RU204750U1 - SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER - Google Patents

SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER Download PDF

Info

Publication number
RU204750U1
RU204750U1 RU2021109336U RU2021109336U RU204750U1 RU 204750 U1 RU204750 U1 RU 204750U1 RU 2021109336 U RU2021109336 U RU 2021109336U RU 2021109336 U RU2021109336 U RU 2021109336U RU 204750 U1 RU204750 U1 RU 204750U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
integrator
phase
conversion unit
Prior art date
Application number
RU2021109336U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Борисович Колесников
Original Assignee
Евгений Борисович Колесников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Борисович Колесников filed Critical Евгений Борисович Колесников
Priority to RU2021109336U priority Critical patent/RU204750U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU204750U1 publication Critical patent/RU204750U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/14—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion between circuits of different phase number

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при построении система управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов бесперебойного электропитания. Преобразователь содержит интегратор, аналоговый перемножитель, первый и второй пиковые детекторы, блок деления, инвертор и блок преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выводы для подключения нагрузки, причем вход преобразователя подключен к входу интегратора, входу первого пикового детектора и первому входу блока преобразования фаз, причем выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго пикового детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого пикового детектора, а выход аналогового перемножителя через инвертор соединен со вторым входом блока преобразования фаз.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности преобразования однофазного напряжения в трехфазное за счет упрощения устройства. 2 ил.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the construction of a control system for variable electric drives and inverters that are part of uninterruptible power supply units. The converter contains an integrator, an analog multiplier, the first and second peak detectors, a division unit, an inverter and a phase conversion unit, the first, second and third outputs of which form terminals for connecting the load, and the converter input is connected to the integrator input, the first peak detector input and the first input phase conversion unit, and the integrator output is connected to the first input of the division unit and the input of the second peak detector, the output of which is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first peak detector, and the output of the analog the multiplier through the inverter is connected to the second input of the phase conversion unit. The technical result of the claimed utility model is to improve the accuracy of converting a single-phase voltage into a three-phase voltage by simplifying the device. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при построении система управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов бесперебойного электропитания.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the construction of a control system for variable electric drives and inverters that are part of uninterruptible power supply units.

Известен преобразователь однофазного напряжения в трехфазное [Авторское свидетельство СССР №1339815 МПК Н02М 5/14, опубл. 23.09.1987 г.], содержащий пять RC-цепей, состоящих из соединенных последовательно резистора и конденсатора, причем средние точки первой и второй RC-цепи соединены соответственно с первой и второй входными клеммами, свободный вывод конденсатора третьей RC-цепи соединен со свободными выводами конденсатора первой RC-цепи и резистора второй RC-цепи, свободный вывод резистора четвертой RC-цепи соединен со свободными выводами резистора первой RC-цепи и конденсатора второй RC-цепи, а средняя точка второй RC-цепи соединена со свободными выводами резистора третьей RC-цепи и конденсатора четвертой RC-цепи, при этом свободные выводы резистора и конденсатора пятой RC-цепи соединены соответственно с общей точкой соединения конденсаторов первой и третьей RC-цепей и общей точкой соединения резисторов первой и четвертой RC-цепей, первая выходная клемма соединена со средней точкой третьей RC-цепи, вторая выходная клемма - со средней точкой пятой RC-цепи, а третья выходная клемма - со средней точкой четвертой последовательной RC-цепи.Known converter of single-phase voltage to three-phase [USSR author's certificate No. 1339815 IPC N02M 5/14, publ. 09/23/1987], containing five RC-circuits, consisting of a resistor and a capacitor connected in series, and the midpoints of the first and second RC-circuits are connected respectively to the first and second input terminals, the free terminal of the capacitor of the third RC-circuit is connected to the free terminals the capacitor of the first RC circuit and the resistor of the second RC circuit, the free terminal of the resistor of the fourth RC circuit is connected to the free terminals of the resistor of the first RC circuit and the capacitor of the second RC circuit, and the midpoint of the second RC circuit is connected to the free terminals of the resistor of the third RC circuit. circuit and capacitor of the fourth RC-circuit, while the free terminals of the resistor and capacitor of the fifth RC-circuit are connected, respectively, to the common junction point of the capacitors of the first and third RC-circuits and the common junction point of the resistors of the first and fourth RC-circuits, the first output terminal is connected to the middle point of the third RC-circuit, the second output terminal - with the midpoint of the fifth RC-circuit, and the third output terminal - with the midpoint of th solid serial RC-circuit.

