Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

 

Использование: изобретение может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания. Сущность изобретения: устройство содержит интегратор 1 с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель 2, сумматор 3, первый вход которого соединен с входным выводом 4, дифференциальный интегратор 5, первый пиковый детектор 6 и второй пиковый детектор 7, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора 5. блок 8 преобразования фаз, выходы которого соединены с выходными выводами 9, 10, 1.1, сумматор 12, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока 8 и сумматор 13, первый и второй входы которого соединены соответственное источником 14 опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора 5, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора 6, вход которого соединен с входным выводом 4 для подключения однофазного источника и с первым инвертирующим входом интегратора 1, неинвертирующий вход которого сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I ». (s»s Н 02 M5/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

° ." е ;:.,:Л ; ;":;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. т:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

0 ,00

ЬЭ

О (21) 4921108/07 (22) 25.02.91 (46) 15.11.92. Бюл, М 42 (71) Научно-производственное обьединение силовой электроники (72) В.С.Дубровин (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1198696, кл. Н 02 М 5/02, 1985, Авторское свидетельство СССР

М 1504782, кл. Н 03 В 5/26, 1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ (57) Использование: изобретение может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания. Сущность изобретения: устройство содержит интегратор

1 с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговь|й перемножитель 2, сумматор 3, первый вход которого соединен с входным выводом 4, дифференциальный интегратор 5, первый пиковый детектор 6 и второй пиковый детектор 7, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, блок 8 преобразования фаз, выходы которого соединены с выходными выводами 9, 10, 11, сумматор

12, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока 8 и сумматор 13, первый и второй входы которого соединены соответственно с источником 14 опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора

5, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора 6, вход которого соединен с входным выводом

4 для подключения однофазного источника и с первым инвертирующим входом интегратора 1, неинвертирующий вход которого

1775820

15

35 соединен с общей шиной, первый и второй входы блока 8 подключены соответственно к входному выводу 4 и к выходу сумматора

3, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя 2, управляющий вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя 2, управляющий

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

° .Известно устройство преобразования однофазного сигнала в трехфазный, содержащее два последовательно соединенных неуправляемых фазовращателя, каждый из которых выполнен из операционного усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включены-две RC-цепи, при этом первый, второй и третий выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки соединены, соответственно, с входным выводом для подключения однофазного источника, с выходом первого неуправляемого фазовращателя и с выходом второго неуправляемого фазовращателя.

Устройство позволяет получить в ограниченной полосе частот стабильные фаэовые сдвиги выходных колебаний, но их амплитудные значения зависят от частоты входного сигнала.

Наиболее близким к предложенному техническому решению по количеству совпадающих признаков является генератор ортогональных сигналов, содержащий трехвходовой интегратор с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами,, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен первый аналоговый перемножитель, последовательно соединенные первый интегратор, сумматор и второй аналоговый перемножитель, K выходу которого подключен первый инвертирующий вход трехвходового интегратора, последовательно соединенные релейный элемент, второй интегратор, третий аналоговый перемножитель, мостовой ограничитель, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами сумматора, и три блока симметрирования, первый из которых включен между выходом и неинвертирующим входом трехвходового интегратора; второй — между выходом сумматора и неинвертирующим входом первовход которого соединен с выходом сумматора 13, а выход второго сумматора 12 соединен с входом второго пикового детектора 7.

Устройство обеспечивает стабильность фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника. 1 ил, го интегратора, третий — между выходом третьего аналогового перемножителя и неинвертирующим входом второго интегратора, причем управляющие входы первого, второго и третьего аналоговых перемножителей объединены и являются входом управления частотой генератора ортогональных сигналов, первый и второй выходные выводы которого соединены с выходами, соответственно, трехвходового интегратора и первого интегратора, к выходу которого подключен вход релейного элемента, при этом каждый блок симметрирования выполнен из дифференциального интегратора, пикового детектора отрицательных напряжений, пикового детектора положительных напряжений, фильтра нижних частот и двухстороннего ограничителя напряжения.

