Многофазный функциональный преобразователь

Многофазный функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

, МНОГОФАЗНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫ ПРЕОБРАЗСБАТЕЛЬ, содержаиий трансформатор , средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайние выводы через зашунти1 6 7 рТ Твчтггч I ( у г/ ПРТР j wvj jpifjijrWj 7 (V 4/ 3|. i i 1 11 1 ХАДич 11 1 I i 1 11 I sрованные диодами силовые ключевые тра нзисторы подключены к его общей шине, силовые ключи, подсоединенные информационныкй входами к нагрузкгм фаз и вторичнкм обмоткам трансформатора , и блок управления, выходы которого подключены к соответствуюьцм управляющим входам силовых ключей и базам силовых ключевых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в нем нагрузки каждой из фаз включены между средними выводами двух пар вторичных обмоток трансформатора, средние , промежуточные и крайные выводы каждой пары вторичных о й4оток под- / ключены через силовые ключи к общей щ шине источника питания.

чбтр Q.06 Q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г

К АВТОРСИОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, re ДЕЛаМ ИЭОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 33 54,087/18- 24 (22) 04. 11. 81 (46) 23.06.83. Бюл. 9 23 (7 2) A.È. Семигла зов (53). 681.3(088.8) (56) 1. Константиноэ В.Г. - Многор. фазные преобразователи на транзисторах. М., " Энергия, 197 2.

2. Авторское свидетельство СССР ;

В 705626, кл. H 02 М 7/515,.1977. ( (54)(57) МНОГОФАЗНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий трансформатор, средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному из полюсов источника питания, а ее крайние выводы через зашунти,SU„„24942 А рованные диодами силовые ключевые транзисторы подключены к его общей шине, силовые ключи, подсоединенные информационныки вхрдами к нагрузкам фаз и вторичньм обмоткам трансформатора, и блок управления, выходы которого подключены к соответствующим управлякщим входам силовых ключей и базам силовых ключевЫх транзистороэ, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразоватеЛя, э нем нагрузки каждой из фаз включены между средними выводами двух пар вторичных обмоток трансформатора, средние, промежуточные и крайные выводы каждой пары вторичных обмоток подключены через силовые ключи к общей Я шине источника питания. 1524942

Изобретение относится к формированию {синтезу) электрических сигна лов, описываемых тригонометрической, например, синусоидальной, многоступенчатой функцией, и может найти применение в автоматике, вычислительной и преобразорательной технике.

Известны многофаэные преобразователи, выполненные на кольцевых автогенераторах (инверторах) или триггерах, лри этом угол сдвига между фа-,!О вами.зависит от количества (К) инверторов g â€, а количество ступенек в

2g

К четверти периода синтеэируемой синусоиды равно К ).1).... 15

Недостатком таких инверторов явля-. ется миогоэлементность, особенно остро проявляющаяся лри необходимости получения многоступенчатой синусоиды с целью обеспечения малых нелинейных .20 искажений, а также то, что ace транс-. форматоры, используемые в инверторах, работают на низкой выходной частоте, что приводит к увеличению их массогабаритных показателей. Необходимость 5 использования К-схем управления инверторами снижает надежность таких устройств в целом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является статический многофазный функциональный ,преобразователь, содержащий инвертор, к отводам вторичной обмотки которого подключены силовые ключи, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока уп- З5 равления С2 ).

Недостатком такого преобразовате- ля является необходимость в большоМ количестве ключей переменного тока для формирования многоступенчатой волны выходного напряжения, при этом на формирование каждой ступенькй необходимо по два ключа переменного тока и два отвода от вторичной обмотки трансформатора инвертора. Прн необходимости получения малых значений коэффициента гармоник Ку количество ступенек и в четвертом периоде выходного сигнала резко возрастает, например при К7<53 и «10, что приводит к необходимости использования количества ключей переменного тока Е 20, что усложняет преобразователЬ в целом, который, в свою очередь, усложняет блок управления. Этот недостаток еще более остро проявляется прн построении многофазного функционального преобразователя.

Цель изобретения. — упрощение многофазного функционального преобразователя за счет уменьшения количества используемых ключей переменного тока и упрощения трансформатора и блока управления.

