CN206211851U - 三相正弦波信号发生器 - Google Patents
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Abstract
三相正弦波信号发生器，属于自动化仪表领域，本实用新型为解决制造成本过高，维修难度大的问题。本实用新型包括运放A1～运放A5、电阻R1～电阻R22、滑动变阻器RP1～滑动变阻器RP4、电容C1～电容C9、二极管D1～二极管D8、稳压二极管VS和MOS开关管M1；三相正弦波信号包括A、B、C三相，且相位依次相差120°，每相信号的发生单元的选频网络采用RC串并联选频网络，同时还作为正反馈网络，C相输出电压由稳幅单元稳定后返回至A相输入端。
Description
技术领域
本实用新型属于自动化仪表领域。
背景技术
在实践中发现，一些三相电器在只有单相电的条件无法使用，需要使用三相信号源为其供电。
在实际应用中，三相信号源或三相逆变器大多采用由PWM波发生器组成的逆变器或由RC串联组成一阶RC移相电路。对于采用PWM波的逆变器，其原理大致如下：首先将市电经过整流滤波电路变为直流电，通过数字电路控制大功率开关管产生PWM波，再经过电容滤波即可得到谐波程度相对较小的正弦波信号。但这种采用数字电路控制大功率开关管产生PWM波的方式，结构相对复杂，需先将交流整流为直流电，在经过逆变电路把直流电逆变为三相交流电。其中逆变过程需要用数字电路对大功率开关管进行控制，这样不仅增加了制造成本，同时也增加了维修难度。
在实验室实验、测量等过程中，经常会用到三相正弦信号。通常情况下可以利用变压器从电网获得，但很不方便而且有一定的危险性和局限性。
发明内容
本实用新型目的是为了解决制造成本过高，维修难度大的问题，提供了一种三相正弦波信号发生器。
本实用新型所述三相正弦波信号发生器包括运放A1～运放A5、电阻R1～电阻R22、滑动变阻器RP1～滑动变阻器RP4、电容C1～电容C9、二极管D1～二极管D8、稳压二极管VS和MOS开关管M1；
直流电源VCC连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端同时连接电阻R12的一端和稳压二极管VS的阳极，电阻R12的另一端连接滑动变阻器RP1的一个固定端，稳压二极管VS的阴极同时连接电阻R13的一端和MOS开关管M1的漏极，并接地；电阻R13的另一端连接滑动变阻器RP1的另一个固定端，滑动变阻器RP1的活动端连接运放A3的同相输入端，运放A3的输出端连接MOS开关管M1的栅极，电阻R10和电容C3分别并联在运放A3的反相输入端和输出端之间，运放A3的反相输入端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端同时连接电容C2的一端和电阻R8的一端，电容C2的另一端接地，电阻R8的另一端同时连接电阻R3的一端和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极同时连接运放A1的输出端和二极管D1的阳极，运放A1的同相输入端通过电阻R2接地；运放A1的反相输入端同时连接电阻R1的一端、电阻R3的一端和二极管D1的阴极；电阻R1的另一端连接电容C1的一端；
MOS开关管M1的源极同时连接电阻R5的一端和电阻R6的一端，电阻R5的另一端同时连接运放A2的反相输入端和电阻R4的一端，运放A2的同相输入端通过电阻R7接地，运放A2的输出端同时连接电阻R4的另一端、电容C1的另一端和电阻R14的输入端；
电阻R14的另一端连接运放A4的反相输入端，运放A4的同相输入端通过并联的电阻R15和电容C4接地；电阻R16和电容C5串联后并联在运放A4的同相输入端和输出端之间；二极管D3和二极管D4反向并联、再与滑动变阻器RP2串联后并联在运放A4的反相输入端和输出端之间；运放A4的输出端作为三相正弦波的A相信号输出端；
运放A4的输出端通过电阻R17连接运放A5的反相输入端，运放A5的同相输入端通过并联的电阻R18和电容C6接地；电阻R19和电容C7串联后并联在运放A5的同相输入端和输出端之间；二极管D5和二极管D6反向并联、再与滑动变阻器RP3串联后并联在运放A5的反相输入端和输出端之间；运放A5的输出端作为三相正弦波的B相信号输出端；
运放A5的输出端通过电阻R20连接运放A6的反相输入端，运放A6的同相输入端通过并联的电阻R21和电容C8接地；电阻R22和电容C9串联后并联在运放A6的同相输入端和输出端之间；二极管D7和二极管D8反向并联、再与滑动变阻器RP4串联后并联在运放A6的反相输入端和输出端之间；运放A6的输出端连接电阻R6的另一端，运放A6的输出端作为三相正弦波的B相信号输出端。
优选地，运放A1～运放A3选用的型号为LM324；运放A1～运放A3选用的型号为HA17741。
优选地，稳压二极管VS选用的型号为1N4744A。
优选地，电阻R15、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R21和电阻R22的阻值相等，电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9的电容值相等。
本实用新型的优点：本实用新型所述三相正弦波信号发生器利用运算放大器构成一种三相正弦波振荡电路，比传统的数字电路产生PWM波的三相信号源原理简单、结构精简、可靠性好；可以输出三相正弦波电压。具有自动幅度稳定功能。且本实用新型未使用单片机等数字电路产生三相正弦波，比目前三相信号发生器成本低、便于维修。
附图说明
图1是本实用新型所述三相正弦波信号发生器的电路原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明三相正弦波信号发生器的工作原理，三相正弦波信号包括A、B、C三相，且相位依次相差120°，每相信号的发生原理相同，以A相信号为例说明信号的发生过程，A相正弦波的选频网络采用RC串并联选频网络，参见图1中R15、C4、R16、C5构成的部分，该选频网络同时还作为正反馈网络，以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小的优点，
