RU2671539C1 - Multi-phase emf system generator for mobile devices - Google Patents
Multi-phase emf system generator for mobile devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671539C1 RU2671539C1 RU2017136731A RU2017136731A RU2671539C1 RU 2671539 C1 RU2671539 C1 RU 2671539C1 RU 2017136731 A RU2017136731 A RU 2017136731A RU 2017136731 A RU2017136731 A RU 2017136731A RU 2671539 C1 RU2671539 C1 RU 2671539C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- input
- poles
- switching unit
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B27/00—Generation of oscillations providing a plurality of outputs of the same frequency but differing in phase, other than merely two anti-phase outputs
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/22—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for evaluating trigonometric functions; for conversion of co-ordinates; for computations involving vector quantities
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B1/00—Details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
I. Область техники, к которой относится изобретениеI. The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к области электротехники. Устройство предназначено для генерирования многофазной системы напряжений требуемой частоты, величины напряжения и числа фаз.The invention relates to the field of electrical engineering. The device is designed to generate a multiphase system of voltages of the required frequency, voltage value and number of phases.
II. Уровень техникиII. State of the art
II.1 Сравнение с предшествующими уровнями техникиII.1 Comparison with Prior Art
Применение многофазных двигателей в качестве приводов мобильных устройств имеет ряд известных преимуществ по сравнению с двигателями постоянного тока и однофазными двигателями переменного тока.The use of multiphase motors as drives of mobile devices has a number of well-known advantages in comparison with DC motors and single-phase AC motors.
Предлагаемое устройство предназначено для генерирования многофазной системы ЭДС с требуемой частотой, амплитудой и требуемым числом фаз в результате преобразования постоянных напряжений источников питания в многофазную систему напряжений, по форме приближающихся к синусоидальной. Устройство может использоваться для питания многофазных двигателей, используемых в качестве приводов мобильных устройств. При этом используется отличный от других устройств (например, в инверторах на основе ШИМ-контроллеров) принцип генерирования напряжения, близкого по форме к синусоидальной. От устройства, описанного в [1] его отличает принцип выбора амплитуд дискретных импульсов, использование в качестве источников питания малогабаритных однотипных источники постоянного напряжения с одинаковыми значениями напряжения. Это позволяет применять устройство для питания многофазной нагрузки мобильных устройств.The proposed device is designed to generate a multiphase EMF system with the required frequency, amplitude and the required number of phases as a result of the conversion of constant voltage power supplies into a multiphase voltage system, in shape approaching a sinusoidal one. The device can be used to power multiphase motors used as drives for mobile devices. In this case, the principle of generating a voltage that is close in shape to sinusoidal in shape is used different from other devices (for example, in inverters based on PWM controllers). It differs from the device described in [1] by the principle of selecting the amplitudes of discrete pulses, the use of small-sized identical voltage sources of the same type with the same voltage values as power sources. This allows the device to be used to power the multiphase load of mobile devices.
В качестве многофазной нагрузки могут рассматриваться приводы устройств робототехники, приводы летательных аппаратов - квадрокоптеров и дронов, многофазные устройства специальной техники, частота питания которой отличается от промышленной, устройства промышленной автоматики. В качестве источников электрической энергии в многофазном источнике ЭДС могут использоваться малогабаритные однотипные источники постоянного напряжения с одинаковыми значениями напряжения - гальванические источники питания видов R, LR, SR, CR классов D, С, АА, AAA, РР3, аккумуляторные или конденсаторные батареи.As a multiphase load can be considered drives of robotics devices, drives of aircraft - quadrocopters and drones, multiphase devices of special equipment, the power frequency of which differs from industrial, industrial automation devices. Small-sized single-type constant voltage sources with the same voltage values can be used as electric energy sources in a multiphase emf source - galvanic power supplies of the types R, LR, SR, CR classes D, C, AA, AAA, PP3, rechargeable or capacitor batteries.
