Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

 

Использование: при построении систем уНравления электроприводов. Сущность изобретения: устройство содержит интеграторы 1,5с двумя входами и одним выходом каждый, аналоговые перемножители 2, 6, инвертирующий 3 и неинвертирующий 7 сумматоры, первые входы которых, а также первые входы интеграторов 1, 5 соединены с фходным выводом 4, причем между выходо м и вторым входом каждого интегратора включены соответственно аналоговые перемножители 2, 6, к выходам которых подключены вторые входы сумматоров 3, 7 соответственно. Блок 8 преобразования частота-напряжение входом соединен с входным 4 и выходным 9 выводами и входом пикового детектора 19 блока коррекции 12. Выход блока 8 через схемы суммирования 13, 14 соединен с управляющими входами блоков 2, 6. Входы схем суммирования 13, 14 соединены с выходами дифференциальных усилителей 15, 16 блока коррекции 12, одни входы которых соединены с выходом детектора 19, а другие через пиковые детекторы 20, 21 и сумматоры 17, 18 - с выходными выводами 10, 11 и с выходами сумматоров 3, 7 соответственно. Другие входы сумматоров 17, Т8 соединены с выходным выводом 9. Устройство обеспечивает симметричную систему трехфазных колебаний в широком диапазоне входных частот. 1 з.п.ф-лы. 1 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 5/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4921517/07 (22) 25.03.91 (46) 23.03.93. Бюл. N 11 (7 1) Научно-производственное объединение силовой электроники (7P) В.С.Дубровин (56) Авторское свидетельство ССС

М 1457125, кл. Н 02 М 7/48, 1989, Авторское свидетельство СССР

М 1758799, кл. Н 02 М 5/14, 1990. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ (57) Использование: при построении систем управления электроприводов, Сущность ! изобретения: устройство содержит интеграторы 1, 5 с двумя входами и одним выходом ка кдый, аналоговые перемножители 2, 6, иНвертирующий 3 и неинвертирующий 7

cy ïìàò0ðû, первые входы которых, а также первые входы интеграторов 1, 5 соединены с ходным выводом 4, причем между выходом и вторым входом каждого интегратора

Ы2 1803955 А1 включены соответственно аналоговые перемножители 2, 6, к выходам которых подключены вторые входы сумматоров 3, 7 соответственно. Блок 8 преобразования частота-напряжение входом соединен с входным 4 и выходным 9 выводами и входом пикового детектора 19 блока коррекции 12.

Выход блока 8 через схемы суммирсзания

13, 14 соединен с управляющими входами блоков 2, 6. Входы схем суммирования 13, 14 соединены с выходами дифференциальных усилителей 15, 16 блока коррекции 12, одни входы которых соединены с выходом детектора 19, а другие через пиковые детекторы 20, 21 и сумматоры 17, 18 — с выходными выводами 10, 11 и с выходами сумматоров 3, 7 соответственно. Другие входы сумматоров 17, Т8 соединены с выходным выводом 9. Устройство обеспечивает симметричную систему трехфазных колебаний в широком диапазоне входных частот. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1803955

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления вентильных электроприводов.

Целью изобретения является повышение точности формирования фазовых сдвигов.

На чертеже представлена функциональная блок-схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит первый интегратор 1 с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен первый аналоговый перемножитель 2, инвертирующий сумматор 3, первый вход которого, а также первый вход первого интегратора 1 с двумя входами соединены с входным выводом 4 для подключения однофазного источника, второй интегратор 5 с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен второй аналоговый перемножитель 6, неинвертирующий сумматор 7, первый вход которого, а также первый вход второго интегратора 5 с двумя входами соединены с входным выводом 4 для подключения однофазного источника, блок 8 и реобразо ания частота — напряжение, вход которого соединен с входным выводом

4 для подключения однофазного источника, который, в свою очередь, соединен с первым выходным выводом 9 для подключения трехфазной нагрузки, причем к выходу первого аналогового перемножителя 2 подключен второй вход инвертирующего сумматора 3, выход которого соединен с вторым выходным выводом 10 для подключения трехфазной нагрузки, а к выходу второго аналогового перемножителя 6 подключен второй вход неинвертирующего сумматора 7, выход которого соединен с третьим выходным выводом 11 для подключения трехфазной нагрузки, дополнительно введенные блок 12 коррекции с двумя выходами, первый, второй и третий входы которого соединены, соответственно, с первым

9, вторым 10 и третьим 11 выходными выводами для подключения трехфазной нагрузки, а также первую 13 и вторую 14 схемы суммирования, певые входы которых соединены с выходом блока 8 преобразования частота-напряжение, при этом к первому выходу блока 12 коррекции подключен второй вход первой схемы суммирования 13, выход которой соединен с управляющим входом первого аналогового перемножителя 2, а к второму выходу блока 12 коррекции — второй вход второй схемы суммирования

14, выход которой соединен с управляющим

55 входом второго аналогового перемножителя 6, Блок коррекции 12 выполнен из первого

15 и второго 16 дифференциальных интеграторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока

12 коррекции, первого 17 и второго 18 сумматоров, первые входы которых соединены, соответственно, с вторым и третьим входами блока 12 коррекции, первого пикового детектора 19, вход которого соединен с первым входом блока 12 коррекции и вторыми входами первого 17 и второго 18 сумматоров, второго пикового детектора 20, включенного между выходом первого сумматора

17 и инвертирующим входом первого дифференциального интегратора 15, и третьего пикового детектора 21, включенного между выходом второго сумматора 18 и инвертирующим входом второго дифференциального интегратора 16, при этом неинвертирующие входы первого 15 и второго 16 дифференциальных интеграторов соединены с выходом первого пикового детектора 19.

