Многофазный функциональный преобразователь

 

МНОГОФАЗНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий трансформатор , средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайние выводы через параллельно включенные силовые ключевые транзисторы и диоды подключены к его общей шине, силовые ключи переменного тока, включенные между общей шиной источника питания и соответствующими выводами пары вторичных обмоток трансформатора , средний вывод первой из которых является первым выходом одной из фаз преобразователя, и блок управления. состоящий из последовательно включенных задающего генератора, делителя частоты и программного блока памяти, вьсходы которого подключены к управляющим входам соответствующих силовых ключей переменного тока, базы силовых ключевых транзисторов соединены с первым и вторым выходами делителя частоты блока управления, о т-л и чающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности работы преобразователя, он содержит дополнительные силовые ключи переменного тока по числу фаз, информационные входы которых объединены и соединены со средние выводом второй втоi ричной обмотки трансформатора, а выСЛ ходы являются вторыми выходами соответствующих фаз преобразователя,средний вывод первой вторичной обмотки трансформатора является первым выходом всех фаз преобразователя, управляющие входы дополнительных силовых ключей переменного тока подключены к соответствующим дополнительным выхо00 дам делителя частоты блока управлениа, to СЛ to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1103252 з<ю G 06 G 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3549606/18-24. (22) 07.02.83 (46) 15.07.84. Бюл. ¹ 26 (72) А.M.Ñåìèãëàçoâ (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 705626, кл. Н 02 И 7/515, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3354087/18-24, кл. С 06 G 7/26, 1982 (прототип) . (54) (57) МНОГОФАЗНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий трансформатор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайние выводы через параллельно включенные силовые ключевые транзисторы и диоды подключены к его общей шине, силовые ключи переменного тока, включенные между общей шиной источника питания и соответствующими выводами .пары вторичных обмоток трансформатора, средний вывод первой из которых является первым выходом одной из фаз преобразователя, и блок управления, состоящий из последовательно включенных задающего генератора, делителя частоты и программного блока памяти, выходы которого подключены к управля- ющим входам соответствующих силовых ключей переменного тока, базы силовых ключевых транзисторов соединены с первым и вторым выходами делителя частоты блока управления, о т .л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности paGoты преобразователя, он содержит дополнительные силовые ключи переменногб тока по числу фаз, информационные входы которых объединены и соединены со среди ич выводом второй вторичной обмотки трансформатора, а выходы являются вторыми выходами соответствующих фаз преобразователя, средний вывод первой вторичной обмотки трансформатора является первым выходом всех фаз преобразователя, управляющие входы дополнительных силовых ключей переменного тока подключены к соотве."ствующим дополнительным выходам делителя частоты блока управления.

1 »оз

Изобретение относится к формированию (синтезу) электрических сигналов, описываемых тригонометрической (например, синусоидальной) многоступенчатой функцией, и может найти применение в автоматике, вычислительной и преобразовательной технике, Известен многофазный ..татический функциональный преобразователь, содержащий инвертор, к отводам вторичной обмотки которого подключены силовые ключи, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления $1 J.

Недостатком такого преобразователя является необходимость большого количества ключей переменного тока для формирования многоступенчатой волны выходного напряжения, при этом на формирование каждой ступеньки необходимо по два ключа переменного тока и два отвода от вторичной обмотки трансформатора инвертора.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является многофазный функциональный преобразователь, содержащий инвертор и несколько пар (по количеству синтезируемых фаз), вторичных обмоток, в ко. тором загрузки каждой из фаз включе30 ны между средними выводами каждой па. ры обмоток, а средние, промежуточные и крайние выводы каждой пары вторичных обмоток подключены через силовые ключи к общей шине источника питания (23.

Недостаток такого устройства заключается в том, что для каждой фазы необходимо иметь отдельные пары обмо. ток и набор ключей переменного тока.

Этот недостаток проявляется тем в большей степени, чем больше формируется фаз и чем больше аппроксимирующих ступенек в четверти периода синтезируемого сигнала.

Целью изобретения является упроще. 45 ние и повышение точности работы преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что многофазный функциональный преобразователь, содержащий трансформа- 0 тор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайние выводы через параллельно включенные силовые ключевые транзисторы и диоды 55 подключены к его общей шине, силовые ключи переменного тока, включенные между общей шиной источника питания

252 1 и соответствующими выводами пары, вторичных обмоток трансформатора, средний вывод первой из которых является первым выходом одной из фаз преобразователя, н блок управления, состоящий из последовательно включенных задающего генератора, делителя частоты и программного блока памяти, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих силовых ключей переменного тока, базы силовых ключевых транзисторов соединены с первым и вторым выходами делителя частоты блока управления, содержит дополнительные силовые ключи переменного тока но числу фаз, чнформационные входы которых объедййены и соединены со средним выводом второй вторичной обмотки трансформатора, а выходы являются вторыми выходами соответствующих фаз преобразователя, средний вывод первой вторичной обмотки трансформатора является первым выходом всех фаз преобразователя, управляющие входы дополнительных силовых ключей переменного тока подключены к соответствующим дополнительным выходам делителя частоты блока управления.

Таким образом, одна пара вторичных обмоток трансформатора с набором выводов и ключей переменного тока используется для поочередного формирова. ния в каждый дискрет времени прямоугольного импульса напряжения, по амплитуде равного среднему за время дискрета значению напряжения формируемой фазы. Так, например, если в течение и-го дискрета формируется прямоугольный импульс, соответствующий текущему значению фазы А, то в течение дискре. та и+1 -текущему значению фазы В, а в течение дискрета n+Z. — текущему значению фазы С и т.д.

