Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1 И955446

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.03:81 (21) 3265620/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

Н 02 М 7/48

Г1с1(Мрдтаквный кОмнтвт

СССР

Опубликовано 30.08.82. Бюллетень №32 (53) УДК 621.314..27 (088.8) м делам изобретений и еткрмткй

Дата опубликования описания 05.09.82 (72) Авторы изобретения

К. М. Гришин и Н. Н. Милюшин

Калужский филиал Московского высшего техническоге —училища им. Н. Э. Баумана (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ .ПЕРЕМЕННОЕ

Изобретение относится к преобразователям постоянного напряжения в переменное и может найти применение в системах автоматического регулирования и управления.

Известны преобразователи постоянного напряжения в переменное, позволяющие получить на выходе систему трехфазного напряжения (1) .

Однако такие преобразователи содержат большое число трансформаторов и транзисторов, что приводит к увеличению их мас- 1о сы, габаритов и ограничению диапазона рабочих частот.

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное, содержащий импульсный генератор, делитель частоты, сумматор и фильтр НЧ (2). 15

Недостатком известного преобразователя является значительное во сравнению с уровнем основной гармоники содержание высших гармоник в частном спектре выходного колебания и однополярность выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь, который устраняет указанные недостатки и содержит двоичный счетчик, дешифратор, ключевые элементы, операционные усилители н коммутатор, связанный с двоичным счетчиком (3) .

Однако известное устройство не позволяет получить многофазное выходное напряжение.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет получения трехфазного напряжения и повышение рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий импульсный генератор, двоичный счетчик, ключевые элементы, резистивные сумматоры, операционные усилители, инверторы и фильтры НЧ, введены схемы логического сложения и Ттриггеры, а двоичный счетчик выполнен по схеме счетчика Джонсона, причем входы ключевых элементов первой фазы соединены с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых четырех ключевых элементов второй фазы — с прямыми выходами, а пятого и шестого — с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых двух ключевых элементов третьей фазы соединены с инверсными выходами, а входы с третьего по шестой ключевых элементов — с прямыми выходами триггеров счетчика, при

955446 этом выходы ключевых элементов каждой фазы соединены с входами Т-триггеров своих фаз через узлы логического сложения, а выходы триггеров через свои ключевь е элементы и резистивные делители соединены с

5 операционными усилителями своих фаз.

На фиг. 1 изображена электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в переменное; на фиг. 2 — временная диаграмма работы резистивных сумматоров; на фиг. 3 — временная диаграмма работы 1о инвертора первой фазы; на фиг. 4 — 6— схемы коммутации резисторов резистивных сумматоров.

Преобразователь постоянного напряжения в переменное содержит импульсный генератор 1, двоичный счетчик Джонсона, выполненный на триггерах 2 — 7, ключевые элементы 8 — 13 первой фазы, 14 — 19 второй фазы и 20 — 25 третьей фазы, резистивные сумматоры 26-32 первой фазы, 33 — 39 второй фазы и 40 — 46 третьей фазы, инверторы ро фаз, каждый из которых содержит схему

47 — 49 логического сложения, Т-триггеры

50 — 52, ключевые элементы 53 — 58, операционные усилители 59 — 61 и резистивные делители 62 — 73.

Преобразователь постоянного напряжения в переменное работает следующим обра зом.

Импульсный генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы типа меандр (фиг. 1 и 2), которые поступают на вход счетчика Джонсона. Каждый входной импульс сдвигает уровень логической единицы на один разряд счетчика. На выходах триггеров 2 — 7 образуются последовательности импульсов U — U q, каждая из которых сдвинута во времени относительно предыдущей з на один период следования импульсов генератора 1, причем, временные соотношения между импульсными последовательностями сохраняются неизменными также и при изменении периода следования импульсов генератора.

Последовательности импульсов с выходов триггеров 2 — 7 управляют работой ключевых элементов 8 — 25, осуществляющих коммутацию резисторов 27-32, (34 — 39), (41 — -46) резистивных сумматоров 26 — 32, 4 (ЗЗ вЂ” 39), (40 — 46) (также фиг. 4 — 6) .

Каждая очередная коммутация резисторов приводит к приращению суммарных напряжений U q, Uiq и U p на резисторах 26, (33), (40) (фиг. 2).

Закон изменения суммарных напряжений .Ц, Ц и Uw на данных резисторах близок к синусоидальному благодаря соответствующему выбору величины сопротивления резисторов 27 — 32, (34 — 39), (41 — 46).