Недостатком данного преобразователя является то, что он формирует трехфазное напряжение, симметричное и равное входному, но только для одного значения частоты.The disadvantage of this converter is that it generates a three-phase voltage, symmetrical and equal to the input, but only for one frequency value.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является преобразователь однофазного напряжения в трехфазное [Авторское свидетельство СССР №1775820 МПК Н02М 5/14, опубл. 15.11.1992 г.], содержащий интегратор с двумя инвертирующими и одним неинвертирующим входами, между выходом и вторым инвертирующим входом которого включен аналоговый перемножитель, первый сумматор, первый вход которого соединен с входным выводом, дифференциальный интегратор, первый пиковый детектор и второй пиковый детектор, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального интегратора, блок преобразования фаз, выходы которого соединены с выходными выводами, второй сумматор, первый и второй входы, которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока преобразования фаз и третий сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом дифференциального интегратора, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора, вход которого соединен с входным выводом для подключения однофазного источника и с первым инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, первый и второй входы блока преобразования фаз подключены соответственно к входному выводу и к выходу сумматора, второй вход которого соединен с выходом аналогового перемножителя, управляющий вход которого соединен с выходом сумматора, а выход второго сумматора соединен с входом второго пикового детектора.The closest analogue to the proposed utility model is a single-phase to three-phase voltage converter [USSR author's certificate No. 1775820 MPK N02M 5/14, publ. 11/15/1992], containing an integrator with two inverting and one non-inverting inputs, an analog multiplier is connected between the output and the second inverting input, the first adder, the first input of which is connected to the input output, a differential integrator, the first peak detector and the second peak detector, the output of which is connected to the inverting input of the differential integrator, the phase conversion unit, the outputs of which are connected to the output terminals, the second adder, the first and second inputs, which are connected respectively to the first and second inputs of the phase conversion unit and the third adder, the first and second inputs of which are connected, respectively with a reference voltage source and an output of a differential integrator, the non-inverting input of which is connected to the output of the first peak detector, the input of which is connected to the input terminal for connecting a single-phase source and to the first inverting input of the integrator, the non-inverting input of which is connected to the common bus, the first and second inputs of the phase conversion unit are connected respectively to the input terminal and to the output of the adder, the second input of which is connected to the output of the analog multiplier, the control input of which is connected to the output of the adder, and the output of the second adder is connected to the input of the second peak detector.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.

Данный преобразователь обеспечивает равенство амплитуд входного и выходного напряжений в широком диапазоне частот. Однако его недостатком является невысокая точность, особенно в переходных режимах, обусловленная большим количеством операционных блоков и преобразований входного сигнала.This converter provides the equality of the amplitudes of the input and output voltages in a wide frequency range. However, its disadvantage is its low accuracy, especially in transient modes, due to a large number of operating units and input signal transformations.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности преобразования однофазного напряжения в трехфазное за счет упрощения устройства.The technical result of the claimed utility model is to improve the accuracy of converting a single-phase voltage into a three-phase voltage by simplifying the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий интегратор, аналоговый перемножитель, первый и второй пиковые детекторы и блок преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выводы для подключения нагрузки, причем вход преобразователя подключен к входу интегратора, входу первого пикового детектора и первому входу блока преобразования фаз, дополнительно введен блок деления и инвертор, причем выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго пикового детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого пикового детектора, а выход аналогового перемножителя через инвертор соединен со вторым входом блока преобразования фаз.The specified technical result is achieved by the fact that the known converter of single-phase voltage to three-phase, containing an integrator, an analog multiplier, the first and second peak detectors and a phase conversion unit, the first, second and third outputs of which form terminals for connecting the load, and the input of the converter is connected to the input the integrator, the input of the first peak detector and the first input of the phase conversion unit, a division unit and an inverter are additionally introduced, and the integrator output is connected to the first input of the division unit and the input of the second peak detector, the output of which is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first peak detector, and the output of the analog multiplier through the inverter is connected to the second input of the phase conversion unit.

Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение блока деления и инвертора и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение точности преобразования.Significant differences of the proposed converter are the introduction of a division unit and an inverter and the organization of new connections between the elements of the device. The set of elements and connections between them ensure the achievement of a positive effect - an increase in the conversion accuracy.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u3, u4 и uА, uB, иC.The essence of the utility model is illustrated by drawings. FIG. 1 shows a functional diagram of the device, FIG. 2 - timing diagrams of voltages u in , u 1 -u 3 , u 4 and u A , u B , and C.

Преобразователь (фиг. 1) содержит интегратор 1, блок деления 2, аналоговый перемножитель 3, два пиковых детектора 4,5, инвертор 6 и блок преобразования фаз 7.The converter (Fig. 1) contains an integrator 1, a division unit 2, an analog multiplier 3, two peak detectors 4,5, an inverter 6 and a phase conversion unit 7.

