Формирователь многофазного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к формирователям многофазного напряжения, предназначенным для использования в системах частотного управления двигателями переменного тока, и может быть использовано в системах управления тиристорными преобразователями частоты с непосредственной связью.

Известен формирователь многофазного напряжения (задающий генератор), построенный по принципу аппроксимации синусоидального сигнала многоступенчатой кривой, содержащий регулируемый по частоте генератор синхронизирующих импульсов, реверсивный счетчик, реверсивный кольцевой счетчик, схему исключения запрещенных состояний реверсивного кольцевого счетчика, регулируемый по напряжению цифро-аналоговый преобразователь, логическую схему управления цифро-аналоговым преобразователем, коммутатор, схемы выборки и хранения, в которые входят аналоговые ключи и операционные усилители. Частота его выходных управляктоих напряжений пропорциональна частоте синхроимпульсов, поступающих от генератора синхронизирующих иьшульсов Ij.

Недостаток таких формирователей- ИХ сложность, причем с увеличением числа ступеней аппроксимации растет число прецизионный элементов цифроаналогового преобразователя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является формирователь многофазного напряжения, содержащий аналоговые ключи, информационные входы которых подключены к источнику синусоидального напряжения, выходы соединены с аналоговыми запоминающими устройствами, а управляющие входы - с выходами распределителя импульсов, содержащего счетчик, и управляемый генератор импульсов, вход которого подключен к первой входной шине 2.

Недостатком такого задатчика является низкая стабильность частоты выходного напряжения, определяемой как разность между частотой генератора синусоидальных колебаний и частотой коммутации ключей, пропорциональной частоте стробируюсгих импульсов. При частоте выходного напряжения, значительно меньшей частоты генератора синусоидальных колебаний, даже малые относительные изменения частоты стробирующих импульсов приводят к .большим относительньям изменениям выходной частоты. В частности, практически невозможно получить нулевую частоту, что необходимо, например, в разомкнутых системах позиционного электропривода. . Цель изобретения - повышение стабильности частоты выходного напряжения . Поставленная цель достигается тем, что в формирователь многофазного напряжения, содержащий аналоговые ключи, информационные входы которых подключены к генератору синусоидального напряжения, выходы соединены с анёшоговыми запоминающими устройствами, а управляющие входы с выходами распределителя импульсов, I содержащего счетчик, управляемый генератор импульсов, вход которого под ключен к первой входной шине, введепы генератор тактовых импульсов, бло синхронизации, выводы которого подкл чены к генератору тактовых импульсов и к генератору синусоидального напряжения, и блок сложения-вычитания импульсов, первый информационный вхо которого соединен с выходом генерато тактовых импульсов, второй информационный вход - с выходом управляемого генератора импульсов, управляющий вход - с второй входной шиной, а выход соединен с входом счетчика распределителя импульсов. кроме того, блок синхронизации вы полнен в виде делителя частоты, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход сое динен с синхровходом генератора сину соидального напряжения. Причем,блок синхронизации выполне в виде умножителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а выход соединен с синхровходом генератора тактовых импульсов. На фиг. 1 приведена схема формиро вателя J на фиг. 2 и 3 - функциональные схемы входящих в формирователь логической схемы и управляемого по . амплитуде генератора синусоидальных колебаний, соответственно. Формирователь содержит управляемый генератор 1 импульсов, блок 2 сложения-вычитания кмпулъсов, генератор 3 тактовой частоты, генератор 4 синусоидального напряжения, блок 5 (|1нхронизации, счетчик б, аналоговые ключи 7, аналоговые запоминающие устройства 8 и распределитель 9 импульсов . Сигнал 10 управления преобразуетс управляемым генератором 1 импульсов в пропорциональное по частоте прямоугольное напряжение с большой скважностью, импульсы которого проходят через блок 2, привязываются к ближайшим импульсам генератора тактовой частоты, поданным на тактовый вход этой схемы таким образом, что в зависимости от сигнала 11 на ее управляющем входе происходит сложение или вычитание числа этих импульсов Таким образом, средняя частота импульсов на выходе блока 2 больше или меньше тактовой частоты на величину выходной частоты управляемого низкочастотного генератора в зависимости от сигнала 11. Выходные импульсы г нератора 3 тактовой частоты синхронизированы с выходным напряжением генератора 4 синусоидального напряжения посредством включения блока 5 син хронизации, выполненного в виде делителя частоты, использование которого вместе со счётчиком б позволяет, не прибегая к усложнению схемы за датчика, осуществлять требуемое при|ближение выходных напряжений 12 к синусоидальной форме соответственно путем изменения их коэффициентов деления и пересчета. Аналоговые ключи 7 обеспечивают поочередное под лючение выходного напряжения генератора 4 синусоидальных колебаний к одному из каналов аналоговых запоминающих устройств 8 на время действия выходных импульсов этого канала распределителя 9, поступающих на управляющие входы аналоговых ключей 7. Блок 2 (фиг. 2) содержит блок 13 сложения и блок 14 вычитания импульсов, элемент И-НЕ 15 и элемент ИЛИ-НЕ It Блоки 13 и 14 могут быть прстроены на принципах известных схем временного раз деления двух последовательностей импульсов, в которых счет ный импульс, поступающий в произвольный 1 1омент времени, проходя через входное устройство, привязывается к ближайшему синхроимпульсу. На управляющие входы блока 13 или 14поступают импульсы от управляемого генератора 1 импульсов, соответственно . с выходов элементов И-НЕ 15или элемента ИЛИ-НЕ 16 в зависимости от уровня сигнала 11. Каждый из этих импульсов привязывается к ближайшему тактовому импульсу, поступающему от генератора 3 тактовой частоты, таким образом, что при поступлении импульса на управляющий вход блока 13 сложения происходит включение этого импульса во временной интервал между ближайшими соседними импульсами генератора 3 тактовой частоты, а при поступлении импульса на управляющий вход блока 14 вычитания происходит исключение одного импульса из последовательности импульсов генератора 3 тактовой частоты. Генератор 4 синусоидального напряжения, .служащий для управления амплитудой выходных напряжений 12,