Получение трехфазной системы выходных напряжений преобразователя достигается тем, что входы ключевых элементов 8 — 13 первой фазы соединены с инверсными выходами триггеров 2 — 7 счетчика, входы ключевых элементов 14 — 17 второй фазы соединены с прямыми выходами триггеров 2 — 5 счетчика, а входы ключевых элементов 18 и 19 — .с инверсными выходами триггеров

6 и 7 счетчика. Входы ключевых элементов

20 и 21 третьей фазы соединены с инверсными выходами триггеров 2 и 3 счетчика, а входы ключевых элементов 22 — 25 — с прямыми выходами триггеров 4 — 7 счетчика.

С целью получения двухполярных напряжений преобразователя, напряжения Uip, U и Uj cс р еeз иHс тTоoр оoв B 2266, 33 и 40 поступают на инверторы своей фазы, каждый из которых содержит схему логического сложения 47, (48), (49), Т-триггеры 50; (51), (52), ключевые элементы 53 — 54, (55 — 56), (57 — 58), операционные усилители 59, (60) (61) и резистивные делители 62-63, 64 — 65, (66 — 67, 68 — 69), (70 — 71, 72 — 73). Напряжения U, U z и Uie, с резисторов 26, 33 и 40 поступают на прямые или инверсные входы операционных усилителей 59, 50 и 61.

Коммутация входов операционных усилителей осуществляется через делители 62-63, 64 — 65, (66 — 67, 68 — 69), 70 — 71, 72 — 73) ключевыми элементами 53 — 54, (55 — 56), (57 — 58), которые управляются Т-триггерами, переключаемыми выходными импульсами схем логического сложения 47, (48), (49) .

Схемы логического сложения вырабатывают импульсы, период следования которых равен половине периода выходного напряжения преобразователя.

На фиг. 3 для пояснения изображена временная диаграмма работы инвертора первой фазы.

Импульсы с выхода схем логического сложения 47, (48), (49) управляют работой

Т-триггеров 50 (51), (52), выходные сигналы которого противофазно переключают ключевые элементы 53 — 54, (55 — 56), 57 — 58) .

Ключевые элементы через резистивные делители 62-63, 64 — 65, (66 — 67, 68 — 69); (70—

71, 72 — 73) осуществляют поочередное шунтирование прямых и инверсных входов операционных усилителей 59 (60), (61), чем и достигается получение двухполярного выходного напряжения. Для примера показано на фиг. 3 формирование выходного напряжения первой фазы Б (формирование напряжения других фаз йа чертеже не показаны) .

Таким образом на Вых. А первой фазы, Вых. В второй фазы и Вых. С третьей фазы будет присутствовать переменное напряжение, близкое к синусоидальному и сдвинутое на 120 относительно друг друга, которое поступает на фильтр НЧ (не показано).

Частота выходного напряжения преобразователя при данном количестве триггеров счетчика Джонсона будет в 24 раза меньше частоты импульсного генератора.

Применение предлагаемого преобразователя позволяет получить систему трехфазного напряжения в широком диапазоне частот, 955446 верхний предел которого ограничен частотными свойствами применяемых микросхем.

Коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения не превышает 8О/р, а содержание наименьшего номера высшей гармоники менее 4,5О/о.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий импульсный генератор, двоичный счетчик, ключевые элементы, резистивные сумматоры, операционные усилители, инверторы и фильтры НЧ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения трехфазного синусоидального напряжения и повышения рабочих частот, в него введены схемы логического сложения и

Т-триггеры, а двоичный счетчик выполнен по схеме счетчика Джонсона, причем входы ключевых элементов первой фазы соединены с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых четырех ключевых элементов второй фазы — с прямыми выходами, а пятого и шестого — с инверсными выходами триггеров счетчика, входы первых двух ключевых элементов третьей фазы соединены с инверсными выходами, а входы с третьего по шестой ключевых элементов — с прямыми выходами триггеров счетчика, при этом выходы ключевых элементов каждой фазы соединены с входами Т-триггеров своих фаз через узлы логического сложения, а выходы . триггеров через свои ключевые элементы и резистивные делители соединены с операционными усилителями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проектирование статических преобразователей. М., «Энергия», 1974, с. 408.

2. Преобразователь прямоугольного напряжения в синусоидальное. — «Радио», 1977, № 7, с. 60.

3. Jungnigkel Horst. Entwurf cines Dotensendess fur fregucwrmodulierte signale.-«Radio fernshen Electronic», 1977 № 6, s. 203 — 205.

Составитель И. Никитин

Редактор Е. Папп Техред А. Бойкас Корректор Ж. темник

Заказ 6469/73 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4