Способ формирования многофазной системы квазисинусоидальных напряжений

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и используется в системах управления преобразователей частоты регулируемых электроприводов переменного тока. Цель изобретения - обеспечение ступенчатого регулирования фазы выходных напряжений (и) в пределах 0± /2. Под действием тактовых импульсов, поступающих с выхода управляемого генератора тактовых импульсов 3, счетчик 2 вырабатывает на своих выходах нарастающий двоичный код, адресный для постоянных запоминающих устройств 5 и 6, содержащих записанные коды дискретньк z О5 СП 05 Midk NP Urn

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (II) 141 А1 (51) 4 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3933783/24-07 (22) 23.07.85 (46) 30.11.87. Бюл.№ 44 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) А.В.Пузаков (53) 621.316.727(088.8) (56) Адаменко А.И., Кисленко В.И.

Преобразование однофазного тока в многофазный. Киев: Техника, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 612360, кл. Н 02 М 5/14, 1978. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОФАЗНОЙ

СИСТЕМЫ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕ—

НИЙ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и используется в системах управления преобразователей частоты регулируемых электроприводов переменного тока. Цель изобретения — обеспечение ступенчатого регулирования фазы выходных напряжений (Н) в пределах 0 Т/2. Под действием тактовых импульсов, поступающих с выхода управляемого генератора тактовых импульсов 3, счетчик 2 вырабатывает на своих выходах нарастающий двоичный код, адресный для постоянных запоминающих устройств 5 и 6, содержащих записанные коды дискретных

135614) 15

2О выборок синусоидального и косинусоидального Н соответственно. Подавая зти коды на цифровые входы цифроаналого- вых умножителей 7-10,формируют квазисинусоидальные иквазикосинусоидальные Н, определяющиеся уровнями основного и дополнительного Г.Зти Н с помощью инвертирующего усилителя (У)1! образуют основI ную (U и U ) и дополнительную (Uz и с

U ) квадратурные системы Н, ортогональные друг другу. Суммирующие У 12 и. 13 формируют результирующую квадратурную систему Н ?3 и U, которая

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления преобразователей частоты регулируемых электроприводов переменного тока.

Цель изобретения — обеспечение ступенчатого регулирования фазы вы.ходных напряжений.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 — схема функционального преобразователя; на фиг.3 и 4 — векторные диаграммы, иллюстрирующие существо предлагаемого способа; на фиг.5 — таблицы программирования постоянных запоминающих устройств.

Устройство содержит суммирующий усилитель 1, первый вход которого предназначен для подключения к источнику управляющего напряжения U счетчик 2, к входу которого подключен выход управляемого генератора 3 тактовых импульсов, функциональный преобразователь 4, первый вход которого предназначен для подключения и источнику управляющего напряжения второй вход — к источнику дополнительного управляющего напряжения

U, а выход соединен с вторым входом суммирующего усилителя 1, постоянные запоминающие устройства 5 и б, входы которых подключены к выходам счетчика 2, выходы постоянного запомина" ющего устройства 5 подключены к суммирующими У преобразуется в mфазную систему Н U„,U U . С помощью функционального преобразователя 4 и суммирующего У.1 производится уменьшение уровня Н, подаваемого на аналоговые входы цифроаналоговых умножителей 7 и 9 на величины AU =

U — (U ) — U где U — напряжение основной квадратурной системы; U — напряжение дополнительной квадратурной системы, что обеспечивает постоянство уровня выходного Н.

5 ил. цифровым входам цифроаналоговых умножителей 7 и 8, а выходы запоминающего устройства 6 — к цифровым входам цифроаналоговых умножителей 9 и 10, аналоговые входы цифроаналоговых умножителей 7 и 9 подключены к выходу суммирующего усилителя 1, а аналоговые входы цифроаналоговых умножителей 8 и 10 предназначены для подключения к источнику дополнительного

/ управляющего напряжения U, выход цифроаналогового умножителя 10 через инвертирующий усилитель 11 подключен к второму входу суммирующего усилителя 12, первый вход которого подключен к выходу цифроаналогового умножителя 7, выходы цифроаналоговых умножителей 8 и 9 подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего усилителя 13, выходы суммирующих усилителей 12 и 13 непосредственно и через инвертирующие усилители 14 и 15 — к входам усилителей 16.1-16 .m выходы которых являются выходами устройства. Функциональный преобразователь 4 содержит квадраты 17 и 18, инверторы 19 и 20, сумматоры 21 и 22 и блок 23 выделеI ния квадратного корня, причем входы квадратора 17 и инвертора 19 предназначены для подключения к источнику управляющего напряжения U, вход квадратора 18 предназначен для подключения к источнику дополнительного

