Устройство формирования много-ступенчатого квазисинусоидальноготрехфазного напряжения

 

Сою» Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИДЬСТВУ

„,1809437 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 281178 (21) 2689336/24-07 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 280281., Бюллетень 89 8

Дата опубликования описания 280281 (51)м Клз

Н 02 М 7/48

Государственный комитет

СССР яе делам нзобретений н открытнй (53) УДК 621 ° 314. 572 (088.8) (72) Авторы изобретения

М.В.Гринберг, Л.А.Рутманис, Я.П.Дрейманис и О.И.АржаниК,. (71) Заявитель

Физико-энергетический институт AH Латвийской ССР.. (54 ) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ Л1НОГОСТУПЕНЧАТОГО

КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОГО ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к полупроводниковой преобразовательной технике н может быть использовано для фор-. мирования квазисинусоидального эталонного напряжения, используемого в управлении преобразователем для последующего сравнения его с мгновен.ными значениями входного напряжения преобразователя и получения информации о целесообразном переключении его силовых ключей.

Известно устройство формирования квазисинусоидального напряжения, выполненное в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, триггерного счетчика и дешифратора, разные выходы которого одновременно связаны с одной диагональю мостовым переключателем и с ключами дополнительного преобразователя, причем выходы последних нагружены на другую диагональ переключателя (1) .

Однако в данном устройстве согласог ание выходов с последующей частью системы управления усложняется из-за необходимости применения развязывающих узлов.

Известно также устройство, в кото ром квазисинусоидальное трехфазное ЗО управляющее напряжение формируется блоком, содержащим регулируемый источник постоянного тока, включенный . между общей точкой ключей коммутатора и сумматором, параллельно которому включены две цепочки из последовательно соединенных первичной полуобмотки трансформатора и ключевого элемента, управляемого от высокочастотного генератора, а каждая вторичная полуобмотка укаэанного трансформатора подключена к нагрузке также через ключевой элемент, управляемый от триггера, причем вход триггера связан с выходом указанного коммутатора (2) .

Недостатки этого устройства заклю.— чаются в том, что необходимо иметь специальные нестандартные узлы преобразователя код-аналог, а также в нетехнологичности моточных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее преобразователь "напряжение-частота" (который представляет собой регулируемый генератор тактовой частоты), счетчик импульсов и дешифратор, которые, будучи последовательно включенными, представляют собой цифро809437 функциональные генераторы, и формирователи по числу фаз, которые реализуют функции цифроаналоговых преобразователей. Кроме того, устройство содержит дополнительный счетчик, дополнительный дешифратор, триггеры по количеству фаз формируемого напряжения и дополнительные ключи, количество которых определяется фаэностью формируемого напряжения, причем выход каждого формирователя подключен к суммирующей точке каждой фазы через соответствующие дополнительные пары ключей, цепи управления которых связаны с дополнительным дешифратором, управляющие также через соответствующие триггеры дополнительными выходными ключами, а вход дополнительного дешифратора связан со счетчиком через дополнительный счетчик и инвертор, который выполняет функции инвертирующего усилителя с единичным усилением.

При работе устройства вначале формируют однополярные полупериоды аппроксимированной синусоиды для каждой выходной фазы и к выходу в один полупериод напряжение подключается прямо, а в другой — через инвертор. На выходе инвертора сигнал будет не только противоположной полярности относительно входного, но и с измененной фазой и амплитудой.

Такой метод формирования выходного напряжения приводит к асимметрии выходного напряжения (31 .

Недостатком известного устройства является относительная его сложность и недостаточно высокое качество выходного напряжения.

