Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения реверсирования фаз выходных колебаний. Преобразователь состоит из подключенного входом к входному выводу 17 управляемого однофазного задающего .генератора 7, выход которого соединен с входом блока реверса фаз 15, с выходным 180выводом 13, а через инвертирующий сумматор 6 - с выходным выводом 14. Кроме того, вход генератора 7 соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 5. Управляющий вход блока реверса фаз 15 соединен с входным выводом 18, а выход с общей точкой соединения резисторов 9, 10. Общая точка соединения резисторов 9, 11 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 1. а через резистор 2 - к выходу усилителя 1 и одному из входов сумматора 6. Общая точка соединения резисторов 10, 12 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 3, а через конденсатор 4 - к выходу усилителя 3 и входу перемножителя 5, выход которого подключен к общей точке соединения резисторов 11, 12. Введение в преобразователь блока реверса 15 и инвертирующего сумматора 16, выходом соединенного с выходным выводом 19, а входами - с выходными выводами 13 и 14, обеспечивает возможность получения выходного напряжения как прямого , так и обратного чередования фаз. Выполнение задающего генератора управляемым упрощает техническую реализацию преобразователя. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 0/3 (Л С CN о ел со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) s Н 02 M 5/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

17 (21) 4748323/07 (22) 11.10.89 (46) 23.09.91. Бюл, М 35 (71) Научно-производственное объединение "Силовая электроника" (72) B,С,Дубровин (53) 621.314.25(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1372528, кл. Н 02 М 5/14, 1988.

Авторское свидетельство СССР

М 1594665, кл, Н 02 М 5/14, 1988. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем обеспечения реверсирования фаэ выходных колебаний. Преобразователь состоит из подключенного входом к входному выводу

17 управляемого однофазного задающего генератора 7, выход которого соединен с входом блока реверса фаз 15, с выходным. Ж„„1679586 А1 выводом 13, а через инвертирующий сумматор 6 — с выходным выводом 14. Кроме того, вход генератора 7 соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 5. Управляющий вход блока реверса фаз 15 соединен с входным выводом 18, а выход с общей точкой соединения резисторов 9, 10,i

Общая точка соединения резисторов 9, 11 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 1, а через резистор

2 — к выходу усилителя 1 и одному из входов сумматора 6. Общая точка соединения резисторов 10, 12 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 3, а через конденсатор 4 — к выходу усилителя 3 и входу перемножителя 5, выход которого подключен к общей точке соединения резисторов 11, 12. Введение в преобразователь блока реверса 15 и инвертирующего сумматора 16, выходом соединенного с выходным выводом 19. а входами — с выходными выводами 13 и 14, обеспечивает воэможность получения выходного напряжения как прямого, так и обратного чередования фаз.

Выполнение задающего генератора управляемым упрощает техническую реализацию преобразователя. 1 з,п.ф-лы, 2 ил.

1679586

10 щего сумматора 16

15 . Блок 15 реверса фаз выполнен из операционногоу усилителя 20, первого 21 и второго 22 резисторов обратной связи, первого

Изобретение относится к электротехнике и можаях быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем обеспечения реверсирования фаз выходных колебаний.

На фиг.1 изображена схема преобразователя однофазного напряжения в трехфаз ное; на фиг,2 — векторные диаграммы, поясняющие работу преобразователя..

Преобразователь однофазного напря>кения в трехфаэное .содержит первый операционный усилитель 1, между инвертирующим входом и выходом которого включен резистор 2, второй операционный усилитель 3, между инвертирующим входом и выходом которого включен конденсатор 4, аналоговый перемножитель 5, первый инвертирующий сумматор 6 с двумя входами, однофазный задающий генератор 7 и мостовую схему 8, выполненную из первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 резисторов, причем общая точка соединения третьего 11 и четвертого 12 резисторов подключена к выходу аналогового перемножителя 5, к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1 подключена общая точка соединения первого 9 и третьего

11 резисторов, а к инвертирующему входу второго операционного усилителя 3 — общая точка соединения второго 10 и четвертого

12 резисторов, при этом первый 13 и второй

14 выходные выводы преобразователя однофазного напряжения в трехфаэное подключены к выходам соответственно однофазного задающего генератора 7 и первого инвертирующего сумматора 6, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно однофаэного задающего генератора 7 и первого операционного усилителя 1, вход аналогового перемножителя подключен к выходу второго операционного усилителя 3, неинвертирующий вход которого и неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 соединены с общей шиной. Преобразователь содержит также дополнительно введенный блок 15 реверса фаэ с двумя входами и второй инвертирующий сумматор 16 с двумя входами, а однофазный задающий генератор 7 выполнен управляемым и его управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 5 и с первым входным выводом 17 преобразователя однофаэного напряжения