S0

Поставленная цель достигается тем, что в многофаэном функциональном иреобразоватвле, содержащем трацсформатор средний вывод первичной обмотки которого подсоединен к одному иэ полюсов источника литания, а ее крайние выводы через вашунтированные диодами силовые ключевые транзисторы подключены к его общей шине, силовые ключи, подсоединенные информационными входами к нагрузкам фаз и вторичз(ым обмоткам трансформатора, и бло» управления, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам .силовых ключей и базам силовых ключевых транзисторов, нагрузки каждой из фаэ включены меж- ду средними выводами двух пар вторичных обмоток трансформатора, средние, промежуточные и крайные выводы каждой пары вторичных обмоток подключены через сйловые ключи к общей шине источника питания.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого функционального преобразователя} на фиг.2 - схемы двух типов ключей переменного тока (2а - с выпрямительные мостом и транзистором в диагонали 26 - co встречно включенными. транзисторами)..

Многофазный функциональный преобразователь (фиг,1) содержит силовые транзисторы 1 инвертора, диоды 2 для пропуска обратного тока нагрузки, лерэичную обмотку 3 трансформатора, блок 4 управления. Каждая фаза собрана из двух групп вторичных обмоток.

Первая- (s1n) иэ обмоток 5 и 6;.вторая .(cos) с углом сдвига 90(- иэ обмоток 7 и 8. Каждая группа обмоток ,имеет -нулевые ключи 9 ; 10 ; 11 и

12 .. переменного тока для образования нуля выбранной системы счисления и (( силовые ключи 9(-9(,;, 9,,-9 1 10(-10((1 (10 -10рр 11 -11(у 11(-11Е t 12(-12е

12 -}2g для формирования числовой последовательности системы счисления.

Каждая обмотка разбита на четное количество равных участков. Обмотка и связанные с ней ключи (О-f,(, ) образуют один разряд системы счисления, таким образом каждая фаза формируется двухраэрядной схемой. Нагрузки 13 и 14 фаз включены между нулеными ключами соответствующих групп, подключенных к середине обмоток 5, б и 7, 8.

Елок управления состоит иэ задающего генератора 15 (обычно .кварцевого}, делителя 16 частоты и программируемого блока 17 памяти. Позицией 18 обозначен источник питания, 19 — диоды ключей, 20 — транзисторы.

В многофазиом функциональном преобразователе использована многозначная нечетная симметричная от1024942

Ф

1 ключа: С 3, а общее количество ключей s каждой обмотке 20+1 7. Коэффициент трансформации между обмотками двух групп.рав н 7.

- Работу преобразователя (фиг, 1) рассмотрим на примере формирования синусоидального сигнала с использованием пятиричной системы счисления. Пятиричная система предполагает использование по пять ключей в

10 каждой группе (ф= 2):, учитываем, что ключи, расположенные левее. относительно нулевого ключа, формируют сигнал положительной полярности, правее отрицательной полярности. Пусть, 15 например, группы с обмоткой 5,7 являются младшими разрядами, а б,8 - старшими разрядами в каждой фазе.

Это означает, что каждое звено s обмотках 6 и 8 соцержит s пять раз витков больше, чем соответствующие звенья в обмотках 5 и 7. Максимальное.количество (S) дискретных уров10

9

9 . 10

10o

10„

0 о

1О, 1

10 л

9л

92

3 носительно нуля система счисления в алгоритме управлекия преобразователем для синтезирования необходимого текущего уровня квантования формируемого синусокдального сигнала.

При этом использованы две группы обмоток и ключей, отличающихся между собой по уровню выходного напряжения в р раэ, где р - основание выбранной скстемй счисления (р - 3,5,7...2n-l).

Рассмотрим способ представления целык натуральных чисел с помощью нечетного. симметричного относительно нуля кода.

Любое целое положительное или отрицательное число N можно представить с помощью многофазного нечетного симметричного кода следую» щим образомю н70,«л,«а,»... Е)(ка л)"+1О, q,«а„+...«ц(у+

+л)л- )о, » л,«й, «.;. «с1(2е»л ) л-+»...» o»,«

«я, +... Å((àÅ»ë); где 6 - максимальное число системы счисления; р = 2 8 +1 - основание системы счисления i - максимальный разряд системы выражение (0,11, л 2+ х... В3) означает, что выбирается одно из чисел в каждом разряде, положительное кли отрицательное для представления какого»либо конкрет.ного числа.