Устройство может использоваться как в стационарных, так и мобильных системах (робототехнике) для питания многофазных двигателей переменного тока, а также для питания других многофазных потребителей электрической энергии.The device can be used both in stationary and mobile systems (robotics) to power multiphase AC motors, as well as to power other multiphase consumers of electric energy.
II.2 Цель изобретения.II.2 Objective of the invention.
Целью изобретения является разработка устройства для преобразования постоянного напряжения, получаемого от однотипных малогабаритных источников ЭДС - аккумуляторных. конденсаторных или гальванических источников питания, в многофазную систему ЭДС с заданной величиной напряжения, числом фаз и заданной частотой на основе использования импульсной техники для питания мобильной многофазной нагрузки.The aim of the invention is the development of a device for converting DC voltage obtained from the same small-sized sources of EMF - battery. capacitor or galvanic power sources, into a multiphase EMF system with a given voltage value, number of phases and a given frequency based on the use of pulsed technology to power a mobile multiphase load.
II.3. Изобретательский уровень.II.3. Inventive step.
Предлагаемое устройство для генерирования многофазной системы напряжений для мобильных устройств отличается от описанного в работе [1] тем, что:The proposed device for generating a multiphase voltage system for mobile devices differs from that described in [1] in that:
- питание устройства осуществляется от однотипных малогабаритных источников ЭДС (аккумуляторных, конденсаторных или гальванических источников питания) с одинаковыми значениями напряжения каждого источника;- the device is powered from the same small-sized EMF sources (battery, capacitor, or galvanic power sources) with the same voltage values of each source;
- последовательное соединение источников положительной полярности и последовательное соединение источников отрицательной полярности позволяет получить кратные по отношению к напряжению одного источника значения напряжений положительной и отрицательной полярности, необходимых для аппроксимации синусоидальных функций напряжения каждой фазы последовательностью импульсных функций;- a serial connection of sources of positive polarity and a serial connection of sources of negative polarity allows you to obtain multiples of the voltage of positive and negative polarity, relative to the voltage of one source, necessary for approximating the sinusoidal voltage functions of each phase by a sequence of pulse functions;
- напряжение в каждой фазе генератора формируется совокупностью прямоугольных импульсов напряжения заданной величины и одинаковой длительности TI, повторяющихся с заданной частотой. Число импульсов на периоде Т равно n=T/TI. Величина напряжения каждого импульса кратна величине напряжения одного источника питания;- the voltage in each phase of the generator is formed by a set of rectangular voltage pulses of a given value and the same duration TI, repeated at a given frequency. The number of pulses per period T is n = T / TI. The voltage value of each pulse is a multiple of the voltage value of one power source;
- число источников питания равно n/2. Здесь n - число временных интервалов на периоде синусоидальной функции Т, аппроксимирующих синусоидальную функцию;- the number of power supplies is n / 2. Here n is the number of time intervals on the period of the sinusoidal function T, approximating the sinusoidal function;
- число последовательно соединенных источников положительной полярности и число последовательно соединенных источников отрицательной полярности равно n/4;- the number of series-connected sources of positive polarity and the number of series-connected sources of negative polarity is n / 4;
- для получения требуемой величины напряжения ЭДС фаз многофазного источника на выходе устройства предусмотрен трансформатор, позволяющий получить требуемую величину напряжения;- to obtain the required voltage value of the EMF of the phases of a multiphase source, a transformer is provided at the output of the device, which allows to obtain the required voltage value;
- разработан блок коммутации, позволяющий подключать требуемые источники питания в требуемые на протяжении периода моменты времени на к выходным полюсам устройства. Очередность следования импульсов с требуемыми амплитудными значениями в каждой фазе генератора задается устройством управления и коммутационной схемой на управляемых ключах.- a switching unit has been developed that allows you to connect the required power sources at the time points required for the period to the output poles of the device. The sequence of pulses with the required amplitude values in each phase of the generator is set by the control device and the switching circuit on the controlled keys.