I управляющего напряжения U, выход

2Ф

= И sin(at+-,— );

1) =П

5

-Гз,—, — 2-" с

U — -ГЗ1,i = — с)

2 2

Н

sin(ut+агс1д — );

U, U

cos(ut + агс1 — ), Uî

U„ згга 1ений имеют вид:

3 13561 которого через инвертор 20 подключен к второму входу сумматора 21, к первому входу которого подключен выход квадратора 17, выход сумматора 21 подключен к входу блока 23 выделения квадратного корня, выход которого подключен к второму входу сумматора

22, первый вход которого подключен к выходу инвертора 19, а выход сумматора 22 является выходом функционально- 10

ro преобразователя 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Многофазную систему квазисинусоидальных напряжений формируют путем 15 векторного суммирования напряжений, входящих .в квадратурную систему, при этом квадратурную систему напряжений подключают путем векторного суммирования основной и дополнитель- 20 ной квадратурных систем напряжения, ортогональных друг другу, причем амплитуду напряжения основной квадратурной системы выбирают равной где U — амплитудное значение напряжений квадратурной системы;

U — амплитудное значение напряжений дополнительной квадратур- 30 ной системы.

На фиг.3 представлена полная квадратурная система напряжений, где U квазисинусоидальное напряжение квадратурной системы; U, — квазикосинусо- идальное напряжение квадратурной системы; U,U ...13 — выходные квазисинусоидальные напряжения.

Многофазная система выходных на- 40 пряжений U,,U,...,U формируется путем векторного суммирования напряжений 1) и Ц, образующих совместно с проинвертированными напряжениями — U5 и — U,ïoëíóþêâàäðàòóðíóþ систему. 45

При этом, например, трехфазная система выходных напряжений реализуется при выполнении соотношений (фиг.З а):

Зти соо THQ11гения для мг новенных

U sin at; ,Гз, U = --,) сos г.1 — -1) slnat

2 2

-ГЗ

U, — — — U cnsat -U 1пиt =

U sin(u3t — --).

Для пятифазной системы выходных напряжений (фиг.З б) и для гп-фазных систем выходных напряжений соотношения получают исходя из векторной диаграммы, аналогично приведенным.

Для обеспечения ступенчатого изменения фазы выходных напряжений необходимо сформировать соответствующее изменение фазы используемой квадратурной системы напряжений, состоящей из квазисинусоидального и квазикосинусоидального напряжений П и Б

Для этого первоначально формируют исходную систему напряжений, состоящую из квазисинусоидального и квазикосинусоидального напряжений U u

Затем формируют дополнительную систему напряжений, состоящую из

1 квазисинусоидального U и квазикоси1

5 нусоидального Пс напряжений, сдвинутую относительно исходной на фиксированный фазовый угол. Наиболее просто реализуется фазовый сдвиг, равный 11/2. Для получения результирующей системы напряжений (Ь и У ) попарно соответственно векторно суммируют напряжения исходной и дополнительной систем напряжения, т.е. суммируют напряжения U и 115, а

5о также U u U (фиг.4 a).

Операцию суммирования можно записать следующим образом:

115 = во + US

Uñ со 1)с

Аналогично для мгновенных значений

sin at + U sin(A + — ), 1 г

U =U cosat + U cos(vt + -) или после преобразования

1356141

Дня сохранения неизменной амплитуды получаемой квадратурной системы должно выполняться равенство

U откуда след ег

U. = V — (U )

При выполнении этого условия амплитуда напряжения квадратурной систе- О мы 1! и П, а следовательно, и амплитуда выходных напряжений ТЗ„,Б ...,И, остается равной U.

При этом значение приращения фазы, выходных напряжений будет равно

U агс1р

1-1 о

Для обеспечейия приращения фазы противоположного знака формируют до- 2g полнительную систему, обратно ортогональную основной (фиг.4 б).