Пусть, например, необходимо представить число N 273 в семкркчкой системе счисления, т.е.: 26Х1 7, следовательно, ® «11«< А%7 +) О, +л, 42,«Ъ)7 -1...+(О,«

«(,«C,«St7, отсюда п " < 7 -Л 7 - Ъ7 07 ) код»(,- (,-у). РЬ"-+3 9»з Q» . 9+ для девятнркчной системы счисления имеем: ф.

273 ** +3 9 +3 9.+3 9

В преобразователе числу g соответствует максимальный номер ключа в каж° °

oN группе, состоящей из обмотки и лючей.

Таким образом, при использовании семиричного, кода для построения преобразователя максимальный номер

50 ней, которое может быть сформировано m-разрядной р-ричной системой счисления определяется следующим образомг.

is=(, =р л

Для нашего случая 8= 2, р 5, m = 2; тогда $ = 12.

В таблице приведено сочетание включения ключей каждой из групп одной фазы для формирования всей совокупности дискретных уровней, каждый из которых состоит из двух полупериодов (циклов) основной частоты работы инвертора (происходит конвертирование циклов).

В зависимости от кода включения ключей напряжения а обмотки младшего разряда складываются или вычита« ются с напряжением старшего разряда. Чтобы использовать всю совокупность дискрет для формирования синусоиды, необходимо верхние ступеньки делать большей длктельностк, чем нижние, т.е. с большим количеством полупериодов в ступеньке, при этом код включения ключей для четных и нечетных полупериодов соответствует приведенному в таблице коду.

Продолжение таблицы

1024942.

Номер дискретного уровня

N полупериод

ЮР е«А

9е

I

10„

4

В

l0 полупериод

9о

9

92 I

9, 104

10.

2!

I

9, 102

9о

12

9ъ

Фиг.E

Аналогичное .формирование кода управления происходит и для другойфаэы.

Для формирования отрицательной щ полярности синтезируемого сигнала ко > . ды для.1 и II полупериодов соответствующих дискрет меняются местами. управление работой ключей производится от цифровой схемы управ- O

35 ления следующим образом.

Сигналы от задающего генератора

15 запускают делитель 16 частоты и в виде параллельного двоичного кода поступают на дешифратор.программируемого блока 17 памяти, а также на запуск силовых ключей 1-1 . Блок 17 памяти программируется заранее на выдачу двух последовательностей кодов для каждой фазы соответствен-, но. Нужный сдвиг фаэ определяется,:: 45 соотношением номеров формируемых . ступенек, например, в нашем случае происходит одновременно выдача кода первой ступеньки для фазы sin и две надцатой ступеньки для фазы cos, 5Q

Предлагаемое устройство отличается, от известного меньшим количеством

„ключей прн одинаковом числе формируе-, Номер открытых ключей

10, 9 10

102 94 102

Ъ

I f °

° 102 9 10, мых ступенек. В известном преобразователе для формирования 12 ступенек требуется 24 ключа и 24 отвода от обмотки, в предлагаемом = только

10 ключей и 10 отводов. Выигрыш в количестве ключей тем больший, чем точнее формируется синусоида, т.е. чем больше .ступенек s четверти периода, чем большее основание использовано в гистеме счисления, чем большее количество фаз необходимо сформировать. Меньшее количество ключей предполагает и меньший состав оборудования в схеме управления многофазного преобразователя, что упро-. щает его в целом.

Экспериментальное исследование показывает, что использование многофаэного функционального преобра" эователя позволяет при использовании пятиричной системы счисления обеспечить Kg= 1,7%. Инвертор (элементы 1,1, 2, 3 и 4) может быть выполнен и по мостовой. схеме. Если необходимо, чтобы фазы были гальва» нически развязаны, нагрузки 13 и 14 могут быть включены через дополнительные трансформаторы.

ВНИИПИ Заказ 4398/47 1июаж 706 Подписное

° ю к

Филиал ППП Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4