В качестве управляемых ключей могут использоваться симисторы, транзисторные ключи требуемой полярности и тиристоры. Коммутационная матрица может быть реализована по технологии изготовления больших интегральных схем (БИС).As controlled keys, triacs, transistor switches of the required polarity and thyristors can be used. The switching matrix can be implemented using the technology of manufacturing large integrated circuits (LSI).
III. Раскрытие сущности изобретенияIII. Disclosure of the invention
III.1 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функцийIII.1 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions
На фиг. 1 представлен отрезок синусоидальной функции с амплитудой Em на интервале 0…2π. Рассмотрим участок этой функции на интервале 0…π/2, который аппроксимируется последовательностью k импульсных функций с кратными амплитудными значениями Е1, 2Е1…kE1, гдеIn FIG. 1 shows a segment of a sinusoidal function with an amplitude E m in the
Е1 - амплитудное значение первого импульса, Е2=2Е1 - амплитудное значение второго импульса, Ek=kE1 - амплитудное значение импульса с номером k. Пусть длительность каждого импульса TI одинакова для всех импульсов и равнаE 1 is the amplitude value of the first pulse, E 2 = 2E 1 is the amplitude value of the second pulse, E k = kE 1 is the amplitude value of the pulse with number k. Let the duration of each pulse TI be the same for all pulses and equal to
Установление зависимости амплитуды синусоиды и амплитуды первого импульса на основе равенства энергийEstablishment of the dependence of the amplitude of the sinusoid and the amplitude of the first pulse based on the equality of energies
Потребуем, чтобы площадь, ограниченная синусоидальной функцией на интервале 0…π/2 и горизонтальной осью, была равна на этом же интервале площади, равной сумме площадей импульсных функцийWe require that the area limited by the sinusoidal function in the
ИнтегралIntegral
Из соотношений (2) и (3) найдем выражение для амплитудного значения первого импульса:From relations (2) and (3) we find the expression for the amplitude value of the first pulse:
Для Em=1 и k=3 (n=12) получим , для k=4 (n=16) получим , для k=6 (n=24) Е1=4/7π~0.181For E m = 1 and k = 3 (n = 12) we obtain , for k = 4 (n = 16) we obtain , for k = 6 (n = 24) E1 = 4 / 7π ~ 0.181
Установление значений амплитуд импульсов для случая n=12 и m=3Establishment of pulse amplitude values for the case n = 12 and m = 3
В таблице 1 записаны значения амплитуд импульсов для трех фаз - Фаза 1, Фаза 2, Фаза 3, которые аппроксимируют синусоидальные напряжения первой, второй и третьей фаз трехфазной системы. Первые три импульса, аппроксимирующие синусоидальное напряжение первой фазы на интервале 0-Т/4, показаны на рисунке фиг. 1. Принято, что период синусоидальной функции Т разбивается на 12 временных интервалов 1…12.Table 1 contains the values of the pulse amplitudes for the three phases -
Значения напряжений Е1, Е2, Е3 показаны на рисунке фиг. 1.The voltage values E 1 , E 2 , E 3 are shown in the figure of FIG. one.
III.2. Структурная схема устройстваIII.2. Device block diagram
Структурная схема устройства показана на рисунке фиг. 2.The block diagram of the device is shown in the figure of FIG. 2.
На рисунке фиг. 2 показаны следующие блоки устройства:In the figure of FIG. 2 shows the following device blocks:
1. Блок управления. Обеспечивает циклическую, с заданным периодом Т, поочередную подачу управляющих импульсов, которые управляют открытием электронных ключей, расположенных в блоке коммутации;1. The control unit. Provides a cyclic, with a given period T, alternate supply of control pulses that control the opening of electronic keys located in the switching unit;
2. Блок коммутации обеспечивает подключение к выходным клеммам блока коммутации источников, генерируемых блоком питания.2. The switching unit provides connection to the output terminals of the switching unit of the sources generated by the power supply.