Преобразователь работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока uвх=Um вхsinωt подается на входы интегратора 1 и амплитудного детектора 5 и первый вход блока преобразования фаз 7. На выходе интегратора 1 формируется напряжение u1, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону отставания (фиг. 2)The converter works as follows. The input sinusoidal AC voltage u in = U m in sinωt is fed to the inputs of the integrator 1 and the amplitude detector 5 and the first input of the phase conversion unit 7. At the output of the integrator 1, a voltage u 1 is formed , which is phase-shifted relative to u in by an angle of 90 ° to the side lagging (fig. 2)

Figure 00000001
Figure 00000001

где Um вх - амплитуда входного напряжения;where U m in - the amplitude of the input voltage;

U1m - амплитуда выходного напряжения интегратора;U 1m - the amplitude of the output voltage of the integrator;

ω - круговая частота входного напряжения;ω is the circular frequency of the input voltage;

R - сопротивление резистора интегратора;R is the resistance of the integrator resistor;

С - емкость конденсатора интегратора.C is the capacitance of the integrator capacitor.

После деления выходного напряжение интегратора на его амплитуду U1m, формируемую пиковым детектором 4, в блоке деления 2, на его выходе формируется напряжение u2=-cosωt с единичной амплитудой, которое поступает на вход аналогового перемножителя 3.After dividing the integrator's output voltage by its amplitude U 1m , formed by the peak detector 4, in the division unit 2, a voltage u 2 = -cosωt with a unit amplitude is formed at its output, which is fed to the input of the analog multiplier 3.

В аналоговом перемножителе 3 производится перемножение напряжения u2 с амплитудным значением входного напряжения Um вх, поступающим с пикового детектора 5, в результате на его выходе формируется напряжение u3=-Um вхcosωt, тем самым происходит восстановление амплитуды входного напряжения Um вх.In the analog multiplier 3, the voltage u 2 is multiplied with the amplitude value of the input voltage U m in , coming from the peak detector 5, as a result, a voltage u 3 = -U m in cosωt is formed at its output, thereby restoring the amplitude of the input voltage U m in ...

После инвертирования инвертором 6, на его выходе и на втором входе блока преобразования фаз 7, формируется напряжение u4=Um вхcosωt.After inverting by the inverter 6, at its output and at the second input of the phase conversion unit 7, a voltage u 4 = U m in cosωt is generated.

Таким образом, на входах блока преобразования фаз 7 формируются ортогональные напряжения uвх=Um вхsinωt и u4=Um вхcosωt.Thus, at the inputs of the phase conversion unit 7, orthogonal voltages u in = U m in sinωt and u 4 = U m in cosωt are formed.

В блоке преобразования фаз 7 формируется система трехфазных напряжений uA, uB, uC путем геометрического суммирования в требуемых пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений uвх и u4, поступающих на соответствующие его входы. Поскольку амплитуды ортогональных напряжений всегда одинаковы, то на выходах блока преобразования фаз 7 обеспечиваются стабильные межфазовые сдвиги выходных напряжений 120 эл. градусов, при нулевой начальной фазе напряжения uA.In the phase conversion unit 7, a system of three-phase voltages u A , u B , u C is formed by geometric summation in the required proportions of orthogonal sinusoidal voltages u in and u 4 arriving at its corresponding inputs. Since the amplitudes of the orthogonal voltages are always the same, at the outputs of the phase conversion unit 7, stable interphase shifts of the output voltages of 120 el. Are provided. degrees, at zero initial phase of voltage u A.

Таким образом, в предлагаемой полезной модели существенно уменьшено количество операционных блоков и преобразований сигналов, тем самым достигается технический результат - повышение точности преобразователя.Thus, in the proposed utility model, the number of operating units and signal conversions is significantly reduced, thereby achieving a technical result - an increase in the accuracy of the converter.

При практической реализации предлагаемого устройства интегратор 1 можно выполнить по известной схеме на операционном усилителе (ОУ) с времязадающей RC-цепью. Аналоговый перемножитель 3 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3. Блок деления 2 можно выполнить на ОУ, включив перемножитель на микросхеме К525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. Пиковые детекторы 4 и 5 можно выполнить по одной из известных схем (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 292, рис. 11.17; стр. 304, рис. 11.29). Инвертор 6 представляет собой обычный инвертирующий усилитель на ОУ с единичным коэффициентом усиления. Блок преобразования фаз 7 можно выполнить по принципу (Дубровин B.C. Применение фазовращающих цепей при построении многофазных генераторов гармонических сигналов/Электроника и информационные технологии. №1 (10), 2011, стр. 1; рис. 1).In the practical implementation of the proposed device, the integrator 1 can be performed according to the well-known scheme on an operational amplifier (OA) with a timing RC circuit. Analog multiplier 3 can be performed on the KR525PS3 microcircuit. Division 2 can be performed on an op-amp by including a multiplier on the K525PS3 microcircuit in its negative feedback circuit. Peak detectors 4 and 5 can be made according to one of the well-known schemes (A. J. Peyton, V. Walsh. Analog electronics on operational amplifiers. - M .: BINOM, 1994, p. 292, Fig. 11.17; p. 304, Fig. . 11.29). Inverter 6 is a conventional unity-gain op-amp inverting amplifier. Phase conversion unit 7 can be performed according to the principle (Dubrovin B.C. Application of phase-shifting circuits in the construction of polyphase generators of harmonic signals / Electronics and Information Technology. No. 1 (10), 2011, p. 1; Fig. 1).

