количество отводов в полуобмотке без центрального; Р - основание выбранной систекы счисления - общее количество отводов в разряде 4 ,; п - количество разрядов. Цифровую емкость можно увеличить,

если использовать дополнительный источник напряжения, из которого вначагруппам силовых ключей 5j,5 5,..., ле вычитается синтезируемое напряже- б , ,7), причем вторичные об- ние, а затем складьшается с ним. При

,, 1 причем вторичные

мотки и ключи образуют соответствующие фазы преобразователя (иа (|иг. I представлена первая фаза). Кроме того, преобразователь содержит нагрузку 8, обмотку 9 выпрямителя, выпрямитель 10 (фиг., 2), дополнительный источник

30

этом новая цифровая емкость S определяется выражением S,2S+1.

Благодаря поочередному срабатыванию симметричных ключей исключает- ся подмагничивание постоянным током источника питания трансформатора 3

И постоянного напряжения, трансфер- 35 (фиг. 2). Таким образом, обеспечивает- матор 12, ключи 13 постоянного тока (фиг. 3) и блок 14 синхронизации (фиг. 1).

Преобразователь (фиг. 1) работает следующим образом.40

Блок 14 синхронизации обеспечивает последовательность коммутации ключей 5 Q,..., 7 в соответствии с требуемой формой преобразованного сигнала. Благодаря последовательному соединению 45 трансформаторно-ключевых структур удается повысить разрядность системы счисления, используемой в основе синтеза форкы, а следовательно, и цифровую емкость. Так, например, исполь- д зуя 12 ключей с 12 отводами и четырехразрядную троичную систему в рассматриваемом преобразователе, получают цифровую емкость, равную 4I. Таким образом, обеспечивается точность 55 грузки через ключи Зо-б протекает синтеза в сочетании с простотой конструкции преобразователя в целом.

Если в одной из фаз преобразователя обеспечить такой алгоритм переся повышение точности синтеза величины постоянного напряжения практически без усложнения устройства, так как может быть использован, либо имеющийся источник постоянного напряжения, пи- преобразователь в целом, либо дополнительно организованный - обмотка 9 и выпрямитель 10.

Напряжение дополнительного источника Е всегда выбирается на один регулируемый квант е больше, чем максимальный уровень напряжения, синтезированного в фазе преобразователя:

E(S+l)e,

%

где е - напряжение кванта, весовое

напряжение. Это приводит к тому, что ток навсегда в одну сторону, что позволяет выполнить их в виде однополярных ключей и вдвое сэкономить количество активных элементов.

0

5

0

5

ключения ключей 5,..,6 (фиг. 2), при котором обеспечивается двухтактное выпрямление сигнала на вторичных обмотках 4, можно синтезировать на нагрузке 8 постоянное напряжение регулируемой амплитуды, которая определяется выбором номера одноименнь:х симметрично расположенных относительно центрального ключей в каждом разряде. Количество синтезируемых уровней определяется при зтом цифровой емкостью S преобразователя:

.

где 1 - максимальное число алфавита - количество отводов в полуобмотке без центрального; Р - основание выбранной систекы счисления - общее количество отводов в разряде 4 ,; п - количество разрядов. Цифровую емкость можно увеличить,

если использовать дополнительный источник напряжения, из которого внача

этом новая цифровая емкость S определяется выражением S,2S+1.

Благодаря поочередному срабатыванию симметричных ключей исключает- ся подмагничивание постоянным током источника питания трансформатора 3

(фиг. 2). Таким образом, обеспечивает

грузки через ключи Зо-б протекает

ся повышение точности синтеза величины постоянного напряжения практически без усложнения устройства, так как может быть использован, либо имеющийся источник постоянного напряжения, пи- преобразователь в целом, либо дополнительно организованный - обмотка 9 и выпрямитель 10.

Напряжение дополнительного источника Е всегда выбирается на один регулируемый квант е больше, чем максимальный уровень напряжения, синтезированного в фазе преобразователя:

E(S+l)e,

%

где е - напряжение кванта, весовое

напряжение. Это приводит к тому, что ток нагрузки через ключи Зо-б протекает

всегда в одну сторону, что позволяет выполнить их в виде однополярных ключей и вдвое сэкономить количество активных элементов.

Если одну из фаз преобразователя выполненного по схеме фиг. 2, нагрузить на двухтактный усилитель - (фиг. 3), то можно обеспечить дискретное регулирование переменного сигнала на выходе усилителя, либо использовать это устройство как новый функциональный преобразователь, у которого более чем вдвое увеличена цифровая емкость. Здесь обмотка 9, выпрямитель 10 заменены источии- ком Е..

Если выходные обмотки устройств по схеме фиг. 3 каждой из фаз соединить последовательно между собой и нагрузкой, то образуется новый функциональный преобразователь, у кторого резко увеличена цифровая емкость

е ,J.

Синтез такого функционального . преобразователя основан на использовании комбинированной многозначной системы счисления. Р - выбранн основание счисления в каждой фазе, то основание счисления в целом для преобразователя определяется следую jpiM образом:

Р 2()+3.

00

Преимущество такого функционального преобразователя заключается в отсутствии ключей переменного тока

точности синтеза формы и ам- переменного сигнала.

Формула изобретения

Многофазный функциональный преобразователь, содержащий преобразователь постоянного напряжения, в переменное, три выхода которого подключены соответственно к среднему и двум крайним выводам первичной обмотки трансформатора, группы силовых ключей по числу вторичных обмоток транс- форматора в каждой фазе, одни из информационных выводов которых в каждой группе силовых ключей объединены, а другие информационные выводы силовых ключей группы подключены соответственно к среднему, промежуточным и крайним выводам соответствующей вторичной обмотки трансформатора, и блок синхронизации, выходы, которого соединены с управлякнциУ и входами соответствующих силовых ключей групп, о т- лич.ающийся тем, что, с целью повышения точности синтеза формы выходного напряжения, в нем средний вывод каждой предьщущей вторичной обмотки трансформатора в каждой фазе соединен с объединенными информационными выводами силовых ключей последующей 145УППЫ, а объединенные информационные выводы силовых ключей первой группы и средний вывод последней вторичной обмотки трансформатора в каждой фазе являются внешними выводами соответствующей фазы преобразователя.

UJLJ

гГГпс Л---Рта чн 1 .Г

AJ 4-«/ ,

Ле,г 2lxx

/VTV Sn /1 1 (J). /

II 11 II

UJ

/2

Фи9.3