D3、D4并联、与RP2串联，利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时二极管动态电阻增大的特点加入非线性环节，从而使输出电压稳定。
该单元通过RC串并联网络使电路起振，通过调节RP2实现输出标准波形的正弦波信号。
其它两相B、C与A相原理相同。
C相输出电压由稳幅单元稳定后返回至A相输入端。稳幅单元包括反比例运算电路、半波精密整流电路、二阶低通滤波器和场效应管电路四部分。稳幅单元对C相输出电压进行稳定，再作为A相的输入电压，保证三相正弦波的稳定输出。
反比例运算电路包括A2、R4、R5、R6、R7，从A2的反相输入端接入C相输出电压作为反比例运算电路的输入信号，且R4引入负反馈，因此反比例运算电路是一个并联电压负反馈电路。另外，电路的输入电阻不高，输出电阻很低。
半波精密整流电路包括A1、D1、D2、R1、R2、R3、C1；将毫伏级的正弦信号转换成半波输出。
二阶低通滤波器包括A3、R8、R9、R10、R11、R12、R13、C2、C3、VS，在反比例运算电路的输入端再加一节RC低通电路而构成。加入RC节可以使滤波器的过渡带变窄，衰减斜率的值加大。选用低通滤波器是使其抑制高频量或干扰和噪声，允许信号中的低频或直流分量通过。
场效应管电路包括M1，相关于电子开关，当A3输出高电平时，M1导通；A3输出低电平时，M1截止。
Claims (4)
1.三相正弦波信号发生器，其特征在于，包括运放A1～运放A5、电阻R1～电阻R22、滑动变阻器RP1～滑动变阻器RP4、电容C1～电容C9、二极管D1～二极管D8、稳压二极管VS和MOS开关管M1；
直流电源VCC连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端同时连接电阻R12的一端和稳压二极管VS的阳极，电阻R12的另一端连接滑动变阻器RP1的一个固定端，稳压二极管VS的阴极同时连接电阻R13的一端和MOS开关管M1的漏极，并接地；电阻R13的另一端连接滑动变阻器RP1的另一个固定端，滑动变阻器RP1的活动端连接运放A3的同相输入端，运放A3的输出端连接MOS开关管M1的栅极，电阻R10和电容C3分别并联在运放A3的反相输入端和输出端之间，运放A3的反相输入端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端同时连接电容C2的一端和电阻R8的一端，电容C2的另一端接地，电阻R8的另一端同时连接电阻R3的一端和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极同时连接运放A1的输出端和二极管D1的阳极，运放A1的同相输入端通过电阻R2接地；运放A1的反相输入端同时连接电阻R1的一端、电阻R3的一端和二极管D1的阴极；电阻R1的另一端连接电容C1的一端；
MOS开关管M1的源极同时连接电阻R5的一端和电阻R6的一端，电阻R5的另一端同时连接运放A2的反相输入端和电阻R4的一端，运放A2的同相输入端通过电阻R7接地，运放A2的输出端同时连接电阻R4的另一端、电容C1的另一端和电阻R14的输入端；
电阻R14的另一端连接运放A4的反相输入端，运放A4的同相输入端通过并联的电阻R15和电容C4接地；电阻R16和电容C5串联后并联在运放A4的同相输入端和输出端之间；二极管D3和二极管D4反向并联、再与滑动变阻器RP2串联后并联在运放A4的反相输入端和输出端之间；运放A4的输出端作为三相正弦波的A相信号输出端；
运放A4的输出端通过电阻R17连接运放A5的反相输入端，运放A5的同相输入端通过并联的电阻R18和电容C6接地；电阻R19和电容C7串联后并联在运放A5的同相输入端和输出端之间；二极管D5和二极管D6反向并联、再与滑动变阻器RP3串联后并联在运放A5的反相输入端和输出端之间；运放A5的输出端作为三相正弦波的B相信号输出端；
运放A5的输出端通过电阻R20连接运放A6的反相输入端，运放A6的同相输入端通过并联的电阻R21和电容C8接地；电阻R22和电容C9串联后并联在运放A6的同相输入端和输出端之间；二极管D7和二极管D8反向并联、再与滑动变阻器RP4串联后并联在运放A6的反相输入端和输出端之间；运放A6的输出端连接电阻R6的另一端，运放A6的输出端作为三相正弦波的B相信号输出端。
2.根据权利要求1所述三相正弦波信号发生器，其特征在于，运放A1～运放A3选用的型号为LM324；运放A1～运放A3选用的型号为HA17741。
3.根据权利要求1所述三相正弦波信号发生器，其特征在于，稳压二极管VS选用的型号为1N4744A。
4.根据权利要求1所述三相正弦波信号发生器，其特征在于，电阻R15、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R21和电阻R22的阻值相等，电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9的电容值相等。
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|---|---|---|---|---|
| US11804801B2 (en) | 2021-11-23 | 2023-10-31 | Ametek Rotron | Three phase AC motor drive |
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2016
- 2016-12-12 CN CN201621360503.0U patent/CN206211851U/zh not_active Expired - Fee Related
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