Устройство для формирования @ -фазного гармонического сигнала Советский патент 1992 года по МПК G06G7/22 G06G7/26 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах электротехники для формирования m-фазного сигнала задания тока или напряжения электропривода переменного тока.

Известен формирователь двухфазного гармонического сигнала, содержащий интегратор, первый и второй инверторы, первый и второй индикаторы знака, индикатор уровня, блок логики совпадения знака, первый, второй и третий переключающие ключи, сумматор и два функциональных преобразователя пилообразного сигнала в гармонический. На вход первого функционального преобразователя поступает пилообразное напряжение с выхода интегратора, на вход второго - пилообразное напряжение, сдвинутое по фазе на 90 эл.град. На выходах функциональных преобразователей, являющихся и выходами устройства, формируются два гармонических сигнала, сдвинутых на 90 эл. град, друг относительно друга.

Недостатком данного устройства является невозможность получения гармониче- ского сигнала с числом фаз, большим двух.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для формирования m-фазного гармонического сигнала, содержащее формирователь пилообразного напряжения,к входу которого подключена шина задания частоты, а к выходу - m формирователей гармонического сигнала, каждый из которых содержит блок преобразования треугольного напряжения в гармоническое, выход которого является выходом одной из фаз устройства, источник смещающего напряжения, сумматор, блок выделения модуля и два пороговых элемента, вход формирователя гармонического сигнала соединен с входами пороговых элементов и с первым входом сумматора, выходы пороговых элементов соединены соответственно с вторым и третьим входами сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом источника смещающего напряжения, а выход через

Х|

СП

4 GO

4

блок выделения модуля соединен с входом блока преобразования треугольного напряжение в гармоническое.

Недостатком известного устройства является низкая точность формирования m-фазного гармонического сигнала, определяемая сложностью обеспечения сдвига 2 л/т рад между т фазами сигнала, обусловленной необходимостью согласования уровней напряжений срабатывания первого и второго компараторов и источника смещающего напряжения.

Цель изобретения - уменьшение аппаратурных погрешностей и повышение точности формирования m-фазного гармонического сигнала за счет уменьшения числа параметров, определяющих сдвиг каждого из m гармонических сигналов, до одного.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в уменьшении потерь энергии в электроприводе переменного тока и улучшении качества ре- гулирования момента двигателя при использовании изобретения в качестве задатчика фазных токов и напряжений за счет увеличения точности формирования гл- фазного гармонического сигнала

Цель достигается тем, что в устройстве для формирования m-фазного гармонического сигнала, содержащем формирователь пилообразного напряжения,к входу которого подключена шина задания частоты, а к выходу - m формирователей гармоническо- .го сигнала, каждый из которых содержит первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, источник с мещзю- щего напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, а также блок преобразования треугольного напряжения в гармоническое, выход которого является выходом соответствующей фазы устройства, в каждый фор- мирователь гармонического сигнала введены второй сумматор и звено с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувствительностью, при этом выход блока выделения модуля соединен непосредственно и через звено с нелинейной характеристикой с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с входом блока преобразования треу- гольнопэ напряжения в гармоническое.

В устройстве сдвиг на 2 л/m рад каждого из т формируемых гармонических сигналов определяется одним параметром - напряжением на выходе источника смещающего напряжения вместо трех параметров (порогов срабатывания двух компараторов и напряжения источника смещающего напряжения) Этим достигается повышение

точности формирования m-фазного гармонического сигнала.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схема формирователя гармонического сигнала; на

фиг. 3 - характеристика вход - выход звена с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувствительностью.

Устройство формирования m-фазного гармонического сигнала (фиг. 1) содержит

формирователь 1 пилообразного напряжения 1, к входу которого подключена шина задания частоты со , а к выходу - m формирователей 2 гармонического сигнала, выходы которых образуют m выходов устройства.

Каждый из m формирователей 2 гармонического сигнала 2 содержит (фиг. 2) первый 3 и второй 4 сумматоры, блок 5 выделений модуля, звено 6 с нелинейной характеристикой с насыщением и нечуествительностью, блок 7 преобразования треугольного напряжения в гармоническое и источник 8 смещающего напряжения. Выход источника 8 смещающего напряжения соединен с входом первого сумматора 3,

другой вход которого является входом формирователя гармонического сигнала, а выход первого сумматора 3 через последовательно включенные блок 5 выделения модуля и звено 6 с нелинейной характеристикой соединен с входом второго сумматора 4, другой вход которого соединен с выходом блока 5 выделения модуля, а выход соединен с входом блока 7 преобразования треугольного напряжения в гармоническое, выход которого является выходом формирователя 2 гармонического сигнала. Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 пилообразного напряжения вырабатывает пилообразное напряжение Ui с частотой, пропорциональной входному сигналу ш, амплитудой и знаком, определяемыми знаком а). Напряжение Ui поступает на входы m формирователей 2

гармонического сигнала, преобразующих пилообразное напряжение в систему сдвинутых друг относительно друга на 1 ж/т рад гармонических напряжений

().