Устройство предназначено для получения ортогональных напряжений, регулируемых по частоте.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается TGM, что преобразователь однофазного напряжения в трехфаэное, содержащий интегратор с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель, первый сумматор, первый вход которого соединен с входным выводом для подключения однофазного источника, дифференциальный интегратор, первый пиковый детектор и второй пиковый детектор, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора, дополнительно снаб>кен блоком преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого обра40 зуют выходные выводы для подключения трехфазнай нагрузки, вторым сумматором, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока преобразования фаз, и третьим сум45 матором, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с дополнительно введенным источником опорного напряжения и выходом дифференциального

1775820

10

25

50

55 интегратора, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора, вход которого соединен с указанным входным выводом и с первым инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз подключены, соответственно, к входному выводу для подключения однофазного источника и к выходу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя, управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход второго сумматора соединен с вхо- 15 дом второго пикового детектора, На чертеже представлена функциональная блок-схема предлагаемого преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит интегратор 1 с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель 2, первый сумматор 3, первый вход которого соединен с.входным выводом 4 для подключения однофазного источника, дифференциальный интегратор 5, первый пиковый детектор 6 и второй пиковый детектор 7, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, дополнительно введенный блок 8 преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно, с первым 9, вторым 10 и третьим 11 выходными выводами для подключения трехфазной нагрузки, второй сумматор 12. первый и второй входы которого соединены, соответственно, с пер- . 40 вым и вторым входами блока 8 преобразования фаз, и третий сумматор 13, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с источником 14 опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора 5, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора 6, вход которого соединен с входным выводом 4 для подключения однофазного источника и с первым инвертирующим входом интегратора 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, при этом первый и второй входы блока 8 преобразования фаз подклю-: чены, соответственно, к входному выводу 4 для подключения однофазного источника и к выходу первого сумматора 3, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя 2. управляющий вход которого соединен с выходом третьего сумматора 13, а выход второго сумматс ра 12 соединен с входом второго пикового детектора 7.

Устройство работает следующим образом.

Интегратор 1, аналоговый перемножитель 2 и первый сумматор 3 образуют управляемый фазовращатель, входом которого является общая точка соединения первых входов интегратора 1 и сумматора 3. выходом — выход сумматора 3, а управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 2.

П,. и условии, что коэффициенты передачи сумматора 3 по первому и второму входам равны единице, а отношение коэффициента передачи интегратора 1 к его коэффициенту передачи по второму входу равно двум, управляемый фазовращатель будет выполнять функцию всепропускающего фильтра первого порядка с передаточной функцией где гу = т/(mEy) — управляемая постоянная времени; г — постоянная времени интегратора 1; гп и Ey — масштабный множитель и управляющее напряжение аналогового перемножителя 2, При подаче на вход 4 устройства напряжения е (т)=0 sinвт с амплитудным значением Um и круговой частотой м = 2л f на первом входе второго сумматора 12 также устанавливаются гармонические колебания е (т) = U sin в с той же самой амплитудой и начальной фазой, равной нулю.

Параметры управляемого фильтра выбираются таким образом, чтобы для заданного значения частоты входного сигнала f = fo на его выходе, а, следовательно, и на втором входе сумматора 12 устанавливались гармонические колебания ez(t) = U sin (в t + p) с фазовым сдвигом p> - — 90 эл.град„что обеспечивается при выполнении следующего условия:

2 ля = V3

m Eyo где Еуо — управляющее напряжение на входе управляемого фильтра, обеспечивающее получение необходимого фазового сдвига фо.

При выборе коэффициентов передачи

Q> и Q2 сумматора 12 из условия а1 =ca. = 1/ Г2 амплитудное значение Ед1, результирующего колебания e(ti на выходе сумматора 12 будет определчтьс следующим выражением:

1775820

Emo=-LJm J1+cas90 =Um, Следовательно, на выходе первого б и второго 7 пиковых детекторов, то есть на неинвертирующем и инвертирующем входах дифференциального интегратора 5 будут постоянные напряжения Е1 и Е, равные амплитудному значению Um входного сигнала.