4 в трехфазное, второй входной вывод 18 которого соединен с управляющим входом блока 15 реверса фаэ, вход и выход которого соединен соответственно с выходом однофазного задающего генератора 7 и с общей точкой соединения первого 9 и второго 10 резисторов мостовой схемы 8, а выход второго инвертирующего сумматора 16 соединен с третьим выходным выводом 19 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, первый 13 и второй 14 выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами второго инвертирую23 и второго 24 входных резисторов и управляемого ключа 25, управляющий вход которого соединен с управляющим входом блока 15 реверса фаз, один вывод- с общей шиной, а другой — с общей точкой соединения входных резисторов 23 и 24, общая точка соединения первого 21 и второго 22 резисторов обратной связи подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 20. к неинвертирующему входу которого подключен свободный вывод второго входного резистора 24, свободные выводы первого входного резистора 23 и первого резистора 21 обратной связи подключены к входу блока 15 реверса фаз, выход которого соединен с выходом операционного усилителя 20, к которому также подключен свободный вывод второго резистора обратной связи 22.

Преобразователь работает следующим образом, При подаче на вход 17 управляющего " напряжения Еу на выходе однофазного задающего генератора 7 формируется синусоидальное напряжение U7(t) = Umsin co t c амплитудой Um и круговой частотой

О> =2, Выходное напряжение однофазного задающего генератора 7 поступает на первый выход 13 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное и является напряжением с нулевой начальной фазой(фаза А).

На вход блока 15 реверса поступает сигнал с выхода однофаэного задающего генератора 7, а на управляющий вход блока 15 реверса — сигнал либо с уровнем "Лог. 0". либо с уровнем "Лог. 1".

При подаче на управляющий входблока

15 реверса сигнала с уровнем "Лог. 0" ключ

25 размыкается и на неинвертирующий вход операционного усилителя 20 через последовательно соединенные резисторы 23

1679586

О.- аО.,+ /Us где

15 р= -2arctg(2zcfry) 50 и 24 подается напряжение U+ = >Usx, ГДе P = Rsx/(Й23 + R24 + Rsx) коэффиЦиент передачи делителя, образованного первым

23, вторым 24 входными резисторами и входным сопротивлением R» операционно- 5 го УсилителЯ 20. ПосколькУ Rsx > (R23+ Й24), то у--1 u Uo» Usx, На инвертирующем входе будет напряжение

СХ» (Й22/Й21)/(Й22/Й21 + 1):

Р 1/(R22/R21 + 1);

О», Овых — входное и выходное напряжения блока реверса 15.

При достаточно большом коэффициен-, те усиления. операционного усилителя 20 20

О+ = U- и при равенстве резисторов 21 и 22, т.е. при R21= R22 = R коэффициент усиления

М блока реверса 15 M =1/Р— й/В будет равен+ 1, поскольку 1//3, à a/p = 1.

Операционный усилитель 3, аналого-, вый перемножитель 5, резисторы 10 и 12, а также конденсатор 4 образуют управляемый фильтр нижних частот. выходом которого служит выход аналогового перемножителя 5. а входом — общая точка соединения первого 9 и второго 10 резисторов мостовой схемы 8.

Напряжение на выходе управляемого фильтра нижних частот в операторной форме

0+(S) = -(Кф/(1 + гу S)) Usx(S) где Кф = R12/R1o — коэффициент передачи управляемого фильтра;

40 ту = R12C4/К5Еу УпРавлЯемаЯ постоЯнная времени фильтра;

Ks- коэффициент передачи аналогового перемножителя 5.

Операционный усилитель 1, резисторы 45

2,9 и 11 образуют инвертирующий сумматор с двумя входами, выходное напряжение которого будет равно

U1(S) = -(К108х(З) + К20ф(5)), где К1 = R2/Йэ и К2 = Й2/Й1 — коэффициенты, передачи инвертирующего сумматора.

Управляемый фильтр нижних частот совместно с инвертирующим сумматором об- 55 разуют управляемый фазовый корректор с передаточной функцией

М4(8) (1 ГуS)/(1 +TyS). (1) I

Заменив в (1) S-)в, перейдем к

«омплексному коэффициенту передачи

Wa O в) = 0(в)+)М (в), вещественная часть 0 (в) =(1 — (вгу) )/(1+(вту} ) и мнимая часть V (в) = — 2 N т/(1 + (в ту)2 ) которого будут являться функцией частоты а и постоянной времени гу .

При заданном значении управляющего напряжения Ey = Ео, т,е. при ty = т, вещественная и мнимая части комплексного коэффициента передачи будут зависеть только от частоты входного сигнала.

Модуль R (в) комплексного коэффициента передачи М4 (j в} не зависит от частоты R (в) =(02 (в)+Ч (в)) 2 =1, а агРУмент Р (в) = — 2 arctg (cu7y) ЯвлЯетсЯ функцией частоты и постоянной времени 7у, При изменении частоты в = О до в -со вектор един ич ного радиуса

R (в) = 1 будет поворачиваться на угол от 0 до — л. т,е. годограф амплитудно-фазовой характеристики .на комплексной плоскости (фиг,2а) представляет собой полуокружность, расположенную в четвертом и третьем квадрантах.