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Под действием тактовых импульсов, 25 поступающих с выхода управляемого генератора 3 тактовых импульсов, счетчик 2 вырабатывает на своих выходах нарастающий двоичный код, являющийся адресным для постоянных за- QQ поминающих устройств 5 и 6, в которых записаны коды дискретных выборок синусоидального и косинусоидального напряжений соответственно с таблицей программирования (фиг. >). При подаче этих кодов на цифровые входы цифроаналоговых умножителей 7 — 10 формируются квазисинусоидальные и квазикосинусоидальные напряжения, амплитуды которых определяются уровнями основного U и дополнительного

f напряжений. С помощью инвертирующего усилителя 11 эти напряжения образуют основную (U и U ) и допол0

I нительную (U и U ) квадратурные системы напряжений, ортогональные друг другу. С помощью суммирующих усилителей 12 и 13 формируется результирующая квадратурная система напряжений U U,. Эта квадратурная система напряжений с помощью суммирующих усилителей 16.1 †,m преобразуется в m-фазную систему напряжений

11,,11,,...,11 . Для обеспечения постоянства амплитуды выходных напряжений, соответствующих уровню управляющего напряжения U независимо от уровня доI полнительного напряжения П, управляющего фазовым сдвигом выходных напряжений, с помощью функционал ного преобразователя 4 и суммирующего усилителя 1 производится формирование уровня напряжения U, подаваемого на аналоговые входы цифроаналоговых умножителей 7 и 9. Функциональный преобразователь 4 реализует зависимость

Вследствие этого на выходе суммирующего усилителя 1 формируется напряжение U равное

Тогда в соответствии с диаграммами фиг.3 и 4 амплитуда выходных напряжений 1!„,U Uù равна U.

При необходимости введения ступенчатого фазового сдвига выходных напряжений ступенчато изменяют

Г уровень напряжения U источника дополнительного управляющего напряжения. При этом ступенчато изменяется фаза результирующей квадратурной системы и, следовательно, выходной

m-фазной системы:

Максимальное значение приращени", фазы выходных напряжений составляет - /2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сформировать многофазную систему квазисинусоидальных напряжений с возможностью ступенчатого изменения Аазы выходных напряжений в пределах Π— (+Т /2), что позволяет использовать его в системах управления преобразователями частоты для регулирования электроприводов переменного тока.

Формула изобретения

Способ формирования многофазной системы квазисинусоидальных,напряжений, заключающийся в векторном суммировании квазисинусоидального, квазикосинусоидального и инверсных им напряжений, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью обеспечения ступенчатого регулирования фазы выходных напряжений, формируют исходные квазисинусоидальноеи квазико— синусоидальное напряжения, дополнительные квазисинусоидальное и квазикосинусоидальное напряжения, сдвинутые относительно исходных на фиксированный фазовый угол, попарно сумми.где

135б141 руют исходные и дополнительные квазисинусоидальные иквазикосинусоидальHble напряжения, формируют при этОм результирующие квазисинусоидальное и квазикосинусоидальное напряжения и используют их при векторном суммировании, причем при суммировании исходных и дополнительных квазисинусоидальных и квазикосинусоидальных 10 напряжений амплитуду исходных квазисинусоидального и квазикосинусоидального напряжений выбирают равной

U о

U — напряжение, равное амплитуде результирующих квазисину-. соидального и квазикосинусо1 идального напряжений;

U — - напряжение, равное амплитуде дополнительных квазисинусоидального и квазикосинусоидального напряжений.

1356141

Андрес П39 и 842 g й/хаа ПЗУ(4

3@84 21

Бихар П®(6)

Знв Ф21

1f 111

f1 f77

71

ff f0f

710 71

f1001

f0f f0

j00 11

70 000

00011

O0f f0

01001

01011

011Р1

O1S10

0f 111

0ff 11

Off 10

01/ О

01О10

010 01

00 710

01001

0011 0

000 f1

100 gg

foal.0 f1

fg /10

11 6 0 1

11 011

f110

1 0

1;7 f ff

011 11

0ff 11

01111

0ff f0

0ff 0f

014 10

uf001

gg 110

00011

Составитель С.Станкевич

Редактор Н.Слободяник Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5806/50

Производственно-полиграфическое

7 г

5 ф

9

11

1Р

1á

77

78 (9

И

Zf

22

Г4

26

27

28

2У ла

00 000

00001

000 70

000 77

00 100

O0f 01

00 710

00111

О1OO0

01007

01016

О1011

011 00

01 1 01

01 110

011/1

10 000

f0001

f0 010

f00 11

101 00

1010/

101f0

f0f 11

f 1000

f f001

f f0 10

1101 1

11 1 04

11 101

11 /10

11 ff1

1 0000

10071

f0170

ff 0 07

7. /0 7 f

71 10f

ff 110

111 11

f 17 f1

11111

711 10

ff f01

110 11

116 0 1

f0110

f0011

О0011 предприятие, г.ужгород,ул.Проектная,4