Разность этих напряжений U = Е1-Е2 будет равна нулю, поэтому комйенсирующее напряжение Е», являющееся выходным напряжением дифференциального интегратора 5 также равно нулю.

При коэффициентах передачи К1 и К третьего сумматора 13, равных единице, .управляющее напряжение Еуо будет равно на- пряжению Ео источника 14, обеспечивающему фазовый сдвиг p — 90 эл.град.

При отклонении частоты f входного сигнала от номинального значения f, на выходе управляемого фильтра появляется дополнительный фазовый сдвиг hp, знак которого и абсолютная величина будут определяться отклонениями h f частоты входного сигнала.

В этом случае амплитудное значение

Е,„результирующего колебания e(t) определяется следующим выражением:

=U f +sinAp. откуда следует, что если суммарный фазовый сдвиг р(в) =90+hp становится больше 90 эл.град., то амплитудное значение Em > Еп О, в противном случае Em < Emo.

Уменьшение (увеличение) напряжения

Em приводит к уменьшению (увеличению) напряжения Е на выходе второго пикового детектора 7, в результате чего на входах дифференциального интегратора 5 появляется напряжение О рассогласования, величина и полярность которого определяется величиной и знаком фазовой погрешности

Ьр

На выходе управляемого фазовращателя формируется фазовый сдвиг р (в), определяемый выражением: р(в) = — 2згас} j2zf — ), где Е» — корректирующее напряжение, пропорциональное интегралу от напряжения рассогласования Ое .

При частоте f > fo увеличивается корректирующее напряжение Е», что приводит к увеличению управляющего напряжения Еу =

Ео+ Е», а в конечном итоге — к уменьшению угла р1в), Интегратор 5 будет отрабатывать

15 напряжение рассогласования до тех пор, пока не восстановится прежнее значение угла у>о = -90 эл.град.

Аналогично работает регулятор и при частоте f < fo, с той лишь разницей, что в этом случае напряжения1 и Е, меняют свой знак на противоположный, то есть становятся отрицательными, Система трехфазных напряжений на выходах 9, 10 и 11 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное получается в блоке 8 преобразования фаз путем геометрического суммирования в требуемых пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений е1(т) и еф). поступающих на соответствующие входы блока 8 преобразования фаз, Поскольку амплитуды opTofcHGJlbHblx сигналов всегда имеют одинаковые значения, то на выходах

20 10 и 11 формируются стабильные фазовые сдвиги (120 эл.град.) независимо от амплитуды входных колебанйй ев»(1) при нулевой начальной фазе на выходе 9.

Технико-экономический эффект заклю25 чается в расширении функциональных возможностей путем формирования. из однофазного гармонического сигнала системы трехфаэных симметричных колебаний и сохранении стабильных фазовых сдвигов

30 выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника.

Формула изобретения

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий интегра35 тор с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель, первый сумматор, первый вход которого со40 единен с входным выводом для подключения однофазного источника, дифференциальный, интегратор, первый пиковый детектор и второй пиковый детектор, выход которого соединен с инвертирующим входом

45 дифференциального интегратора. о т л и ч аю шийся тем, что. с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно снабжен блоком преобразования фаз; первый, второй и третий выходы кото50 рого образуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, вторым сумматором, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования фаз, 55 и третьим сумматором, первый и второй входы которого соединены соответственно с дополнительно введенным источником опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора, неинвертирующий

1775820

Составитель Л,Масленникова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор Т.Иванова

Заказ 4039 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин:-., 101 вход которого подключен к выходу первого пикового детектора, вход которого соединен с указанным входным выводом и с пер.вым инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз подключены соответственно к входному выводу для подключения однофазного источника и к выходу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя, управляющий вход которо5 го соединен с выходом третьего сумматора, а выход второго сумматора соединен с входом втОрого пикового детектора.