Цель изобретения — упрощение преобразователя и улучшение качества выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве формирования многоступенчатого кваэисинусоидального трехфазного напряжения,.содержащем инвертирующий усилитель с единичным усилением, а также последовательно соединенные регулируемый генератор тактовой частоты с числом, равным числу выходных фаэ, цифрофункциональные генераторы двоичного кода, выходы которых соединены со входами цифроаналоговых преобразователей, причем входы последних подключены к задатчику уровней постоянного напряжения, упомянутый ин- . вертирующий усилитель с единичным усилением включен между выходом задатчика уровня постоянного напряжения и входами цифроаналоговых пре- образователей. Кроме того, устройство, цифро-функциональные генераторы которого включают в себя Т-триггер

GG счетным входом и входом тактирования,,каждый цифро-функциональный генератор дополнительно содержит линию задержки второго такта, линию задержки третьего такта, реверсивный двоичный счетчик с управляющими счетным и тактирующим входами, дат" чик времени со входом тактирования первого такта и со входом тактирования третьего такта, двухвходовые логические элементы И, причем вход линии задержки второго такта подключены к выходу регулируемого генератора -.àêòîâîé частоты и ко входу тактирования .первого такта датчика времени, выход линии задержки второго такта подключен ко входу тактирования реверсивного двоичного счетчика и ко входу линии задержки третьего такта, а выход линии задержки

15 третьего такта подключен ко входу тактирования Т-триггера и ко входу тактирования третьего такта датчика времени, выходы датчика времени подключены к счетному входу T-триггера, щ к счетному входу реверсивного двоичного счетчика и к управляющим входам реверсивного двоичного счетчика, а каждый выход реверсивного двоичного счетчика совместно с выходами Т-триггера подключен ко входам,цвух двухвходовых логических элементов И °

Датчик времени содержит реверсивный сдвигающий регистр с тактирукщим и управляющими входами. RS-триггер с информационными и тактирующим входами, вспомогательные двухвходовые логические элементы И, логические элементы ИЛИ, причем выходы реверсивного сдвигающего регистра подключены ко входам логических элементов ИЛИ

35 и к информационным входам RS-триггера, входы логических элементов И подключены к выходам RS-триггера и к выходам логических элементов ИЛИ, выходы вспомогательных логических элементов И подключены ко входам логического элеглента ИЛИ, а выходы

RS-триггера подключены к управляющим цепям реверсивного сдвигающего регистра. Кроме того, в устройстве, цифроаналоговые преобразователи:

45 которого включают в себя весовые резисторы и ключи с двухсторонней проводимостью, цифроаналоговый преобразователь содержит резистор обратной связи и операционный усили50 тель с инвертирующим и неинвертирующим входами, причем резистор обратной связи подключен к выходу операционного усилителя и к инвертирующему входу операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя подсоединен к общей точке устройства, выходы задатчика уровня постоянного напряжения и инвертирующего усилителя с единичным усилением подключены ко входам ключей с

60 двухсторонней проводимостью, выходы этих ключей через весовые резисторы подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, а их управляющие цепи — к выходу цифро-функцио65 нального генератора.

809437

Устройство содержит блоки 1 цифро-функциональных генера-.оров, блоки

2 цифроаналоговых: преобразователей, блок 3 регулируемого генератора так-, (Q товой частоты, блон 4 задатчика уровня постоянного напряжения, блок 5 иннертирующего усилителя с единичным усилением, блок 6 реверсивного сдвигающего регистра с управляющими входами (сдвиг "нправо" — сдвиг "влево") и входом тактирования, блок 7 RSтриггера с информационными входами (R - установка нуля, 5 — установка единицы) и входом тактирования, блок 8 реверсивного двоичного счетчика с управляющими входами { суммирование — вычитание), с счетным входом и входом тактирования, блок 9 Т-триггера с счетным входом и входом тактирования, двухвходовые логические 25 элементы 10-"5 И, линию 16 задержки второго такта, линию 17 задержки третьего такта, логические элементы

18-20 ИЛИ, вспомогательные логические элементы 21 и 22 И, блоки 23-25 3О операционных усилителей, ключи 2631 с двухсторонней проводностью, весовые резисторы 32-34, резистор

35 обратной связи, а также резисторы 36 и 37. 35

На временных диarpаммах работы устройства по фиг.3 обозначены выходные имгульсы Имп. т. част. блока 3, выходные импульсы Вых. 16 и Вых. 17 блоков 16 и 17 соответственно, выходные разряды а -а реверсивного сдвигающего регистра, сигнал 07, единичного выхода блока 7, сигнал U нулевого выхода блока 7, сигнал единичного выхода блока 9, сигнал

U 9 нHу л еeв оoг о o в ы хxоoд а tб>л оoк а 99, сиг- 4$

9о нал 3Т счетного входа блока 8, перный ныходной разряд Ь< блока 8 (младший), второй выходной разряд Ь> блока 8, третий выходной разряд b> блока 8 (старший) и выходное напряжение

0 блока 25.

