Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное Советский патент 1991 года по МПК H02M5/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности ктиристорным преобразователям, и может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения работоспособности преобразователя от однофазного задающего генератора, имеющего на выходе симметричное напряжение произвольной формы.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное; на фиг, 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное (фиг. 1) содержит однофазный задающий генератор 1, сумматор 2 с двумя входами, блок 3 преобразования частота - напряжение, первый интегратор 4 с двумя входами, первый аналоговый перемножитель 5, блок 6 преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым 7, вторым 8 и третьим 9 выходами преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, а выход однофазного задающего генератора 1 соединен с первым входом сумматора 2 и с входом блока 3 преобразования частота - напряжение, выход которого соединен с управляющим входом первого аналогового перемножителя 5, выход которого соединен с первым входом первого интегратора 4, выход которого, в свою очередь, соединен с входом первого аналогового перемножителя 5, второй аналоговый перемножитель 10 и второй интегратор 11, причем выход сумматора 2 соединен с входом второго аналогового перемножителя 10, управляющий вход которого соединен с выходом блока 3 преобразования частота - напряжение, а выход - с вторым входом первого интегратора 4, выход которого соединен с первым входом блока 6 преобразования фаз, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора 11 и вторым входом сумматора 2.

На фиг.2 цифровые индексы соответствуют позициям по фиг. 1,t- время,.

Преобразователь работает следующим образом.

Первый 4 и второй 11 интеграторы и инвертирующий сумматор 2 образуют биквадратный фильтр, на вход-которого посту-

пает напряжение прямоугольной формы (фиг. 2) с выхода однофазного задающего генератора 1.

Напряжение ШМ и Un(t) на выходах

соответственно первого 4 и второго 11 интеграторов сдвигаются на 90 эл.град. по отношению к входным напряжениям . интеграторов 4 и 11. Следовательно, на первый и второй входы блока 6 преобразования

фаз поступают напряжения, также сдвинутые между собой на угол л/1 .

При изменении частоты однофазного задающего генератора 1 коэффициенты передачи первого 4 и второго 11 интеграторов измени ются обратно пропорционально частоте ад входного сигнала, т.е. K/j (ш) 1/соп и

Kll(ft)) 1/ (072 .

где Ti и Г2 - постоянные времени интеграторов 4 и 11.

Таким образом, при изменении частоты

однофазного задающего генератора 1 амплитуда колебаний Umi на выходе интегратора 4 и амплитуда колебаний Um2 на выходе интегратора 11 изменяются.

Система трехфазных напряжений на

выходах 7-9 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное получается в блоке 6 преобразования фаз путем геометрического суммирования в требуемых

пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений, поступающих на входы блока 6 преобразования фаз. Для получения стабильных фазовых сдвигов ( ±120 эл.град.) и амплитуд трехфазных колебаний

амплитуды ортогональных сигналов должны оставаться также стабильными.

Чтобы коэффициенты передачи интеграторов 4 и 11 сохраняли постоянное значение (при изменении частоты).

последовательно с первым 4 и вторым 11 интеграторами включены соответственно второй 10 и первый 5 аналоговые перемножители, управляющие входы которых соединены с выходом блока 3 преобразования

частота - напряжение.

Напряжение на выходе блока 3 преобразования частота - напряжение линейно зависит от частоты fi однофазного задающего генератора 1: Еу Ksfi, где Кз - коэффициент передачи блока 3 преобразования частота - напряжение.

Коэффициент передачи KI(U)) последовательно соединенных аналогового перемножителя 5 и интегратора 11, а также

коэффициент передачи К2(й) последовательно соединенных аналогового перемножителя 10 и интегратора 4 пропорциональны управляющему напряжению и обратно пропорциональны частоте fi сигналов,

поступающих на входы аналоговых перемножителей 11 и 4, т.е.