Устройство работает следующим образом.

Первый интегратор 1, первый аналоговый перемножитель 2 и инвертирующий сумматор 3 образуют первый 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 перем н аж и тел я 2.

Второй интегратор 5, второй аналоговый перемножитель 6 и неинвертирующий сумматор 7 образуют второй управляемый фазовращатель, входом которого является общая точка соединения первых входов интегратора 5 и сумматора 7, выходом — выход сумматора 7, а управляющий вход соединен с управляющим входом аналогового перемножителя 6.

При условии, что коэффициенты передачи сумматоров 3, 7 по первому и второму входам равны единице, а отношение коэффициентов передачи интеграторов 1, 5 по первому входу к их коэффициентам передачи по второму входу равно двум, управляемые фаэовращатели будут выполнять функцию всепропускающих фильтров первого порядка с передаточными функциями:

1803955

40

2ztfo = V3 и

m К1Ео

Em1=Um

2 гто К Е 11 3

Оп1К1Е, Em2=Um

55 где W1(S) и W2(S) — передаточные функции соответственно первого и второго управляемых фазовращателей; т у1= 7 1/(m1Eó1) и 7 у2= T 2/(m2Ey2) соответствующие управляемые постоянные времени; т1 и т2 — постоянные времени соответственно первого 1 и второго 5 интеграторов;

m1 и п12 — масштабные множители соответственно первого 2 и второго 6 аналоговых перемножителей;

Еу1 и Еу2 — управляющие напряжения соответствующих управляемых фильтров.

При подаче на вход 4 устройства напряжения eax(t)= Um sin (о с с амплитудным значением Um и круговой частотой

N = 2 7t f на первом выходе 9 устанавливаются гармонические колебания e1(t)= Umsin ь с нулевой начальной фазой, а на выходе блока 8 преобразования частота-напряжение — напряжение Ео=Кчн f, пропорциональное частоте 1 входного сигнала, где К, — коэффициент передачи блока 8 преобразования частота-напряжение, При отсутствии блока 12 коррекции управляющие напряжения Еу1 и Еу2 определяются следующими выражениями:

Еу1=К11 Ео и Еу2=К12 Ео, где К11 и К12 — коэффициенты передачи по первому входу, соответственно, первой 13 и второй 14 схем суммирования, При заданном значении частоты входного сигнала f=fo, при равенстве коэффициентов К11=К12=К1 и m1=m2=m на втором 10 и третьем 11 выходных выводах устройства установятся гармонические колебания

Е 2(t)=-UmSin(В t+ Р 2) и Е З (t)=- UmSin (М t+

+ pa) с фазовыми сдвигами р 2 = -120 эл. град. (фаза В) и р з=+ 120 эл. град, (фаза

С) l1ри выполнении следующих условий:

Для обеспечения фазовых сдвигов щ (в) и рз (м), инвариантных по отношению к входной частоте f, необходимо обеспечить во всем диапазоне частот от f=

1мин до Г= <макс постоянство отношения

f/Ey, что обеспечивается с помощью блока

8 преобразования частота-напряжение.

Однако в реальных преобразователях частота-нап ряжение зависимость управляющего напряжения Ео от частоты f имеет нелинейный характер, нельзя также считать линейными и аналоговые перемножители. Нелинейность используемых элементов и неидеальное согласование их характеристик приводит к возникновению нескомпенсированных (остаточных) фазовых погрешностей Л и Л /, а, в конечном итоге, — к нарушению симметрии трехфазных выходных колебаний при перестройке частоты входного сигнала.

Для устранения остаточных фазовых погрешностей служит блок 12 коррекции, который работает следующим образом.

На первый, второй и третий входы блока

12 коррекции с выходов 9, 10 и 11 подаются соответствующие напряжения e1(t), e2(t) и ез(т),образующие систему трехфазных колебаний.

Из напряжений e1(t) и e2(t) на выходе первого сумматора 17 формируется синусоидальный сигнал

e4(t) = а 11йй а t+ а 12 Отз п(в t 120 + ЛР2), где Q 11 и а 12 — коэффициенты передачи первого сумматора 17, соответственно, по первому и второму входам.

Из напряжений е1(т) и ез(т) на выходе второго сумматора 18 формируется синусоидальный сигнал

ЕЬ(т)= а 21 UmSin В t+ а гг UmSi П (и(+

+ 120о гдЕ й21 и О 22 — кОЭффициЕнты пЕрЕдачи второго сумматора 18 соответственно по первому и второму входам.

