Способ формирования квазисинусоидального напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02P13/18 

(5) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОГО

I

.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в переменное в устройствах летательных аппаратов, судов, назем-. ных транспортных средств.

Известен способ формирования квазисинусоидального напряжения путем сложения прямоугольных напряжений выходной и удвоенной частот, причем второе напряжение сдвинуто по фазе на сорок пять градусов относительно первого f 1 J.

Однако такой способ незначительно снижает содержание гармоник в выходном напряжении.

Известен способ получения квазисинусоидального напряжения, заключающийся в суммировании прямоугольных напряжений, одно из которых имеет выходные частоту и фазу, другое - утроенную частоту, противоположную часу и амплитуде,, в три раза меньшую первой. В этом случае выходное напряжение не соНАПРЯЖЕНИЯ

держит гармоник, кратных трем, однако присутствие гармоник пятой, седьмой и т.д. обусловливает наличие низкочастотного фильтра 2 .

Наиболее близким техническим решением является способ формирования квазисинусоидального напряжения, путем вычитания из напряжения прямоугольной формы частоты F с амплитудой А напряжений аналогичной формы с частотами (2п + 1)F и с амплитудами А

Т2Тн17 где п 1, 2, 3 ... СЗ}.

Здесь с увеличением числа используемых напряжений коэффициент гармоник снижается незначительно, а отдельные гармоники полностью не устраняются.

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения за счет снижения содержания высоких .гармоник и, как следствие, -уменьшения его коэффициента гармоник. Поставленная цель достигается тем, что формируют две дополнительные последовательности напряжений прямоугоной формы с частотами В-F и C-F и с амплитудами соответственно А и А , В, С напряжения с частотами вычитают из упомянутого квазисинусоидального напряжения,напряжения с частотами Ц F суммируют с ним, где и комбинационные числа, равные произведению соответственно нечетного и четного числа неодинаковых простых чисел а из последовательной напряжений с частотами (2п + 1)F используют лишь те, у которых числа (2п + 1) являются простыми. На фиг. 1 приведены диаграммы, поясняющие способ формирования квазисинусоидального напряжения на примере использования первых семи напряжений формы меандр; на фиг. 2 - блок-схема устройства для осуществления предлага емого способа. Способ формирования квазисинусоидального напряжения заключается в сум мировании напряжений формы меандр, полумаемых с помощью ключевых элементов. Параметры суммируемых напряжений определяются разницей между напря жением формы меандр и его первой гармоникой. Частоты равны произведениям выходной частоты на члены возрастающего ряда простых чисел и чисел, равных произведениям неодинаковых простых чисел, а именно: IF, 3F, 5F, 7F, 11F, 13F, 15F. -, где F - частота выходного напряжения. При этом фазы напряжений, имеющих частоты F, 15F, 21F, 33F, ..., 1155F, ..., т.е. превышающие выходную в число раз, рав ное произведению четного количества неодинаковых простых чисел или равную выходной, совпадают с фазой выходного напряжения и, значит, складываются. Остальные напряжения имеют противоположную выходной фазу или, иначе го воря, эти напряжения вычитаются. Амп литуды напряжений обратно пропорциона льны тем же членам ряда соответственн так например, напряжение с частотой l3F и имеет амплитуду А/13 и противоположную выходной фазе, а напряжение с частотой ISF имеет амплитуду А/15 и совпадающую с выходной фазой.Здесь А- амплитуда прямоугольного напряже ния выходной частоты. На практике для формирования квазисинусоидальног напряжения используется конечное кол 8 14 чество прямоугольных напряжений. При этом в выходном напряжении присутствуют гармоники только более высоких частот и меньших амплитуд. На фиг. 1 с помощью диаграммы 1.1. демонстрируется квазисинусоида, полученная в результате суммирования первых семи прямоугольных напряжений с частотами IF, 3F, 5F, 7F, 11F, 13F, 15F, показанных на диаграммах 1.2, 1.3, 1., 1.5 1.6, 1.7 1.8 соответственно. Коэффициент гармоник выходного напряжения при этом равен 0,153 против 0,2б2 в известном. С увеличением числа суммируемых напряжений содержание высокочастотных гармоник в выходном напряжении снижается и стремится к нулю. При этом действующее значение квазисинусоидального напряжения приближается к действующему значению его первой гармоники. Устройство формирования квазисинусоидального напряжения (фиг. 2) содержит задающий генератор 1, блок 2 делителя частоты, усилители 3 6 мощности и реактивный фильтр 1, Количество используемых усилителей мощности, определяется параметрами выходного напряжения. Входы усилителей мощности соединены с выходами блока 2 делителей частоты. На другие входы усилителей мощности, соединенные параллельно, подается постоянное напряжение. Во всех усилителях мощности, кроме одного, например усилителя 3, работающего на выходной частоте, осуществляется гальваническая развязка выходных напряжений и напряжения питания. Выходы усилителей мощности соединены последовательно и подключены к входам фильтра 7. Частоты переключения усилителей мощности равны F, 3F, 5F, 7F, 11F, 13F, 15Fит.д. амплитуды выходных напряжений соответственно равны А, А/3, А/5, А/7, А/11, А/13, А/15. Частота задающего генератора 1, равная наименьшему общему кратному номеров используемых напряженим и выходной частоты, делится с помощью блока 2 делителей до необходимых частот управляющих сигналов. Управляющие сигналы подаются на входы усилителей мощности так, чтобы фазы выходных напряжений усилителей с частотами переключения F, 15F, 21F и т.д. были противоположны фазам выходных напряжений остальных усилителей. Формирование данным способом квазисинусоидального напряжения позволяю 5 снизить коэффициент гармоник до скол ко угодно малой величины и тем самым уменьшить или исключить выходные фильтры. При десяти суммируемых напр жениях (IF, 3F, 5F, 7F, IIF, 13F, 15F, 17F, 19F, 21F) коэффициент гарм ник почти вдвое меньше, чем в извест ном (0,125 против 0,). Формула изобретения Способ формирования квазисинусоидального напряжения путем вычитания из напряжения прямоугольной формы ча стоты F с амплитудой А напряжений аналогичной формы с частотами (2п .+ 1) F и с амплитудами А где п 1,2,3--- любое целое число, :о т ли чающейся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения за счет снижения его коэф фициента гармоник, формируют две до14полнительные последовательности напряжений прямбугольной формы с частотами и ( F и с амплитудами соответственно А и А напряжения с 1 Си частотами F вычитают из упомянутого квазисийусоидального напряжения, нас частотами С F суммируют с пряжения 1, н UJ и С - комбинационные ним, где В числа, равные произведению соответственного нечетного и четного числа неодинаковых простых чисел, а из последовательностей напряжен1 й с частотами (2п + 1)F используют лишь те, у которых числа (2п+ 1) являюtcя простыми , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 139722, кл. Н 02 М 5/22, 19б1. 2.Патент США, кл. 321-9, N 3-002. .142, 1961. 3.Чиженко И.М. и др. Основы преоб разовательной техники. М., Высшая школа, 197, с. 303

fj

1М

Г5

.6 17