Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/48 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ

1

Изобретение относится к преобразователям постоянного напряжения в переменное и может найти применение в системах автоматического регулирования и управления.

Известны преобразователи постоянного напряжения в переменное, позволяюп ие получить на выходе систему трехфазного напряжения 1.

Однако такие преобразователи содержат большое число трансформаторов и транзисторов, что приводит к увеличению их массы, габаритов и ограничению диапазона рабочих частот.

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное, содержащий импульсный генератор, делитель частоты, сумматор и фильтр НЧ 2.

Недостатком известного преобразователя является значительное по сравнению с уровнем основной гармоники содержание высших гармоник в частном спектре выходного колебания и однополярность выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сушности является преобразователь, который устраняет указанные недостатки и содержит двоичный счетчик, дешифратор, ключевые

элементы, операционные уЬилители и коммутатор, связанный с двоичным счетчиком (3.

Однако известное устройство не позволяет получить многофазное выходное напряжение.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет получения трехфазного напряжения и повышение рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий импульсный генератор, двоичный счетчик, ключевые элементы, резистивные сумматоры, операционные усилители, инверторы и фильтры НЧ, введены схемы логического сложения и Ттриггеры, а двоичный счетчик выполнен по 15 схеме счетчика Джонсона, причем входы ключевых элементов первой фазы соединены с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых четырех ключевых элементов второй фазы - с прямыми выходами, а пятого и шестого - с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых двух ключевых элементов третьей фазы соединены с инверсными выходами, а входы с третьего по шестой ключевых элементов - с прямыми выходами триггеров счетчика, при

этом выходы ключевых элементов каждой фазы соединены с входами Т-триггеров своих фаз через узлы логического сложения, а выходы триггеров через свои ключевые элементы и резистивные делители соединены с операционными усилителями своих фаз.

На фиг. 1 изображена электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в переменное; на фиг. 2- временная диаграмма работы резистивных сумматоров; на фиг. 3 - временная диаграмма работы инвертора первой фазы; на фиг. 4 - 6 - схемы коммутации резисторов резистивных сумматоров.

Преобразователь постоянного напряжения в переменное содержит импульсный генератор 1, двоичный счетчик Джонсона, выполненный на триггерах 2-7, ключевые элементы 8-13 первой фазы, 14-19 второй фазы и 20-25 третьей фазы, резистивные сумматоры 26-32 первой фазы, 33-39 второй фазы и 40-46 третьей фазы, инверторы фаз, каждый из которых содержит схему 47-49 логического сложения, Т-триггеры 50-52, ключевые элементы 53-58, операционные усилители 59-61 и резистивные делители 62-73.

Преобразователь постоянного напряжекия в переменное работает следующим образом.

Импульсный генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы типа меандр (фиг. 1 и 2), которые поступают на вход счетчика Джонсона. Каждый входной импульс сдвигает уровень логической единицы на один разряд счетчика. На выходах триггеров 2-7 образуются последовательности импульсов УЗ-Ui3, каждая из которых сдвинута во времени относительно предыдущей на один период следования импульсов генератора 1, причем, временные соотношения между импульсными последовательностями сохраняются неизменными также и при изменении периода следования импульсов генератора.

Последовательности импульсов с выходов триггеров 2-7 управляют работой ключевых элементов 8-25, осуществляющих коммутацию резисторов 27-32, (34-39), (41-46) резистивных сумматоров 26-32, (33-39), (40-46) (также фиг. 4 - 6). Каждая очередная коммутация резисторов приводит к приращению суммарных напряжений Ut4 , и Ui6 на резисторах 26, (33), (40) (фиг. 2).

Закон изменения суммарных напряжений . , Uj5 и U|6 на данных резисторах близок к синусоидальному благодаря соответствующему выбору величины сопротивления резисторов 27-32, (34-39), (41-46).