Каждая фаза устройства состоит из последонательно включенных выходов блоков 1 со входами блоков 2.

Все входы блоков 1 подключены к общему блоку 3, а выходы последовательно нключенных между собой блоков

4 и 5 подключены ко всем входам блоков 2. Выполнение всех фаз устройства с применением блоков 1 и блоков

2 одинаково. Работа всех трех фаэ 40 устройства отличается лишь установкой начальных условий, т.е. двоичных слов в блоках 1 с временным сдвигом на 1/3 периода периодически повторяющего дноичного кода аппроксими- 65

На фиг. 1 представлена принципи. альная электрическая схема предлагае-, мого устройства, на фиг. 2 — то >хе, с более детальной структурной проработкой узлов; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. рованной синусоиды. Общим для всех трех фаз является блок 3, регулированием частоты которого осуществляют изменение частоты на>,>яжзния выходных фаз. Изменением выходного напряжения блока 4 осуществляют регулирование амплитуды напряжения выходных фаз устройства. ,Цля описания работы одной фазы устройства в качестве примера рас-. смотрим случай, когда квант функции .и аргумент между собой одинаковы и численное значение их равно 0,26. .Амплитудное значение функции равно единице и аргумент функции выражен в радианах. Величина кванта в каждом конкретном случае выбирается в зависимости от необходимой точности формирования аппроксимированной синусоиды.

Устройство работает следующим образом.

Перед работой устройства устанавливается начальное условие в блоках

1. В каждом блоке 1 меняется последовательность двоичных слов, определяющих число квантов функции аппроксимированной синусоиды. Выходы блоков

1 подключены к входам блоков 2, при помощи которых двоичные слона блоков 1 преобразуют в аналоговые величины формируемого напряжения.

Подробнее рассмотрим работу блока 1. Блоки 7-9 блока 1 имеют входы тактирования, т.е. изменение внутреннего состояния этих узлов происходит только в том случае, если имеется сигнал на счетном или информационном входе при подаче разрешающего тактируемого импульса. При подаче тактируемого импульса с выхода блока

3 на вход блока 1 можно выделить три такта работы. В первом из них при помощи сигнала Имп.т.част. происходит сдвиг единицы в блоке 6, во втором при помощи импульса Вых.16 происходит смена двоичного кода в блоке 8,если на счетный вход подан сигнал и в третьем при помощи импульса

Вых.17 при наличии импульса на счетном входе блока 9 происходит изменение внутреннего состояния этого блока, а также изменение внутреннего состояния блока 7 при наличии входного сигнала на одном информационном входе.

В начальный момент времени, когда единица находится в первом разряде блока 6, на выходе блока 7 появляется единица, которая подключает выход блока 18.через блоки 19 и 20 к счетному входу блока 8, кроме того, вы-ходной сигнал Ur, блока.7 подключен к управлякщим входам блоков 6 и 8.

Блок 6 установлен в режиме сдвиг

"вправо", а блок 8 — н режиме суммирования. Каждый разряд блока 6 определяет кратное численное значе- . ние аргумента, а также временной

809437 интервал. Разряды блока 6, в которых происходит изменение значения функции, подключены к входу блока 18.

Когда появляется сигнал Оуо на вы ходе блока 7, тогда к счетному входу блока 8 подключен выход блока 21, блок 6 находится в режиме сдвиг

"влево", а блок 8 — в режиме вычитания.

Таким образом, на выходе блока 8 периодически повторяются двоичные слова, определяющие однополярные значения функции аппроксимированной синусоиды. При помощи блока 9, счетюый вход которого подключен к первому разряду блока, 6, выходы блока 8 поочередно подключаются ко входам блока 2 при помощи логических элементов 10-12 а один полупериод, à s другой полупериод — при помощи логических элементов 13-15.

