Устройство для формирования @ -фазной системы напряжений Советский патент 1988 года по МПК H02M1/08 

4

О СО

к

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 напряжение - частота, счетчик 2 и дешифратор 3. Выходы реверсивных счетчиков 4, 5 соединены с цифрофункциональным генератором 6, выходы которого соединены с блоком 7 сумматоров. За счет введения в состав цифро- функционального генератора 6, делителя 11 напряжения и четырех формирователей 13 в виде цифроаналоговых преобразователей обеспечивается строго симметричная система напряжений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

: Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления полупроводниковыми преобразователями, и может быть использовано в системах электропитания или электроавтоматике для преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное, в полупроводниковых преобразователях частоты для многофазного асинхронного электропривода.

Цель изобретения - расширение функБС 7 напряжения (фиг. 1) выполнен на m двухвходовых сумматорах 14 напряжения. Первые входы сумматоров напряжения, имеющих номера от 1 до ш/2 и от m/2-fl до m соответственно, соединены с первым и четвертым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения, имеющие нечетный номер от 1 до т/2 и от т/2-4-1 до m соответственно соединены с вторым и щестым входами БС 7. Вторые входы сум:циональных возможностей путем формиро- 10 маторов напряжения, имеющие четный нования симметричной т-фазной системы на- : пряжений.

На фиг. 1 и 2 представлена функцио- 1альная схема предлагаемого устройстмер от 1 до т/2 и от т/2+2 до m соответственно, соединены с третьим и пятым входами БС 7. Сумматоры 14 напряжения выполнены с коэффициентами передачи по первому

ва, варианты исполнения; на фиг. 3 - времен- , и второму входу, определяемыми выраже

30

35

;ные диаграммы, поясняющие принцип рабо- ;ты устройства для формирования шести- фазной системы напряжений , ). ; Устройство для формирования т-фаз- |ной системы напряжений (фиг. 1, 2) содержит преобразователь напряжение - частота 20 (ПНЧ) 1, первый счетчик 2, первый дешифратор 3, соединенные последовательно. Выходы первого дешифратора 3, число которых равно двум, соединены с входами первого реверсивного счетчика 4 и входами вто- :рого реверсивного счетчика 5. Выходы пер- ;вого реверсивного счетчика 4 соединены с : первыми кодовыми входами (Ki) цифро- :функционального генератора (ЦФГ) 6. Вы- ходы второго реверсивного счетчика 5 сое- :динены с вторым кодовым входом (К2) ;ЦФГ 6. Выходы ЦФГ 6 соединены с одно- 1 именными входами блока 7 сумматоров, выводы которого с помощью ключей 8 соеди- |нены с суммирующими точками фаз A...Z. IУправляющие цепи ключей 8 соединены с :выходами второго дешифратора 9, кото- ;рый входами через второй счетчик 10 свя- ;зан с выходом первого счетчика 2. ЦФГ 6 ;содержит делитель напряжения (ДН) 11, выполненный на резисторах 12, имеющий первый, второй входы напряжения и выход, четыре формирователя 13 в виде цифро- 40 аналоговых преобразователей (ЦАП), каждый из которых имеет первый, второй входы напряжения, кодовый вход и выход. Кодовые входы ЦДЦ и ЦДЦа соединены с первыми кодовым входом К1ЦФГ 6. Кодовые входы ЦАГЬ, ЦАЦ4, ЦАП5 соединены с вторым кодовым входом К2.ЦФГ 6. Первые входы напряжения ЦАПь ЦАП2, ЦАП-г соединены с первым входом напряжения ДН 11 и ЦФГ 6. Первые входы напряжения ЦАПз, ЦАП.1 и второй вход напряжения ЦАЦз соединены с вторым входом напряжения ДН 11 и ЦФГ 6. Первый вход напряжения ДН 11, выходы ЦАП,, ЦАПа, второй вход напряжения ДН 11, входы ЦАП.ч, ЦАП4, ЦАПз соответственно являются первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, 55 шестым, седьмым выходами ЦФГ 6, которые соединены с одноименными входами блока 7 сумматоров (БС).

45

50

ниями: для сумматоров напряжения, имеющих номер 1 и l+m/2:

Ki

2п-2

sin.u/m;

К2

-sin л/т.

для сумматоров напряжения, имеющих номер от 2 до т/2 соответственно и на т/2 больше:

K, 2sinii - l,

m

K2 smj--sm

л m

( -1)я m

- номер сумматора напряния;

m - число формируемых фаз; п - число ступеней напряжения на участке; я 3,14...

БС напряжения 7 (фиг. 2) выполнен на двухвходовых сумматорах 14 напряжения. Первые и вторые входы сумматоров напряжения, имеюпд,ие номера 1 и , соединены с седьмым входом БС 7. Первые входы сумматоров напряжения, имеющих номер от 2 до т/2 и от 2+т/2 до т, соединены соответственно с первым и четвертым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения 14, имеющих четный номер от

2до т/2-1 и от номера m/2+З до т, соединены соответственно с вторым и шестым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения 14, имеющих нечетный номер от

3до т/2 и от m/2-f2 до m-1, соединены соответственно с третьим и пятым входами БС 7.