Claims (1)

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий интегратор, аналоговый перемножитель, первый и второй пиковые детекторы и блок преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выводы для подключения нагрузки, причем вход преобразователя подключен к входу интегратора, входу первого пикового детектора и первому входу блока преобразования фаз, отличающийся тем, что в него дополнительно введен блок деления и инвертор, причем выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго пикового детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого пикового детектора, а выход аналогового перемножителя через инвертор соединен со вторым входом блока преобразования фаз.A single-phase to three-phase voltage converter containing an integrator, an analog multiplier, the first and second peak detectors and a phase conversion unit, the first, second and third outputs of which form terminals for connecting the load, and the converter input is connected to the integrator input, the first peak detector input and the first input a phase conversion unit, characterized in that a division unit and an inverter are additionally introduced into it, and the integrator output is connected to the first input of the division unit and the input of the second peak detector, the output of which is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first peak detector, and the output of the analog multiplier through the inverter is connected to the second input of the phase conversion unit.
RU2021109336U 2021-04-05 2021-04-05 SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER RU204750U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109336U RU204750U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109336U RU204750U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU204750U1 true RU204750U1 (en) 2021-06-09

Family

ID=76313997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109336U RU204750U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU204750U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU764061A1 (en) * 1975-06-13 1980-09-15 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Single-phase-to-three-phase voltage converter
SU1339815A1 (en) * 1985-10-31 1987-09-23 А,Я. Дружинин A.c.to a.c. voltage converter
US6831849B2 (en) * 2001-04-11 2004-12-14 Meritor Light Vehicle Technology, Llc Conversion of single phase to multiple phase alternating current

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU764061A1 (en) * 1975-06-13 1980-09-15 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Single-phase-to-three-phase voltage converter
SU1339815A1 (en) * 1985-10-31 1987-09-23 А,Я. Дружинин A.c.to a.c. voltage converter
US6831849B2 (en) * 2001-04-11 2004-12-14 Meritor Light Vehicle Technology, Llc Conversion of single phase to multiple phase alternating current

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tariq et al. Evaluation of level-shifted and phase-shifted PWM schemes for seven level single-phase packed U cell inverter
WO2018223444A1 (en) Auxiliary inverter for locomotive, and control method
Saahithi et al. Dual-topology cross-coupled configuration of switched capacitor converter for wide range of application
KR960011534B1 (en) Negative sequence detector for a continuous wave frequency transducer
RU204750U1 (en) SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER
Rani et al. Multilevel shunt active filter based on sinusoidal subtraction methods under different load conditions
RU204718U1 (en) SINGLE-PHASE VOLTAGE TO THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER
CN101534070A (en) Single-phase full bridge boost converter systems and methods
Lee et al. Single-stage common-ground boost inverter (S 2 CGBI) for solar photovoltaic systems
RU2394346C1 (en) Vector method for control of three-phase static converter with asymmetric load
JP3412067B2 (en) Power converter
Hareesh et al. A novel three phase infinite level inverter (TILI) topology for induction motor drive application
RU205756U1 (en) ORTHOGONAL TO TRIANGULAR SIGNAL CONVERTER WITH MULTIPLICATION
RU206074U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
JPH05264605A (en) Positive phase/negative phase component detecting circuit of three-phase electric current or voltage
RU163231U1 (en) AC VOLTAGE CONVERTER TO DC
Yi et al. A single-phase harmonics extraction algorithm based on the principle of trigonometric orthogonal functions
Ahmed et al. A new flying capacitor multilevel converter topology with reduction of power electronic components
RU204713U1 (en) ADDITIVE TRIANGULAR SIGNAL FORMER
Diab et al. A reduced switch-count SEPIC-based inverter for asymmetrical dual three-phase induction machines
RU205068U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU206676U1 (en) THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER
RU206287U1 (en) FREQUENCY MORNER
Schuster A drive-system with a digitally controlled matrix-converter feeding an AC-induction machine
RU205765U1 (en) ADDITIVE TRIANGULAR SIGNAL FORMER