3. Блок питания генерирует постоянные напряжения заданной величины. Напряжения источников подключаются ключами, расположенными в блоке коммутации к выходным клеммам блока коммутации. Отличительным для предлагаемого устройства является то, что напряжения положительной и отрицательной полярности формируются в результате последовательного соединения одинаковых по величине напряжения источников. В качестве источников питания могут приниматься гальванические батареи, аккумуляторные и конденсаторные батареи и др.3. The power supply generates constant voltage of a given value. The voltage of the sources are connected by switches located in the switching unit to the output terminals of the switching unit. Distinctive for the proposed device is that voltages of positive and negative polarity are formed as a result of a series connection of the same voltage sources. As power sources can be taken galvanic batteries, rechargeable and capacitor banks, etc.
4. Выходной трансформатор. Многофазный выходной трансформатор обеспечивает требуемую величину напряжения на выходе устройства.4. Output transformer. A multiphase output transformer provides the required voltage at the output of the device.
На рисунке фиг. 3 показана структурная схема устройства с указанием внешних полюсов блоков, при помощи которых осуществляется связь блоков и управление устройством, а также показана нумерация блоков в соответствии с общей принципиальной схемой:In the figure of FIG. 3 shows a structural diagram of the device with an indication of the external poles of the blocks, with which the blocks are connected and controlled, and the numbering of the blocks is shown in accordance with the general circuit diagram:
- 14 - блок управления;- 14 - control unit;
15 - блок коммутации;15 - switching unit;
16 - блок питания;16 - power supply;
17 - выходной трансформатор.17 - output transformer.
На рисунке фиг. 3 показаны полюсы, при помощи которых осуществляется взаимодействие блоков и полюсы 6 и 13, при помощи которых осуществляется управление устройством. Указаны номера полюсов в соответствии с общей принципиальной схемой устройства. Сигнал для запуска устройства вводится при помощи полюса 6. Ввод числа временных интервалов n, на которое разбивается период синусоидальной функции Т, осуществляется с использованием полюса 13. При помощи полюсов 81…8n соединяются блок управления и блок коммутации, при помощи полюсов 111…11n/2 блок питания подключается к блоку коммутации, при помощи полюсов 101…10m соединяются блок коммутации и выходной трансформатор, полюсы 121…12m являются выходными, к ним подключается нагрузка.In the figure of FIG. 3 shows the poles with which the blocks interact and the
III.3 Блок управленияIII.3 Control unit
Блок управления 14 предназначен для формирования управляющих импульсов в результате создания последовательности прямоугольных импульсов заданной длительности TI и подачи этих сигналов на управляющие электроды управляемых ключей 9, расположенных в блоке коммутации. Блок формирует циклическую с периодом Т последовательность импульсов. Величина Т равна периоду синусоидальной функции. Число импульсов на периоде Т равно n, длительность одного импульса TI. Значения n и TI выбираются исходя из соображений обеспечения требуемой погрешности аппроксимации синусоидальной функции последовательностью прямоугольных импульсных функций и стоимостью реализации устройства. С увеличением n и уменьшением TI снижается погрешность и увеличивается стоимость.The
На рисунке фиг. 4 показаны значения управляющих импульсов для двух моментов времени - четвертый и пятый по счету импульсы в пределах одного периода Т. На рис. 4а показан четвертый по счету импульс. На интервале времени 3TI≤t≤4TI значение управляющего импульса равно 1, а для остальных интервалов времени значение управляющего импульса равно 0. На рис. 4б показан следующий за четвертым пятый импульс, действующий на интервале времени 4TI≤t≤5TI. На этом интервале времени значение управляющего импульса равно 1, а для остальных интервалов времени, в пределах периода Т, равно 0. В этих выражениях TI - значение временного интервала на котором действует импульс. Справедливо соотношение T=nTI, где n - количество временных интервалов на одном периоде Т. Для синусоидальной функции, показанной на рисунке фиг. 1 число временных интервалов равно 12.In the figure of FIG. Figure 4 shows the values of control pulses for two time instants - the fourth and fifth pulses in a row within the same period T. In Fig. 4a shows the fourth pulse. In the time interval 3TI≤t≤4TI, the value of the control pulse is 1, and for the remaining time intervals, the value of the control pulse is 0. In Fig. 4b shows the fifth fifth pulse following the fourth, acting on a time interval of 4TI≤t≤5TI. In this time interval, the value of the control pulse is 1, and for the remaining time intervals, within the period T, it is 0. In these expressions, TI is the value of the time interval in which the pulse acts. The relation T = nTI is valid, where n is the number of time intervals in one period T. For the sinusoidal function shown in the figure of FIG. 1 the number of time slots is 12.
