Устройство формирования двухфазного напряжения Советский патент 1977 года по МПК H02P7/58 H03K4/02 

ходам среднего разряДйоГО триггера делителя частоты, при этом выходы логических элементов «ИЛИ-НЕ через усилители подсоединены к другим первичным обмоткам упомянутых выходных трансформаторов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмма формирования выходных напряжений элементов; на фиг. 3 - диаграмма формирования выходных напряжений трансформаторов.

Устройство формирования двухфазного напряжения содержит делитель частоты на триггерах 1, 2 и 3, соединенных по схеме двоичного счетчика, из которых триггер 1 является младшим, триггер 2 - средним, а триггер 3-старшим разрядными триггерами, узел формирования напряжений полной прямоугольной формы, состояший из триггеров со сложной логикой 4 в первой и 5 и во второй фазе и логических схем «ИЛИ-НЕ 6 и 7. Потенциальные входы схем совпадения обоих триггеров соединены с прямым и инверсным выходами старшего разрядного триггера 3 делителя частоты. Счетный вход триггера 4 через логическую схему «ИЛИ-НЕ 6 подключен к прямым выходам среднего и младшего разрядных триггеров делителя частоты; а триггера 5 через логическую схему «ИЛИ- НЕ 7 подключен к прямому выходу младшего и инверсному выходу среднего разрядных триггеров делителя частоты.

Узел формирования напряжений неполной прямоугольной формы в первой фазе состоит из логических схем «ИЛИ-НЕ 8 и 9, а во второй фазе из логических схем «ИЛИ-НЕ 10 и 11. Иервые входы логических схем «ИЛИ-НЕ подключены к прямому и инверсному выходам старшего разрядного триггера 3, а вторые входы в первой фазе - к инверсному, а во второй - к прямому выходам среднего разрядного триггера 2 делнтеля частоты.

Выходы логических схем 8 и 9 через усилители 12 и 13, прямой и инверсный выходы триггера со сложной логикой 4 через усилители 14-17 и аналогично выходы триггера со сложной логикой 5 через усилители 18-21 и выходы логических схем 10 и И через усилители 22 и 23 подсоединены соответственно к первичным обмоткам выходных фазных трансформаторов 24 и 25.

Один пассивный резонансный фильтр подключен к выходной обмотке фазного трансформатора 24. Он состоит из резистора 26, конденсатора 27 и индуктивности 28. Другой пассивный резонансный фильтр, состоящий из резистора 29, конденсатора 30 и индуктивности 31, подключен к выходной обмотке фазного трансформатора 25.

Предлагаемое устройство работает следуюш;ьм образом.

На счетный вход младшего разрядного триггера 1 делителя частоты подают непрерывную последовательность импульсов прямоугольной формы отрицательной полярности 0 скважностью 0,5. На прямом выходе этого триггера будет сформирована бесконечная последовательность импульсов отрицательной

полярности, изображенная на фиг. 2 буквой а, а на прямых и инверсных выходах среднего 2 и старшего 3 разрядных триггеров делителя частоты будут сформированы бесконечные последовательности импульсов отрицательной

полярности, имеющие удвоенный период следования (для триггера 2) и учетверенный период следования (для триггера 3), показанные соответственно буквами б и е на фиг. 2. С помощью логических схем «ИЛИ-НЕ

6 и 7 из выходных импульсов среднего 2 и младщего 1 разрядных триггеров делителя частоты формируют две последовательности импульсов (см. позиции г и 3 (фиг. 2), имеющих длительность равную 1/8 периода выходного напряжения старщего разрядного триггера 3 делителя частоты, которое принимается за опорное напряжение.

Импульсы своими задними фронтами опрокидывают триггеры 4 и 5 со сложной логикой за один период опорного напряжения.