Сумматоры 14 напряжения выполнены с коэффициентами передачи по первому и второму входам, определяемыми выражением для сумматоров напряжения номер 1:

БС 7 напряжения (фиг. 1) выполнен на m двухвходовых сумматорах 14 напряжения. Первые входы сумматоров напряжения, имеющих номера от 1 до ш/2 и от m/2-fl до m соответственно, соединены с первым и четвертым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения, имеющие нечетный номер от 1 до т/2 и от т/2-4-1 до m соответственно соединены с вторым и щестым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения, имеющие четный номер от 1 до т/2 и от т/2+2 до m соответственно, соединены с третьим и пятым входами БС 7. Сумматоры 14 напряжения выполнены с коэффициентами передачи по первому

ниями: для сумматоров напряжения, имеющих номер 1 и l+m/2:

Ki

2п-2

sin.u/m;

К2

-sin л/т.

для сумматоров напряжения, имеющих номер от 2 до т/2 соответственно и на т/2 больше:

K, 2sinii - l,

m

K2 smj--sm

л m

( -1)я m

- номер сумматора напряния;

m - число формируемых фаз; п - число ступеней напряжения на участке; я 3,14...

БС напряжения 7 (фиг. 2) выполнен на двухвходовых сумматорах 14 напряжения. Первые и вторые входы сумматоров напряжения, имеюпд,ие номера 1 и , соединены с седьмым входом БС 7. Первые входы сумматоров напряжения, имеющих номер от 2 до т/2 и от 2+т/2 до т, соединены соответственно с первым и четвертым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения 14, имеющих четный номер от

2до т/2-1 и от номера m/2+З до т, соединены соответственно с вторым и шестым входами БС 7. Вторые входы сумматоров напряжения 14, имеющих нечетный номер от

3до т/2 и от m/2-f2 до m-1, соединены соответственно с третьим и пятым входами БС 7.

Сумматоры 14 напряжения выполнены с коэффициентами передачи по первому и второму входам, определяемыми выражением для сумматоров напряжения номер 1:

К, 0, (sin)

для сумматоров напряжения 5f

К,-2(sin2m

ti--t н

для сумматоров напряжения, имеющих четные номера от 2 до т/2-1 и соответственно m/2+l большие:

(J-l)-- 2-т

(j + l):t Zm.

sin

ii-ilfi, n-i.

2m

n

для сумматоров напряжения, имеющих нечетные номера от 3 до т/2 и соответственно на т/2-1 большие:

()д .

Тт

2 sini:I-sin 2m

(j-2).4 2m

n- и

Твых

амплитудой

, j - номер сумматора напряжения;

m - число формируемых фаз; п - число ступеней напряжения на участке л/т; п 3,14...

Устройство работает следующим образом. ПНЧ 1 преобразует напряжение U/ в регулярную последовательность импульсов с частотой, пропорциональной сигналу задания и/ и равной

f 2т., где m - число формируемых фаз;

п -число ступеней напряжения для аппроксимации синусоиды на участке л/т;

частота выходного напряжения. С выхода ПНЧ 1 импульсы поступают на вход первого счетчика 2, число состояний которого равно п. С выхода первого счетчика 2 сигнал через первый дешифратор 3 (фиг. 3) поступает на входы первого 4 и второго 5 реверсивных счетчиков, которые вырабатывают коды, необходимые для формирования отдельных участков синусоиды. Сформированные счетчиками 4, 5 коды поступают соответственно на первый Ki и второй К2 кодовые входы ЦФГ 6. На первый а и второй а-2 входы напряжения ЦФГ 6 поступает напряжение UM, которое задает величину выходного напряжения, на выходах ЦФГ б имеем относительно общей точки устройства:

выход 15 - постоянное напряжение

Цм.

2

0

выходы 16, 1/ - квазитреугольные напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности:

выходы 18, 19 - квазитреугольные напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности, сдвинутые на фазовый угол л/т по отношению к напряжениям на выходах 16, 17;

выход 20 - двухполярное квазитреугольное напряжение, совпадающее по фазе с напряжениями на выходах 18, 19;

выход 21 - постоянное отрицательное напряжение.

Полученные сигналы с выходов ЦФГ 6 поступают на одноименные входы блока сум- 5 маторов БС 7. При этом на одном из входов каждого из сумматоров напряжения 14 поступает постоянное напряжение, а на другой квазитреугольное.

Каждый из сумматоров 14 напряжения (фиг. 1) от номера 1 до т/2 вырабатывает свой участок диапазона напряжения

0

синусоиды ал.

5

от

+ U,

(а О

S -Чй--до

+ LJMsin -, где а - номер диапазона напря

жения, общее число которых т/2; аппроксимированной синусоиды длительностью

25Г

-- и с частотой m

Сумматоры напряжения от номера m/2+l до m вырабатывают

0

участки -LJMsin

диапазонов (сх-1)

ги

л до -UMsin

напряжения 2л

от

ж

Таким об

разом, для формирования положительных и отрицательных значений напряжений каждой фазы используются одни и те же сумматоры напряжения, что позволяет получить симметричную систему напряжения с чис.юм фаз 2 --- ; 256, а также симметричные системы напряжений с нечетным числом фаз.