Задержка тактируемых импульсов в блоках 16 и 17 происходит на время Я . Время с больще переходных и процессов блоков 6 и 8. На входы ключей 26-28 подключено постоянное напряжение с выхода блока 4 для формирования одного полупериода выходного напряжения, а с выхода блока

5 подключено ко входам ключей 29-31 блока 2 гостоянное напряжение противоположной выходному напряжению полярности блока 4 для формирования другого полупериода выходного напряжения.

Таким образом, предлагаемое устрой ство проще, так как оно не содержит специальные нестандартные узлы преобразователя код-аналог.

Формула изобретения

1. Устройство формирования многоступенчатого квазисинусоидального трехфазного напряжения, содержащее инвертирующий усилитель с единичным усилением, а также последовательно соединенные регулируемый генератор тактовой частоты r числом, равным числу выходных фаз, цнфро-функциональные генераторы двоичного .кода, выходы которых соединены со входами цифроаналоговых преобразователей, причем входы последних подключены к задатчику уровней постоянного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, упомянутый инвертирующий усилитель с единичным усилением включен между выходом задатчика уровня .постоянного напряжения и входами цифроаналоговых преобразователей.

2. Устройство по п.1, цифро-функциональные генераторы которого включают в себя Т-триггер со счетным входом н входом тактирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цифро50

И

d0

4. Устройство по п.1, цифроаналогоговые преобразователи которого включают в себя весовые резисторы и ключи с двухсторонней проводимостью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цифроаналоговый преобразователь содержит резистор обратной связи и операционный усилитель с инвертирующим и неинвертирующим входами, причем резистор обратной связи подключен к выходу операционного усилителя и к инвертирующему входу операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей точке устройства, выходы задатчика уровня постоянного напряжения и инвертирующего усилителя с единичным усиленифункциональный генератор дополнительно содержит линию задержки второго такта, линию задержки третьего такта, реверсивный двоичный счетчик с управляющими счетным и тактирующим входами, датчик времени со входом такти5 рования первого такта и со входом тактирования третьего такта, двухвходовые логические элементы И, причем вход линии задержки второго такта подключен к выходу регулируемого

IO генератора тактовой частоты и ко входу тактирования .первого такта датчика времени, выход линии задержки второго такта подключен ко входу тактирования реверсивного двоичного счетчика и ко входу линии задержки третьего такта, а выход линии задержки третьего такта подключен ко входу тактирования Т-триггера и ко входу тактирования третьего такта датчика щ времени, выходы датчика времени подключены к счетному входу Т-триггера, к счетному входу реверсивного двоичного счетчика н к управлякщим входам реверсивного двоичного счетчика, а каждый выход реверсивного двоичного счетчика подсоединен ко входам двух двухвходовых логических элементов И, к которым также подключены выходы

T-триггера.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т—

30 л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик времени содержит реверсивный сдвигающий регистр с тактирующим и управляющими входами, RS-триггер с информационными и тактирующим входами, 35 вспомогательные двухвходовые логические элементы И, логические элементы ИЛИ, причем выходы реверсивного сдвигающего регистра подключены ко входам логических элементов ИЛИ и к информационным входам RS-триггера, входы логических элементов И подключены к выходам RS-триггера и к выходам логических элементов ИЛИ, выходы вспомогательных логических элементов

И подключены ко входам логического элемента ИЛИ, а выходы RS-триггера подсоединены к управляющим цепям реверсивного сдвигающего регистра.

809437

10 ем подключены ко входам ключей с двухсторонней проводимостью, выходы этих ключей через весовые резисторы подключены к инвертирукщему входу операционного усилителя, а их управлякицие цепи — к выходу цифро-функционального генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9316162, кл. Н 02 М 7/52, 30.03.70.

2. Авторское свидетельство СССР

9283385, кл. Н 02 И 1/03, 29.04.69.

3. Авторское свидетельства СССР

9546068, кл. Н 02 М 1/08, 26.02.75.

809437

Мип.т () ( част.

Яих. !б

Вх.t7 бмх

Редактор М.Митровка

Заказ 446/72 .Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, i.<-35, Раушская наб., д. 4/5 ь

0z ар а ау ав а7

71

70 Яу

Зр

37

Ьг ь

Составитель E.Ñàôoíîâà

T«Ð М.Голинка Корректор М.Коста

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4