На выходах триггеров 4 и 5 будут сформированы напрял ения полной прямоугольной формы (см. позиции (3 и и на фиг. 2), которые

являются составляющими напряжений иервый и второй фаз соответственно. Причем напряжение полной прямоугольной формы, сформированное на прямом выходе триггера 4, будет отставать от опорного напряжения

по фазе на ширину переключающего импульса (позиция г), равную 1/8 периода оиорного напряжения (на 45°), а напряжение, сформированное на прямом выходе триггера 5, будет отставать на 3/8 периода опорного иапряженин (на 135°), так что фазовый сдвиг между напряжением полной прямоугольной формы (позиции (3 и «) будет точно равен 1/4 периода опорного напряжения (или 90°). С помощью логических схем «ИЛИ-НЕ

8, 9 и 10, 11 из выходных импульсов среднего 2 и старшего 3 разрядных триггеров делителя частоты формируют напряжения неполной прямоугольной формы (см. позиции е, ж, к -я л на фиг. 2).

При этом напряжения, формируемые логическими схемами «ИЛИ-НЕ 8 и 9, совпадают по фазе с выходными напряжениями триггера 4 и появляются составляющими напряжения первой фазы, а напряжения, формируемые логическими схемами «ИЛИ-НЕ 10 и 11, совпадают по фазе с выходными напряжениями триггера 5 и являются составляющими напряжения второй фазы. Сформированные составляющие напряжения первой фазы после их усиления усилителями 12, 13, и 14, 15, 16, 17 подают на входные обмотки фазного трансформатора 24, в котором происходит суммирование составляющих и формирование на выходе вторичной

обмотки ступенчатого напряжения первой

фазы с отношением амйЛйтуд ступеней, равным 0,414, при котором в фазном стуненчатом напряжении отсутствуют высшие гармоники с порядковыми номерами 3, 5, И, 13 и др.

Для формирования ступенчатого напряжения второй фазы аналогично на выходные обмотки фазного трансформатора 25 подают составляюшие напряжения второй фазы после их усиления усилителями 22, 23, 18, 19, 20, 21.

Ступенчатые напряжения обеих фаз (см. фиг. 3) преобразуют в синусоидальные с помош,ью резонасных фильтров, образованных элементами 26, 27, 28, 29, 30, 31.

При этом от резонансных фильтров не требуется высокая добротность, так как в ступенчатых фазных напряжениях отсутствуют высшие гармоники, близкие по частоте к основной (первой) гармонике.

В качестве индуктивностей фильтров достаточно использовать индуктивности обмоток устройства, питаемого сформироваиным двухфазным напряжением, например, индуктивности обмоток синусно-косинусного врашаюшегося трансформатора (28 и 31, см. фиг. 1).

В некоторых случаях резонансные фильтры не требуются (например, при питании сформированным напряжением двуфазного серводвигателя).

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность формирования синусоидального двухфазного напряжения.

Формула изобретения

Устройство формирования двухфазного напряжения, содержащее делитель частоты на счетных триггерах, узлы формирования напряжений прямоугольной формы, усилители и резонасные фильтры, отличаюшееся тем, что, с целью улучшения формы напряжения.

один из указанных узлов формирования напряжения прямоугольной формы состоит в каждой фазе из триггера со сложной логикой, потенциальные входы схем совпадения которого соединены с прямым и инверсным выходами старшего разрядного триггера делителя частоты, а счетный вход через логическую схему «ИЛИ-НЕ в одной фазе подключен к прямым выходам среднего и младшего разрядных триггеров делителя частоты, а в другой фазе - к прямому выходу младшего разрядного триггера и к инверсному выходу среднего разрядного триггера делителя частоты, причем прямые и инверсные выходы триггеров со сложной логикой через усилители подсоединены к одной из первичных обмоток выходных трансформаторов, во вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры, а другой узел формирования напряжений

прямоугольной формы состоит из логических элементов «ИЛИ-НЕ, первые входы которых в каждой фазе подсоединены к прямому и инверсному выходам старшего разрядного триггера делителя частоты, а вторые входы в

одной фазе - к прямому, а в другой - к инверсному выходам среднего разрядного триггера делителя частоты, при этом выходы логических элементов «ИЛИ-НЕ через усилители подсоединены к другим первичным обмоткам упомянутых выходных трансформаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 367533, кл. Н ОЗК4/02 от 21.01.71.

2.Бай Р. Д. и др. «Управление следяшим электроприводом с применением цифровых устройств. Энергия, 1969 (прототип).