Преобразователь ортогональных напряжений в постоянное Советский патент 1991 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразованию переменною напряжения в постоянное, и может быть использовано о быстродействующих г.мстемзх авгоматмчзского управления,

иелью изобретения является уменьшение пупьсгщий выходного напряжения путем компенсации его переменной составляющей.

На фиг.1 изображена схема преобразо- аателя ортогональных напряжений в постоянное; на фмг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы.

Проо Зрэзосзтепь ортогональных напряжений ъ постоянное (фиг.1) содержит операционный усилитель 1. между инвертирующим входом и DWходом которого включен первый 2, и между неинвертирующим входом и общей тиной - второй 3 резисторы обрзчной связи, третий 4, четвертый 6 и пятый 6 резисторы, общая точка соединения которых подключена к инвертирующему (. ходу операционного усилителя 1, шестой 7 л седьмой 8 резисторы, общая точка соединения которых подключена к не- мнвертирукпцему входу операционного уси- литзля 1, первый 9 и второй 10 однополупериодные выпрямители положительного напряжения, а также первый 11 и второй 12 однополупериодные выпрямители отрицательного напряжения, к выходам КОТОРЫХ подключена свободные выводы соответственно третьего.4, четвертого 5, шестого 7 и седьмого 8 резисторов, первый 13 « второй 14 входные зыеоды преобразователя ортогональных напряжений в постоянное соединен ц с входами соответственно первых 9 и 11 и вторых 10 и 12 однополупе- риодных выпрямителей положительного и отрицательного напряжений, выход операционного усилителя 1 соединен с выходным выводом 15 преобразователя ортогональных напряжений э постоянное, дополнительно также содержит формирователь 16 треугольного напряжения с четырьмя входами, третий однополупериодный выпрямитель 17 положительного напряжения и третий однополупериодный выпрямитель 18 отрицательного напряжения, входы которых объединены между собой и подключены к выходу формирователя 16 треугольного напряжения, и восьмой резистор 19, который включен между неинвертирующим входом операционного усилителя 1 м выходом третьего однополупериодного выпрямителя 18 отрицательного напряжения, при этом выходы первого 9 и второго 10 одмополупермодных выпрямителей положительного напряжения и выходы первого 11 и второго 12 однополупериодных

выпрямителей отрицательного напряжения подключены соответственно к третьему, первому, второму и четвертому входам формирователя 16 треугольного напряжения, а

к выходу третьего однополупериодного выпрямителя 17 положительного напряжения подключен свободный вывод пятого резистора.

Формирователь 16 треугольного напряжения выполнен из операционного усилителя 20, между инвертирующим входом и выходом которого зключен первый 21, а между инвертирующим входом и общей шиной - второй 22 резисторы обратной связи,

первого 23 и второго 24 резисторов, общая точка соединения которых подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 20, третьего 25 и четвертого 26 резисторов, общая точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 20, выход которого соединен с выходом формирователя 16 треугольного напряжения, к первому, второму, третьему и четвертому входам которого подключены свободные выводы соответственно первого 23, второго 24, третьего 25 и четвертого 26 резисторов.

Преобразователь работает следующим образом.

Операционный усилитель 1, резисторы 2 и 3 обратной связи, а также резисторы 4, 5, 6 и 7, 8, 19 образуют схему сложения-вычитания с тремя инвертирующими и тремя неинвертирующими входами.

На первый вход 13 подается напряжение ei(t) UmSln (о t, а на второй вход 14 - напряжение ea(t) Umcos ш t (фиг. 2а), сдвинутое на 90° по отношению к напряжению ei(t), где Dm - амплитудное значение переменных напряжений; ш 2л i - частота ортогональных напряжений.

Положительные полуволны входных напряжений ei(t) и 62(0 проходят через однополупериодные выпрямители 9 и 10 и

подаются соответственно на первый и второй инвертирующие входы схемы сложения-вычитания,

Отрицательные полуволны входных напряжений ei(t) и e2(t) проходят через однополупериодные выпрямители 11 и 12 и подаются соответственно на первый и второй неинвертирующие входы схемы сложения-вычитания.

При отсутствии компенсирующего нзпряжения UK1 на третьем инвертирующем входе и напряжения U«2 на третьем неинвертирующем входе напряжение и1вых на выходе 15 преобразователя определяется суммой напряжений Ui и IJ2 на инвертирующих входах и напряжений Кз и U4 на инвертирующих входах схемы сложения-вычитания:

U вых - (miUi + maUa) + (шУз + nalM), где mi R2/R4 и m2 R2/Rs коэффициенты передачи соответственно по первому и второму инвертирующим входам;

ni R3/R и 02 Rs/Rs - коэффициенты передачи соответственно по первому и второму неинвертирующим входам.

При пи гп2 ni П2 а. на выходе 15 преобразователя будет пульсирующее (с двойной частотой) напряжение U вых отрицательной полярности (фиг. 26):

U

вых

a(U3 + U4-Ui-U2).

положительного напряжения, поступает на третий инвертирующий вход схемы сложения-вычитания с коэффициентом передачи R2/R6. Отрицательная полуволна

треугольного напряжения U0, пройдя через однополупериодный выпрямитель 18 отрицательного напряжения, поступает на третий неинвертирующий вход схемы сложения-вычитания с коэффициентом передачи /3 R3/R19.

