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 операционный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включенконденсатор 2, аналоговый, перемножитель 3, между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен резистор 4, а также дифференциальный интегратор 5 и сумматор 6. Вход аналогового перемножителя 3 соединен с входным выводом 7 для подключения однофазного источника, выходы блока 8 преобразования фаз соединены соответственно с выходными выводами 9-11 для подключения трехфазной нагрузки. Двухполупериодный выпрямитель 12 включен между входным выводом 7 и неинвертирующим входом дифференциального интегратора 5. Двухполупериодный выпрямитель 13 включен между выходом операционного усилителя 1 и инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя 3 включен сумматор 6, к второму входу которого подключен источник 14 опорного напряжения. Входы блока 8 преобразования фаз соеди- .нены соответственно с входным выводом 7 и выходом операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Устройство обеспечивает стабильность фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника.2 ил. ы fe VJ 00 о СЬ а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 M 5/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921541/07 (22) 25.03.91 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Научно-производственное объединение силовой электроники (72) В.С.Дубровин (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N1198696,,кл. Н 02 М 5/02, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР

N 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 операционный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен конденсатор 2, аналоговый перемножитель

3, между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен резистор 4, а также дифференциальный интегратор 5 и сумматор 6. Вход

„„. Ы,„, 1786616 А1 аналогового перемножйтеля 3 соединен с входным выводом 7 для подключения однофазного источника, выходы блока 8 преобразования фаз соединены соответственно с выходными выводами 9 — 11 для подключения трехфазной нагрузки, Двухполупериодный выпрямитель 12 включен между входным выводом 7 и неинвертирующим входом дифференциального интегратора 5, Двухполупериодный выпрямитель 13 включен между выходом операционного усилителя 1 и инвертир у ющим входом дифференциального интегратора 5, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя 3 включен сумматор 6, к второму входу которого подключен источник 14 опорного напряжения.

Входы блока 8 преобразования фаз соединены соответственно с входным выводом 7 и выходом операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Устройство обеспечивает стабильность фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника. 2 ил, 3

1786616

Изобретение относится к электротехни"ке 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 усилйтеля, 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 вьгводом для подключения. однофазного источника, С выходом первого неуправляемого фазоврайфтеля и выходом второго неуправляемого фазовращателя.

Устройство позволяет получить в ограниченной полосе частот стабильные фазбвые сдвиги выходных колебайий, но их амплйтудные значения зависят от частоты

"в х од ног о Сигнала, Наиболее блйзким к предложенному техническомУ решению по количеству совпадающих" Йрйзнаков является генератор ортогональных сигналов, содержащий трехфазный ийтегратор с двумя инвертирующи"ми и" одним неинвертирующим входами, ..между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен первый аналоговый перемйожитель, последовательно соединенные первый интегратор, сумматор и второй аналоговый перемножитель, к выходу котЬрого подключен первый ййвертирующий вхбд трехвходового интегратора, "йос лед овале льно соединенные релейный элемент, второй интегратор, третий аналогoBbIA перемно>китель, мостовой ограничитель, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами

".м

У сумматора, и три блока симметрирования, первый из которых включен между выходом и неинвертирующим входом трехвходового интегратора, второй — между выходом сумматора, и неинвертирующим входом первого интегратора. третий — между выходом третьего аналогового перемно>кителя и не инвертирующим входом Второго интегратора, причем управляющие входы первого, второго и третьего аналоговых перемножителей обьединены 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

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, — Поставленная цель достигается тем, что преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен конденсатор, аналоговый перемножитель, между выходом которого и инвертирующим входом one20 рационного усилителя включен резистор, а также дифференциальный интегратор и сумматор, причем вход аналогового перемножителя соединен с входным выводом для подключения однофазного источника, дополнительно снабжен блоком преобразо25 вания фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, первым двухполупериодным выпрямителем, вклю30 ченным между входным выводом для подключения однофазного источника и неинвертирующим входом дифференциального интегратора, вторым двухполупериодным выпрямителем, включенным между

35 выходом операционного усилителя и инвертирующим входом дифференциального интегратора, между выходом которого и управляю(цим входом аналогового перемножителя включен сумматор, к второму

40 входу которого подключен дополнительно введенный источник опорного напряжения, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз соединены, соответственно, с указанным входным выводом и с выходом операционного усилителя, неин45 вертирующий вход которого соединен с общей шиной, На фиг . 1 изображена функциональная блок-схема предлагаемого преобразовате50 ля однофазного напряжения в трехфазное; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит операцион55 ный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен конденсатор 2, аналоговый перемножитель

3, между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен резистор 4, а также дифференциУстройство предназначено для получения ортогональных напряжений, регулируе10 мых по частоте, 1786616 альный интегратор 5 и сумматор 6, причем e>(t), что обеспечивается при выполнении вход аналогового перемножителя 3 соеди- следующего условия; нен с входным выводом 7 для подключения m Eу0 однофазного источника, блок 8 преобразо- 2afo R С вания фаэ, первый, второй и третий выходы 5 где Ey — управляющее напряжение на вхоко оро о соединены соответственно с пер- де управляемого интегратора, обеспечива- . вым 9, вторым 10, третьим 11 выходными ющее на частоте Гр коэ<р<рициент передачи выводами для подключения трехфазной на- k р = 1у щ в1 — — 1. в тд управляемого интегратора, грузки, первый двухполупериодный выпряравный единице. митель 12, включенный между входным 10 На выходе первого двухполупериодновыводом 7 для подключения однофазного го выпрямителя 12 формируется пульсируюисточника и неинвертирующим входом диф- щее напряжение Е1 (фиг. 2,б), а на выходе ференциального интегратора 5, вто ой двухполупериодный выпрямитель 13 вклю- втоРого ДВУХПОЛУпеРиодного выпРЯмителЯ