Блок сумматоров напряжения (фиг. 2) формирует участки аппроксимируемой синусоиды, необходимые для формирования двух невзаимосвязанных систем напряжения с нечетным числом фаз, сдвинутых относительно друг друга на фазовый угол , где m -

нечетное число. Поэтому эти две системы образуют в целом систему напряжений с четным числом фаз. Сумматоры напряжения от

номера 1 до 1-+- вырабатывают двухполярное квазитреугольное напряжение, сдвину- тое относительно друг друга на фазовый

угол , где m - нечетное число. Сумматоры напряжения от номера 2 до и от номе

ра 2-(- до m разбиты на две группы,

имеющие четный и нечетный номер. При этом сумматоры напряжения, имеющие четный номер, используются для формирования одной системы с нечетным числом фаз.

а другой, сдвинутой относительно первой системы на фазовый угол, используются сумматоры с нечетным номером.

Рассмотрим формирование одной из систем с нечетным числом , например с использованием сумматоров напряжения, имеющих четный номер. Первая группа сумматоров в диапазоне номеров от 2 до формирует напряжение в диапазонах от

+ U«sin до +UMSin (, где 2w2fri

а - номер диапазона (сумматора напряжения в группе), общее число которых в положительной области, значений равно i- где m - нечетное число. Другая группа в диапазоне номеров от до m

Примечание: п- число ступеней напряжений на участке Г/т.

Использование предлагаемого устройства для формирования гп-фазной системы напряжений позволяет получать строго симметричные системы напряжений с числом фаз 256. Это достигается введением в состав ЦФГ делителя напряжения и выполнением ЦФГ на четырех формирователях в виде ЦАП. Так как для формирования положительной полуволны синусоиды используется один и тот же элемент, что характерно и для формирования отрицательных полуволн синусоиды, то.полученная система напряжений является строго симметричной как в общем, так и в частности, т.е. при рассмотрении ее, как совокупности К т-фазных систем с нечетным числом фаз.

За счет выполнения ЦФГ на пяти формирователях с соответствующими коэффициентами передачи сумматоров напряжения обеспечивается сокращение числа ключевых элементов. В результате этого для формирования т-фазной системы напряженнй с нечетным числом фаз используют m ключей (фиг. 2), а не 2т (фиг. 1), где т - нечетное число.

Формула изобретения

Сигналы с выходов БС 7 поступают к суммирующим точкам фаз A...Z через соответствующие ключи 10 в заданной последовательности, которая обеспечивается порядком подачи управляющих сигналов с выходов второго дещифратора 11, причем заданная последовательность обеспечивается при помощи второго счетчика 12, имеющего m состояний и состояние которого определяется последовательностью импульсов, поступающих с выхода первого счетчика 2. Перед началом работы счетчики 2, 4, 5, 12 необхо- димо установить в начальное состояние согласно таблице:

5

образователь напряжение - частота, первый счетчик, первый дещифратор, соединенные последовательно, второй дещифратор, входы которого связаны через второй счетчик с выходом первого счетчика, выходы - с управляюидими цепями ключей, цифрофунк- циональный генератор двухфазного квазитреугольного напряжения, выполненный на формирователях в виде цифроаналоговых

0 преобразователей, каждый из которых имеет первый и второй входы напряжения и кодовый вход, цифрофункциональный генератор имеет первый и второй кодовые входы, первый и второй входы напряжения, первый и второй реверсивные счетчики,

5 входы которых соединены с выходами первого дещифратора, а выходы - соответственно с первым и вторым кодовыми входами цифрофункционального генератора, блок сумматоров напряжения, входы которого соединены с входами цифрофункционального генератора, а выходы - через ключи с суммирующими точками фаз, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем фор.миро- вания симметричной т-фазной системы напряжений, цифрофункциональный генератор дополнительно снабжен делителем напряжения на две равные части, имеющим первый и второй входы напряжения, и выполнен н& четырех формирователях, при

0

5

этом кодовые входы первого, третьего и второго, четвертого формирователей соединены соответственно с первым и вторым кодовыми входами цифрофункционального генератора, первый вход делителя напряже- ния соединен с первым входом напряжения цифрофункционального генератора и первыми входами напряжения первого, второго формирователей, второй вход делителя напряжения соединен с вторым входом напряжения цифрофункционального генера- тора и с первыми входами напряжения третьего, четвертого формирователей, выход делителя напряжения через общую точку устройства связан с вторыми входами формирователей, причем первый и второй вхо1

ды напряжения делителя напряжения и выходы формирователей являются входами цифрофункционального генератора.

1

в

I

.I -Ч

I 1 0 , 1

з

шдш

JT т

u

J

frr

ЛГ rrj

Ш

la

ДШ(г

ЦАП1

11 I

HI

III

..

r

r

ЦЩ

Г,

« .

/ Чу / ХУЧХХХ

ЧУХХХУЧУЧ ЧУ Х/

ffjr

/77

/ffT rn

iUJILL

55

/Г7

JLL

III

111

/:

/:%

r

f:

r

r