где п 1 - m жаждому п соответствует одно значение К из множества целых чисел с ограничениями для нечетного т:

К а для четного т:

К

Ш 2

либо К -

Л т т

V УУ У

Сдвиг на 2 я/т рад в соответствующем n-м формирователе обеспечивается тем, что в этом формирователе с источника 8 смещающего напряжения на сумматор 3

подается напряжение

2яК m

Un

этом

Us К . При m

jt и, соответственно Ue

,что обеспечиоает возможность работы устройства при разных знаках пилообразного напряжения. Когда задание со О, т. е. пилообразное напряжение отрицательно, сдвиг по фазе 2 л К/т рад меняет свой знак.

Рассмотрим работу формирователя гармонического напряжения при , т. е. при сдвиге равном нулю и, соответственно, напряжении смещения 1). Линейно нарастающее с нулевого значения напряжение Ui через сумматор 3 поступает на вход блока 5 выделения модуля, выходное напряже- ние Us которого нарастает также по линейному закону с нулевого значения и положительно независимо от знака пилы. При достижении напряжения Us величины, равной Um/2, на выходе звена 6 с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувствительностью, характеристика входьГ- выход которого представлена на фиг. 3, по- является напряжение Ue противоположного знака, нарастающее в 2 раза быстрее, чем Us. После сложения Us и Us на сумматоре 4 на его выходе получается напряжение треугольной формы U4, которое, пройдя через блок 7 преобразования треугольного напряжения в гармоническое, преобразуется в гармоническое напряжение От, соответствующее временной зависимости cos и являющееся, таким образом, базовым. Описанная последовательность работы элементов формирователя повторяется в последующие периоды.

Рассмотрим работу формирователя ко.

синусоиды со сдвигом ( + т) рад. т. е. при

, . Для осуществления этого сдвига необходимо на выходе источника 8 смещающего напряжения соответствующего формирователя установить напряжение Us

Urn

4

. В этом случае при линейно нара0

5

0

5

0 5 0 S 0

Ц

стающем с нулевого значения напряжении U1 выходное напряжение Us блока 5 выделения модуля линейно нарастает не с нулевого значения, а со значения Us -. По

4

достижении напряжением Us величины, равной -, на выходе звена б с нелинейной

характеристикой появляется напряжение UG, которое приводит к линейному изменению напряжения U« сумматора 4 в проти- воположную сторону. По достижении напряжением Ue величины, равной Um, звено б входит в насыщение, дальнейший рост Ue прекращается и изменение напряжения U/J сумматора 4 определяется изменением напряжения Us блока 5 выделения модуля. В результате на выходе сумматора 4 получается напряжение треугольной формы U/i, опережающее по фазе на л/2 радиан базовое напряжение при . При прохождении через блок 7 преобразования треугольного напряжения в гармоническое оно преобразуется в гармоническое напряжение Uy, соответствующее временной зависимости

COS (ft)t +|)

Для осуществления сдвига (-к) рад (т 4, ) необходимо смещающее напряжение . При этом на выходе блока 5

выделения модуля напряжение Us сначала уменьшается от Um/4 до нуля, а затем увеличивается и при достижении величины -Um/2 появляется напряжение Ue на выходе звена 6 с нелинейной характеристикой. Сумма напряжений Us и Ue определяет напряжение треугольной формы , отстающее на л/2 рад относительно базового (), и гармоническое напряжение Uy, соответствующее временной зависимости

cos - к . Аналогично могут быть получены гармонические напряжения с продольными сдвигами по фазе ±л рад, соответствующие напряжениям смещения U8 ±.

По этому же принципу может быть построена любая m-фазная система гармонических напряжений Un. «п 1-т, с произвольными фазовыми сдвигами - к рп S л относительно базового сигнала при обеспечении смещающего напряжения

г. При этом в каждом формироваЈ JI

теле 2 гармонического сигнала регулируемым является только один параметр - уровень смещающего напряжения Ua, что при обеспеченной параметрическим путем точности работы остальных блоков уменьшает аппаратурные погрешности устройства и упрощает его настройку.

Формула изобретения Устройство для формирования т- фазного гармонического сигнала, содержащее формирователь пилообразного напряжения, к входу которого подключена шина задания частоты, а к выходу - m формирователей гармонического сигнала, каждый из которых содержит первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, источник смещающего напряжения,

0

5

выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, а также блок преобразования треугольного напряжения в гармоническое, выход которого является выходом соответствующей фазы устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения аппаратурных погрешностей, в каждый формирователь гармонического сигнала введены второй сумматор и звено с нелинейной характеристикой с насыщением и нечувствительностью, при этом выход блока выделения модуля соединен непосредственно и через звено с нелинейной характеристикой с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с входом блока преобразования треугольного напряжения в гармонические.

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - уменьшение аппаратурных погрешностей. Устройство содержит m формирователей гармонического устройства заключается в формировании треугольных напряжений соответствующей фазы с помощью звена с нелинейной характеристикой и сумматора, подключенных к выходу блока выделения модуля. 3 ил.

CU

Uf

cosut

)t+2-%Ј

Фиг.1

cosfut+Я/р

Фиг. 2