При а 11= а 12= а 21=а 22 = 1 BMn/lL4 тудные значения Em1 и Em2 результирующих колебаний e4(t) и es(t) определяются следующими выражениями

На инвертирующие входы дифференциальных интеграторов 15 и 16 с выхода первого пикового детектора 19 подается напряжение Е1, равное амплитудному значению Um входного сигнала, на инвертирующий вход первого дифференциального

1803955 интегратора 15 — напряжение Ег=ЕП1 с выхода второго пикового детектора 20, а на инвертирующий вход второго дифференциальногоо интегратора 16 — напряжение Ез=

=Еп,г с выхода третьего пикового детектора 5

21.

При отсутствии фазовых погрешностей

Луг и А э напряжения рассогласования

0 1=Е 1 — Е2 и U 2=Е 1 — Ез, являющиеся входными напряжениями, соответственно, пер- 10 вого 15 и второго 16 дифференциальных интеграторов, будут равны нулю, поэтому будут равны нулю и корректирующие напряжения ЕК1 и ЕК2, являющиеся выходными напряжениями дифференциальных интег- 15 раторов 15 и 16. В этом случае при равенстве коэффициентов К11= К21=1 схем суммирования 13 и 14 напряжения на их выходах, а, следовательно, управляющие напряжения Еу1 и Еу2 на входах соответст- 20 вующих управляемых фильтров будут равны напряжению Ео.

При возникновении фазовых погрешностей Лpz или Лрз амплитудные знаЧЕНИя Em1И Em2 рЕЗуЛЬтИруЮщИХ КОЛЕбаНИй 25

e4(t) и eg(t) уже не будут равны амплитудному значению Um.

Увеличение (уменьшение) фазового сдвига относительно номинального значения р, равного 120 эл, град., приводит к 30 уменьшению (увеличению) соответствую щих амплитудных значений Еп и напряжений на ин верти рующих входах дифференциальных интеграторов 15 и 16.

Усиленные напряжения рассогласова- 35 ния, величина и полярность которых определяются величиной и знаком фазовых погрешностей, являются корректирующими напряжениями Ек1 и ЕК2.

На выходе первого управляемого фа- 40 зовращателя формируется фазовый сдвиг

<щ (и)), ОпрЕдЕляЕмый СлЕдуЮщим выражением: уг (в ) = — 2 arctg (2 z f а на выходе второго управляемого фазовращателя — фазовый сдвиг

50 гг уз (в) = — л — 2 агсс9 (2 лf

Наличие интеграторов 15 и 16 делает систему регулирования астатической, в которой при возникновении фазовых погрешностей корректирующие сигналы Ек1 и Ек2 будут изменяться до тех пор, пока статические ошибки (фазовые погрешности

Л и Лу з ) не станут равными нулю.

Технико-экономический эффект заключается в том, что введение блока коррекции позволяет устранить остаточные фазовые погрешности и сохранить симметричную систему трехфазных колебаний в широком диапазоне входных частот.

Формула изобретения

1. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий первый интегратор с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен первый аналоговый перемножитель, инвертирующий сумматор, первый вход которого, а также первый вход первого интегратора соединены с входным выводом для подключения однофазного источника, второй интегратор с двумя входами, между выходом и вторым входом которого включен второй аналоговый перемножитель, неинвертирующий сумматор, первый вход которого, а также первый вход второго интегратора соединены с входным выводом, блок преобразования частота-напряжение, вход которого соединен с входным выводом, который в свою очередь соединен с первым из трех выходных выводов для подключения трехфазной нагрузки, причем к выходу первого аналогового перемножителя подключен второй вход ин верти рующего сумматора, выход которого соединен с вторым выходным выводом, а к выходу второго аналогового перемножителя подключен второй вход неинвертирующего сумматора, выход которого соединен с третьим выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования фазовых сдвигов, он дополнительно снабжен блоком коррекции с двумя выходами, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходными выводами, а также первой и второй схемами суммирования, первые входы которых соединены с выходом блока преобразования частота-напряжение, при этом к первому выходу блока коррекции подключен второй вход первой

cxeMbi суммирования, выход которой соединен с управляющим входом первого аналогового перемножителя, а к второму входу блока коррекции — второй вход второй схемы суммирования, выход которой соединен с управляющим входом второго аналогового п ерем н ожител я.

2. Преобразователь по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок коррекции выполнен из первого и второго дифференциальных интеграторов, выходы которых соединены со10

1803955

20

30

40

50

Составитель Л.Масленникова

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор Т.Куркова

3-

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.Гагарина, 101 ответственно с первым и вторым выходами блока коррекции, первого и второго сумматоров, первые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока коррекции, первого пикового детекто- .5 ра, вход которого соединен с первым входом блока коррекции и вторыми входами первого и второго сумматоров, второго пикового детектора, включенного между выходом первого сумматора и инвертирующим входом первого дифференциального интегратора, и третьего пикового детектора, включенного между выходом второго сумматора и инвертирующим входом второго дифференциального интегратора, при этом неинвертирующие входы первого и второго дифференциальных интеграторов соединены с выходом первого пикового детектора.