Разделение общей последовательно..ти импульсов на группы, относящиеся к каждой фазе, производится подключением к среднему выводу силовых ключей переменного тока (синхронных детек- торов), включаемых последовательно с нагрузками каждой фазы.

На фиг.1 представлена схема двухфазного преобразователя, на фиг.2— диаграммы напряжений в различных узлах двухфазного преобразователя для двухфазного варианта.

Многофазный функциональный преобразователь (фиг.1) содержит силовые ключевые транзисторы 1, диоды 2 для пропуска обратного тока нагрузки, 2 4

Сигналы от задающего генератора

11 запускают делитель частоты 12 и в виде параллельного двоичного кода поступают на дешифратор программируемого блока памяти 13, а также на запуск силовых транзисторов 1-1 и ключей переменного тока 7 и 8 (синхронных детекторов) . Блок памяти 13 программируется заранее на выдачу двух чередующихся кодов для каждой фазы соответственно. При формировании,каждой из ступенек, по длительности равной периоду срабатывания силовых транзисторов 1-1, происходит поочередное одноразовое срабатывание одноименных ключей б справа и слева относительно среднего отвода в обеих обмотках 51 и 5 для конвертирования двухтактного йапряжения в однотактное напряжение ступени.

Для рассортировки импульсов (фиг.2б) по нагрузкам 9 и 10 каждой из фаэ используются силовые ключи (синхронные детекторы) 7 и 8, запускаемые двумя последовательностями импульсов, сдвинутых на 180 (фиг.2в, г). Импульсы 2д, е, выделяемые на нагрузках фаз, имеют скважность два и по амплитуде модулированы на соответствие синусоидальному или косинусоидальному закону. Наименьший номер гармоники у такой (со скважностью два) формы ступенчатого сигнала не отличается от номера гармоники ступенчатого сигнала со скважностью, равной нулю. Из этого следует, что для сглаживания, фильтрации обеих форм импульсов можно использовать фильтр (если этого требует нагрузка1 с одной и той же частотой сре,за.

Пре,,лагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет меньшее (поч-, обмоток при одинаковом количестве ступенек в каждой формируемой фазе, т.к. одна и та же пара обмоток и тот же набор ключей участвует в формировании разных фаз (увеличивается коэффициент использования обмоток и ключей), обладает большей точностью формирования сдвига фаз, так как одни и те же элементы участвуют в их синтезе. Кроме того, если на синхронные детекторы подать импульсы, регулируе" мые по длительности, то можно осуществить регулировку выходного напря3 .110325 первичную обмотку 3 трансформатора

4 с парой вторичных обмоток 5„и 5 г и силовыми ключами 6 переменного тока, к средним выводам обмоток 5 и 5г

1 подключены ключи б„„и 6 для обра1о го 5 зования нуля выбранной системы счисления, к остальным выводам обмоток

5 и 5 подключены ключи соответстI I бя 6 „-6« " бг бее

6 „-6 для формирования числовой последовательности системы счисления.

Каждая обмотка разбита на четное количество равных участков. Обмотка и связанные с нею ключи образуют один разряд системы счисления. Таким .обра- 15 зом, каждая фаза формируется двухразрядной схемой.

Через дополнительные силовые ключи

7 и 8 переменного тока(синхронные детекторы) подключены нагрузки фаэ 9 (с о ) и 10 (s4 n ) к средним выводам обмоток.

Блок управления состоит из задающего генератора (обычно кварцевого)

11, делителя частоты 12 и программно- 25 го блока памяти 13.

На фиг.2 представлены следующие эпюры напряжений: 2а — эпюра напряжений запуска силовых транзисторных ключей напряжений на первичной и

30 вторичной обмотках трансформатора;

2б — эпюра напряжения между, средними выводами пары обмоток, при этом заштрихованные импульсы образуют фазу

Sin, а не заштрихованные — фазу coS. 2в — эпюры напряжений, подаваемых З5 на силовой ключ 7; 2г — на силовой ключ 8.

После прохождения силовых ключей (синхронных детекторов) на нагрузке

9 выделяется напряжение 2е, а на на- 4О груэке 10 — напряжение вида 2д.

В многофазном функциональном преобразователе использова;:а многознач-. ная нечетная симметричная относитель- ти в два раза) количество ключей и но нуля система счисления в алгорит- 45 ме управления преобразователем для синтезирования необходимого текущего уровня квантования формируемого синусоидального сигнала. Технически выбранная система счисления реализована путем использования двух обмоток и ключей, отличающихся между собой по уровно выходного напряжения в р-раз где р — основание выбранной системы счисления (р=3,5,7,...,2n+1).

Управление работой ключей производится от цифрового блока управления следующим образом. жения.! 103252

Инвертор (элементы 1,2,3 и 4) может быть выполнен и по мостовой схеме. Если необходимо, чтобы фазы быпи, гальванически развязаны, нагрузки.

9 и 10 могут быть включены через до— полнительные трансформаторы. При работе на фильтр или нагрузку с малым со 9н для устранени>. искажений необходимо подключить дополнительные ключи переменного тока параллельно входу фильтра, включаемые во время паузы между импульсами.

Экспериментальное исследование

5 показало, что при формировании десятиступенчатого напряжения каждой фазы уровень ближайшей 9-й гармоники порядка 757. от основной, а 11-й гармоники — 587. Погрешность сдвига фаз

I0

90 составляет не более 6-8 мин.

l!03252 фиг. 2

Составитель А.Маслов

Редактор Л.Веселовская Техред Т.Фанта Корректор А.Тяско

Заказ 5030/38 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

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