13 — пульсирующее напряжение Е2 (фиг. 2,в ченный между выходом операционного уси- 15 положительной полярности. лителя 1 и инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, между выходом которого и управляющим входом разнополярное напряжение(фиг. 2, r), близаналогового перемножителя 3 включен сумкое к треугольному, причем для частоты f, матор 6, к второму входу которого подклю- 20 среднее значение этого напряжения б дет этом первый и второй входы блока 8 преобравно нулю, следовательно, равно нулю и выходное напряжение дифференциального разования Фаз соединены, соответственно, с входным выводом 7 для подключения одентах передачи сумматора 6, равных едининофазного источника и с выходом one аци- 25 онного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с Общей шиной, напРЯжению Ео источника 14, Устройство работает следующим обраПри увеличении (уменьшении) частоты f входного сигнала относительно номинальОперационный усилитель 1, аналого- 30 ного значениЯ то коэффиЦиентпеРеДачиУп вый перемножитель 3, конденсатор 2 и Ре- РавлЯемого интегРатоРа бУДет УменьшатьсЯ зистор4образуютуправляемыйинтегратор (у еличиваться) по отношению к номинальс передаточной функцией М/д = -1/(т„$) ному значению К0 = тЕ0/(2 к9ОЯС), равному где ry = RC/{mEy) — управляемая постоянная

Уменьшение (увеличение) коэффициенК и С вЂ” соп отивление ез с 4 та еРедачи УпРавлЯемого интегРатоРа пРи— сопротивление резистора и емкость конденсатора 2; ведет к Уменьшению (Увеличению)

m u y — MBcUlT3 HblA множитель и Уп-. напряжения Е2 на выходе второго двухполуравляющее напряжение аналогового пере- пеРиодноговыпРЯмителЯ13. ПриэтомсРед3 40 нее значение Еср разностного напряжения

П и по аче на вхо 7 ст ойства нап я- UwE< — Е2 будет иметь либо положительное жения е1(т) = 0з!и Nt c амплитудным значе- значение(фиг. 2,д), либо отрицательное знанием О, и круговой частотой и = 2 л f на (Фи первом входе блока 8 преобразования фаз, оРРектиРУющее напРЯжение Ек, ЯвлЯа также на входе управляемого интегратора 45 ющеесЯ выходным напРЯжением диффеРенустанавливаются гармонические колебания циального интегратора 5, при частоте f = fp с нулевой начальной фазой, а на выходе будетравно нулю,априувеличении(уменьуправляемого интегратора и втором входе шении) частоты входного сигнала — измеблока 8 преобразования фаз — колебания нЯ ьсЯ пРопоРционально отклонению ег(т) сдвин епоотношениюквходнымна 50 частоты Л1 от номинального значениЯ то, 90 эл.град. (Фиг. 2,а). причем полярность корректирующего наПараметры управляемого интегратора пРЯжениЯ бУДет ОпРеДелЯтьсЯ знаком От выбираются таким образом, чтобы для заданногоэначения частоты входного сигнала ОТРабатывать напРЯжение РассогласованиЯ

f = fp на его выходе, а следовательно, и на 55 до тех поР. пока не восстановитсЯ пРежнее втором входе блока 8 преобразования фаз значение коэффиЦиента переДачи Упра ЛЯустанавливались гармонические колебания емого интегратора. равного единице, При е2(т) с ампли удным значением 0, равным этом новомуустановившемуся значению упампли дному значению входного сигнала равляющего напряжения Еу будет соответствовать новое значение корректирующего

1786616 напряжения Ек. при прежнем значении опорного напряжения Ео.

Система трехфазных напряжений на выходах 9, 10 и 11 преобразователя однофазного напряжения в трехфазное получа- 5 ется в блоке 8 преобразования фаз путем геометрического суммирования в требуеMblx пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений е1(т) и ez(t), поступающих на соответствующие входы 10 блока 8 преобразования фаз, Поскольку амплитуды ортогональных сигналов всегда имеют одинаковые значения, на выходах 10 и 11 формируются стабильные фазовые сдвиги (+120 эл.град,) независимо от амп- 15 литуды входных колебаний при нулевой начальной фазе на выходе 9; ..

Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей путем формирования из 20 однофазного гармонического сигнала системы трехфазных симметричных колебаний и сохранений стабильных фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника. 25

Формула изобретения

Преобразователь однофазного напря жения в трехфазное, содержащий операци- . онный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен 30 конденсатор, аналоговый перемножитель, между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя включен резистор, .а также дифференциальный интегратор и сумматор, причем вход аналогового перемножителя соединен с входным выводом для подключения однофазного источника, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно снабжен блоком преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, первым двухполупериодным выпрямителем, включенным между входным выводом для подключения однофазного источника и неинвертирующим входом дифференциального интегратора, вторым двухполупериодным выпрямителем, включенным между выходом операционного усилителя и инвертирующим входом дифференциального интегратора, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя включен сумматор, к второму входу которого подключен дополнительно введенный источник опорного напряжения, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз соединены соответственно с указанным входным выводом и с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной.

1786616

Редактор Л.Пигина

Заказ 254 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, yn,Гагарина, 101

of

Ьр

Составитель Л.Масленникова

Техред М.Моргентал Корректор Q.Þðêoâåöêàÿ