Ki (ш) К5К4(ш) К„У1 Еу

шг

KMyi Кд fi КМу1 - Кз 2 я f i n2 л п

K2(w) KioKii(w) KMy2Ey -

Кму2 КЗ fl Кму2 Кз 27Tf|Ti 27ГГ2

где КМу1 и КМу2 - коэффициенты передачи соответственно первого 5 и второго 10 аналоговых перемножителей.

Следовательно, при изменении частоты суммарный коэффициент передачи последовательно соединенных аналоговых пере: множителей и интеграторов остается постоянным.

Добротность(избирательность) биквадратного фильтра определяется глубиной внутренней обратной связи с выхода первого аналогового перемножителя 5 на первый вход аналогового перемножителя 4.

С целью получения на выходах интеграторов 4 и 11 напряжений с одинаковыми амплитудами, т.е. Umi Um2, необходимо относительное затухание Ј фильтра выбирать из соотношения Ј 0,1,что практически всегда выполняется, и при этом биквадратный фильтр остается высокодобротной избирательной системой.

На первый вход сумматора 2 поступает от однофазного задающего генератора 1 прямоугольное напряжение Ui(t), которое суммируется с синусоидальным сигналом Un(t). поступающим с выхода интегратора 11 на второй вход инвертора 2. Коэффициент передачи на резонансной частоте (которая совпадает с частотой основной гармоники однофазного задающего генератора) значительно превышает единицу, поэтому коэффициент передачи сумматора 2 по первому входу должен быть значительно меньше единицы. В силу этого только часть (пунктирная кривая на фиг. 2) напряжения

Ui(t) суммируется с синусоидальным сигналом Uii(t). Но и в этом случае U2(t)na выходе сумматора 2 сильно искажается. Однако на выходе первого 4 и второго 11 интеграторов

напряжения LJ4(t) и Un(t) отфильтровываются от высших гармонических.

Введение в преобразователь однофазного напряжения в трехфазное дополнительного интегратора и аналогового

перемножителя позволяет расширить его функциональные возможности.

Формула изобретения

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий однофазный задающий генератор, сумматор с двумя входами, блок преобразования частота - напряжение, первый интегратор с двумя входами, первый аналоговый перемножитель и блок преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно с первым, вторым и третьим выходными выводами, а выход однофазного

задающего генератора соединен с первым входом сумматора и входом блока преобразования частота - напряжение, выход которого соединен с управляющим входом первого аналогового перемножителя, выхолом соединенного с первым входом первого интегратора, выход которого соединен с входом первого аналогового перемножителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения работоспособности преобразователя от однофазного задающего генератора, имеющего на выходе симметричное напряжение произвольной формы, в него дополнительно введены второй аналоговый перемножитель и второй интегратор, причем выход сумматора соединен с входом второго аналогового перемножителя, управляющий вход которого соединен с выходом блока преобразования частота напряжение, а выход - с вторым входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом блока преобразования фаз, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и вторым входом

сумматора.

UJt)

U2(t)

U7(t) (l8lt) Ug(t)

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения работоспособности преобразователя от однофазного задающего генератора, имеющего на выходе симметричное напряжение произвольной формы. Устройство состоит из блока 6 преобразования фаз, трехфазный выход которого соединен с выходными выводами 7, 8, 9, а к одному из входов подключена цепочка, состоящая из последовательно соединенных задающего генератора 1, сумматора 2, аналогового перемножителя 10, интегратора 4, аналогового перемножителя 5 и интегратора 11. К другому входу блока 6 подключен выход интегратора 4, свободный вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя 5. Свободный вход сумматора 2 соединен с выходом интегратора 11. Управляющие входы аналоговых перемножителей 5, 10 соединены с выходом блока преобразования 3 частота - напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора 1. Введение аналогового перемножителя 10 и интегратора 11, а также указанное соединение элементов устройства позволяют использовать однофазные задающие генераторы, имеющие на выходе как синусоидальное напряжение, так и напряжения более сложной формы. При этом исключается использование фильтрующих и стабилизирующих амплитуду переменного напряжения устройств. 2 ил.