Сумма двух напряжений U«1 и Ук2 дает результирующее напряжение UK (фиг. 2е), которое является компенсирующим и величина которого равна

UK -# -UK1 +fc UK2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразованию переменного напряжения в постоянное, и может быть использовано в быстродействующих системах автоматического управления. Цель изобретения - уменьшение пульсаций выходного напряжения путем компенсации его переменной составляющей. Устройство состоит из подключенных к входным выводам 13, 14 выпрямителей 9-12 отрицательного и положительного напряжений, выходы которых через резисторы 4, 5 и 7, 8 3 подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя 1, к которым одними из выводов подключены резисторы 2,3, другие выводы которых соединены соответственно с выходом усилителя 1, соединенного с выходным выводом 15 и общей шиной. Устройство дополнительно снабжено формирователем 16 треугольного напряжения и однопояупериодными выпрямителями 17,18 положительного и отрицательного напряжений, выходы которых через резисторы 6 и 19 соответственно подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя 1, а входы - к выходу формирователя 16, четыре входа которого соединены с выходами соответствующих выпрямителей 9-12. Введение указанных элементов позволяет сформировать компенсирующее напряжение, с помощью которого среднее значение выходного напряжения поддерживается равным амплитудному значению входных напряжений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. О 00 со ел

Формирователь 16 треугольного напряжения образован операционным усилителем 20, резисторами 21 и 22 обратной связи, а также резисторами 23-26,

На третий вход формирователя 16 треугольного напряжения поступает положительная полуволна Ui, а на второй вход - отрицательная полуволна Уз входного на- пряжения ei(t). Сумма напряжений Ui + Us дает пульсирующее напряжение EI (фиг. 2в) положительной полярности.

На первый вход формирователя треугольного напряжения поступает положи- тельная полуволна IJ2, а на четвертый вход - отрицательная полуволна Щ входного напряжения e2(t). Сумма напряжений U2 + U4 дает пульсирующее напряжение Е2 (фиг. 2г) отрицательной полярности,

В результате суммирования напряжений EI и Е2 на выходе формирователя 16 треугольного напряжения будет напряжение Uo (фиг. 2д), близкое к треугольному, величина которого

Uo -(KiU2 4 K2U3) + (Кз1И + K4U4),

где Ki R21/R23 и К2 R21/R24 - коэффициенты передачи соответственно по первому и второму инвертирующим входам

Кз R22/R26 И К4 R22/R26 - КОЭффИЦИенты передачи соответственно по третьему и четвертому неинвертирующим входам.

При Ki Кг Кз «4 К выходное напряжение формирователя 16 треугольного напряжений

Uo - K(Ui + U4 - U2 - из)

Положительная полуволна UK треугольного напряжения U0, пройдя через однополупериодный выпрямитель 17

При )8i /fc P компенсирующее напряжение равно

(UK2 -UKI )

В результате суммирования двух напряжений U1 вых и UK на выходе 15 преобразователя ортогональных напряжений в постоянное формируется выходное напряжение (фиг. 2ж) UBHX и1вых + UK, величина которого (при К 1) равна

UBb« -2Uffl(o:-/3) Grt+(a+Ј)cos ал

При выборе коэффициентов передачи аи / схемы сложения-вычитания из условия

а л

ъ 0,335 и

16 V2 ( V2 - 1 ) ( V5 -1) х 0,139

среднее значение ЕСр выходного напряжения преобразователя ортогональных напряжений в постоянное в точности равно амплитудному значению Um входных напряжений ei(t) и e2(t):

Jih

(. - -S-J2 rfy-e)iinot W«j5 costOtldUt ccp- л JOLJ

Um (о(-й)(Й-Т) + («С)-| ol B(/2-f)lW-Un,.

Технико-экономический эффект заключается в уменьшении пульсаций на выходе преобразователя. Под коэффициентом пульсаций понимается отношение разности максимального Emax и минимального Emin значений величины выходного напряжения

Увых преобразователя к удвоенном среднему значению ЕСр за период.

При отсутствии компенсирующего напряжения коэффициент пульсаций

100

(/I-1). ,27%

При наличии компенсирующее жения

Emax Emln

Urn

100

где

Emqx-2ym W-p)sin|( Ет;п - 2 Um (d-p) sin + JO MSO

не превышает 3,85%,

Формула изобретения 1. Преобразователь ортогональных напряжений в постоянное, содержащий пер- вый и второй входные, а также выходной выводы для подключения соответственно источника питания и нагрузки, а также операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен первый, а между неинвертирующим входом и общей шиной - второй резисторы обратной связи, третий, четвертый и пятый резисторы, общая точка соединения которых подключена к инвертирующему входу one- рационного усилителя, шестой и седьмой резисторы, общая точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, первый и второй однополупериодные выпрямители положительного напряжения, а также первый и второй однополупериодные выпрями- тели отрицательного напряжения, к выходам которых подключены свободные выводы соответственно третьего, четвер- того, шестого и седьмого резисторов, первый и второй входные выводы соединены с входами соответственно первых и вторых однополупериодных выпрямителей

0

5

0

5 0 5 0 5

положительного и отрицательного напряжений, выход операционного усилителя соединён с выходным выводом, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения путем компенсации его переменной составляющей, дополнительно введены формирователь треугольного напряжения с четырьмя входами, третий однополупериодный выпрямитель положительного напряжения и третий однополупериодный выпрямитель отрицательного напряжения, входы которых объединены между собой и подключены к выходу формирователя треугольного напряжения, и восьмой резистор, который включен между неинвертирующим входом операционного усилителя и выходом третьего однополупериодного выпрямителя отрицательного напряжения, при этом выходы первого и второго однополупериодного выпрямителей положительного напряжения и выходы первого и второго однополупериодных выпрямителей отрицательного напряжения подключены соответственно к третьему, первому, второму и четвертому входам формирователя треугольного напряжения, а к выходу третьего однополупериодного выпрямителя положительного напряжения подключен свободный вывод пятого резистора.

О О

Х7

г /Ф

ч

b

г д

О О

/XyywWN

т я

-ср

2&

и

бых

чх/

t

-ср

2&

Фиг. 2