выполнен в виде ключа 17 и источника 18 синусоидального напряжения.

Включение ключа 17 позволяет управлять амплитудой выходных напряжений 12 в зависимости от величины напряжения 19 на его информационном входе. Узкополосный фильтр, прикрепляемый в качестве источника 18 синусоидального напряжения, выделяет первую гармоническую составляющую из выходного напряжения блока 5 синхронизации.

Управление частотой и амплитудой выходных напряжений, а также чере-д ованием фаз этих напряжений может быть осуществлено различным образом, например, величиной и знаком управляющего напряжения, цифровыми кодами и т.д.

В предлагаемом формирователе частота следования импульсов на выходе распределителя 9 отличается от частоты генератора 4 синусоидального напряжения на величину частоты управляемого генератора 1 импульсов в большую или меньшую сторону. Частот выходных напряжений пропорциональна частоте управляемого генератора 1 импульсов, и обратно пропорциональна произведению числа фаз выходных напряжений на коэффициент пересчета счетчика б. Число ступеней аппроксимации синусоидального выходного напряжения равно ко-,ф5 1Аиенту деления блока синхронизации и может быть получено достаточно большим ( десятки и СОТНИ)) практически без усложнения .схемы, так как изменяется бе цифровая часть.

Использование предлагаемого формирователя многофазного напряжения обеспечивает повышение стабильности частоты выходных напряжений и, как следствие, возможность получения нулевой частоты выходных напряжений.

Формула изобретения 1. Формирователь многофазного на.пряжения, содержащий аналоговые ключ

информационные входы которых подключены к генератору синусоидального напряжения, выходы соединены с аналоговыми запоминающими устройствами, а управляющие входы - с выходами распределителя импульсов, содержащег счетчик, и управляемый генератор импульсов, вход которого подключен к первой входной Шине, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты выходного напряжения, в него введены генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, выводы которого подключены к генератору тактовых импульсов и к генератору синусоидального напряжения, и блок сложения-вычитания импульсов, первый информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй информационный вход - с выходом управляемого генератора импульсов, управляющий вход - с второй входной шиной а выход - с входом счетчика распределителя импульсов.

; 2. Формирователь по п. 1, о т л иJ4 а ю щ и и с я тем, что блок син хронизации выполнен в виде делителя частоты, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов , а ВЫХОД соединен с синхровходом генератора синусоидального напряжения. .

3. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что блок синхронизации выполнен в виде умножителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а выход - с синхровходом генератора тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Сарбатов Р.С, Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе. М., Энергия, 1980, с.149.

2.Там же, с. 146.