Получение трехфазной системы выходных напряжений преобразователя достигается тем, что входы ключевых элементов 8-13 первой фазы соединены с инверсными выходами триггеров 2-7 счетчика, входы ключевых элементов 14-17 второй фазы соединены с прямыми выходами триггеров 2-5 счетчика, а входы ключевых элементов 18 и 19 - .с инверсными выходами триггеров 6 и 7 счетчика. Входы ключевых элементов 20 и 21 третьей фазы .соединены с инверсными выходами триггеров 2 и 3 счетчика, а входы ключевых элементов 22-25 - с прямыми выходами триггеров 4 - 7 счетчика.

С целью получения двухполярных напряжений преобразователя, напряжения LJr4, Ui5 и с резисторов 26, 33 и 40 поступают на инверторы своей фазы, каждый из которых содержит схему логического сложения 47, (48), (49), Т-триггеры 50; (51), (52), ключевые элементы 53-54, (55-56), (57-58), операционные усилители 59, (60) (61) и резистивные делители 62-63, 64-65, (66-67, 68-69), (70-71, 72-73). Напряжения Ui4 , и,5 И Ui6 с резисторов 26, 33 и 40 поступают на прямые или инверсные входы операционных усилителей 59, 50 и 61. Коммутация входов операционных усилителей осуществляется через делители 62-63, 64-65, (66-67, 68-69), 70-71, 72-73) ключевыми элементами 53-54, (55-56), (57-58), которые управляются Т-триггерами, переключаемыми выходными импульсами схем логического сложения 47, (48), (49). Схемы логического сложения вырабатывают импульсы, период следования которых равен половине периода выходного напряжения преобразователя.

На фиг. 3 для пояснения изображена временная диаграмма работы инвертора первой фазы.

Импульсы с выхода схем логического сложения 47, (48), (49) управляют работой Т-триггеров 50 (51), (52), выходные сигналы которого противофазно переключают ключевые элементы 53-54, (55-56), 57-58). Ключевые элементы через резистивные делители 62-63, 64-65, (66-67, 68-69); (70- 71, 72-73) осуществляют поочередное шунтирование прямых и инверсных входов операционных усилителей 59 (60), (61), чем и достигается получение двухполярного выходного напряжения. Для примера показано на фиг. 3 формирование выходного напряжения первой фазы U (формирование напряжения других фаз на чертеже не показаны).

Таким образом на Вых. А первой фазы. Вых. В второй фазы и Вых. С третьей фазы будет присутствовать переменное напряжение, близкое к синусоидальному и сдвинутое на 120° относительно друг друга, которое поступает на фильтр НЧ (не показано).

Частота выходного напряжения преобразователя при данном количестве триггеров счетчика Джонсона будет в 24 раза меньше частоты импульсного генератора.

Применение предлагаемого преобразователя позволяет получить систему трехфазного напряжения в широком диапазоне частот.

верхний предел которого ограничен частотными свойствами применяемых микросхем. Коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения не превышает 8%, а содержание наименьшего номера высшей гармоники менее 4,5%.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержаш,ий импульсный генератор, двоичный счетчик, ключевые элементы, резистивные сумматоры, операционные усилители, инверторы и фильтры НЧ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения трехфазного синусоидального напряжения и повышения рабочих частот, в него введены схемы логического сложения и Т-триггеры, а двоичный счетчик выполнен по схеме счетчика Джонсона, причем входы ключевых элементов первой фазы соединены с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых четырех ключевых элементов

второй фазы - с прямыми выходами, а пятого и шестого - с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых двух ключевых элементов третьей фазы соединены с инверсными выходами, а входы с третьего по шестой ключевых элементов - с прямыми выходами триггеров счетчика, при этом выходы ключевых элементов каждой фазы соединены с входами Т-триггеров своих фаз через узлы логического сложения, а выходы триггеров через свои ключевые элементы и резистивные делители соединены с операционными усилителями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

L.

(Д/г.Л

/V

ч.

n П2« Па го Пз/ Пи

iYi YYi:

cpas. ЦJV J5 Ъ6 37 (за 59

/7 18 9

%

фиг.5

f W Uj p/5 k/

I т I I I

2/7 / W fj Z4 25 (риг.6