Значение постоянной времени Т =

= R12C4 выбирается таким образом, чтобы для наименьшего значения частоты 11= fMuH входного сигнала, которому соответствует

УпРавлЯюЩее напРЯжение Еу =- E1, выхоДной сигнал управляемого фазового корректора занял положение. соответствующее вектору

07 (фиг.2а), при этом угол p = — л/2, При увеличении управляющего напряжения Еу будет увеличиваться частота однофазного заДаюЩего генеРатоРа f3r = K7Ey, где K7 — коэффициент передачи однофазного задающего генератора 7, однако поворота вектора ОГ не произойдет, поскольку с изменением частоты f произведение

2J7f Ту =2лК7 ЕуТIК5 Еу =2лК7Т/К5 будет оставаться постоянной величиной.

Следовательно, и угол также будет оставаться постоянной величиной.

Сигнал на входе управляемого фазового корректора всегда может быть приведен к нормированному аиду, т.е. записан в относительных единицах, поэтому длина нектора OA равна 1, а его положение совпадает с вещественной положительной полуосью на комплексной плоскости.

1679586

20

Коэффициент передачи первого инвертирующего сумматора 6 по первому входу

К1 -1/2, а по второму K2 = Л/2, поэтому в результате геометрического сложения на выходе сумматора 6, а следовательно, и на втором выходе 14 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное будет сигнал (вектор Off ), модуль которого также равен 1, а угол pz =+ 120 эл.град, (фаза С).

Коэффициенты передачи второго инвертирующего сумматора 16 по первому и второму входам равны 1, поэтому в результате геометрического суммирования векторов 000 и Of4 на третьем выходе 19 преобразователя однофазного напряжения в трехфаэное будет сигнал (вектор plied) с модулем равным 1, а угол p< = -120 эл.град. (фаза В), При подаче на управляющий вход 18 сигнала с уровнем "Лог. 1" ключ 25 блока 15 реверса замыкается и неинвертирующий вход операционного усилителя 20 через резистор 24 оказывается подключенным к общей шине. В этом случае коэффициент усиления N блока 15 реверса будет определяться только отношением резисторов 22 и

21 и при их равенстве R22 =- R21 = Я будет равен N =-1.

При этом происходит инверсия напряжения, поступающего на вход управляемого фазового корректора (фиг.2б), и на выходах 14 и 19 формируются сигналы, положение которых определяется углами

pz = -120 эл.град. и p< = + 120 эл.град., т,е. происходит реверс фаз на втором 14 и третьем 19 выходах преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.

Формула изобретения

1. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий два входных и три выходных вывода для подключения соответственно однофазного источника питания и трехфазной нагрузки, первый операционный усилитель, . между инвертирующим входом и выходом которого включен резистор, второй операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен конденсатор, аналоговый перемно>китель, первый инвертирующий сумматор с двумя входами, однофазный задающий генератор и четыре резистора, соединенных по мостовой схеме, причем общая точка соединения третьего и четвертого резисторов подключена к выходу аналогового перемножителя, к инвертирующему входу первого операционного усилителя подключена общая точка соединения первого и третьего резисторов, а к инвертирующему входу второго операционного усилителя — общая точка соединения второго и четвертого резисторов, при этом к первому и второму выходным выводам подключены, соответственно выход однофазного задающего генератора и выход первого инвертирующего сумматора, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно однофазного задающего генератора и первого операционного усилителя, вход аналогового перемножителя подключен к выходу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого и неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединены с общей шиной, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения реверсирования фаз выходных колебаний, дополнительно введены блок реверса фаз с двумя входами и второй инвертирующий сумматор с двумя входами, а однофазный задающий генератор выполнен управляемым, а его управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового перемножителя и с первым входным выводом, к второму входному выводу подключен управляющий вход блока реверса, фаз, вход и выход которого соединены соот30 ветственно с выходом однофазного задающего генератора и с общей точкой соединения первого и второго резисторов мостовой схемы, выход второго инвертирующего. сумматора соединен с третьим выходным выводом, а его первый и второй входы соединены соответственно с первым и вторым выходными выводами, 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что блок реверса фаз включает операционный усилитель, первый и второй резисторы обратной связи, первый и второй входные резисторы и управляемый ключ, управляющий вход которого соединен суправляющим входом блока реверса фаз. один вывод — с общей шиной, а другой — с общей точкой соединения входных резисторов, общая точка соединения первого и второго резисторов обратной связи подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен свободный вывод второго входного резистора, свободные выводы первого входного резистора и первого резистора обратной связи подключены к входу блока реверса фаз, выход которого соединен с выходом операционного усилителя, к которому также подключен свободный вывод второго резистора обратной связи.

1679586

llfd) р/@ (g

Составитель Л.Устинкина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор Н.Яцояа

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3220 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5