При помощи электронных ключей, расположенных в блоке коммутации, источники ЭДС, генерируемые блоком питания, подключаются в заданные блоком управления моменты времени в соответствии с заданным алгоритмом к выходным полюсам блока коммутации. Коммутация осуществляется в открытом состоянии ключа. Длительность открытого состояния каждого ключа равна TI. Число k дискретных значений ЭДС для конкретных значений n=12 и числа фаз m=3 приведено в таблице 1.Using electronic keys located in the switching unit, the EMF sources generated by the power supply are connected at time points specified by the control unit in accordance with the specified algorithm to the output poles of the switching unit. Switching is carried out in the open state of the key. The duration of the open state of each key is equal to TI. The number k of discrete EMF values for specific values of n = 12 and the number of phases m = 3 are shown in table 1.
Принципиальная схема блока управления представлена на рисунке фиг. 5.The schematic diagram of the control unit is shown in the figure of FIG. 5.
Блок реализован на элементах 1-7. Он содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) 1, логический элемент И 2, счетчик 3 числа импульсов на периоде Т периодической функции, схему сравнения 4, регистр 5, дешифратор 7 с числом выводов, равном n - числу импульсных функций на периоде Т. Запуск работы устройства осуществляется подачей сигнала по входу 6. По входу 13 осуществляется запись кода числа временных интервалов n.The block is implemented on elements 1-7. It contains a clock pulse generator (GTI) 1, a logic element AND 2, a
Выход ГТИ 1 подсоединен к первому входу элемента И 2, второй вход которого подсоединен к первому входу 6 устройства, а выход - к первому входу счетчика 3, выход которого подсоединен к входу дешифратора 7 и к первому входу схемы сравнения 4, второй вход которой подсоединен к выходу регистра 5, а выход - к второму входу счетчика 3, вход регистра 5 подсоединен к входу 13 устройства, выходы дешифратора 7 подсоединены к входам 81…8n, при помощи которых блок управления соединяется с блоком коммутации.The output of the
III.4 Блок коммутацииIII.4 Switching unit
При помощи блока коммутации 15 источники напряжений, поступающие от блока питания, подключаются в соответствующие интервалы времениUsing the switching
(к-1)TI≤t≤kTI, k=1, 2, … n(k-1) TI≤t≤kTI, k = 1, 2, ... n
к выходным полюсам блока 101…10m. В записанном выражении TI - длительность временного интервала одного импульса напряжения, n - количество временных интервалов на периоде Т, m - количество фаз генератора. Коммутация осуществляется при помощи управляемых электронных ключей. Импульсы, управляющие открытым состоянием каждого электронного ключа, поступают от блока управления посредством полюсов 81…8n. Первый импульс от блока управления поступает в блок коммутации посредством полюса 81, второй импульс посредством полюса 82 и т.д.to the output poles of
Принципиальная схема блока коммутации для трехфазного источника m=3 для случая, когда число временных интервалов n на периоде Т равно 12 показана на рисунке фиг. 6. На принципиальной схеме входными полюсами, от которых поступают управляющие импульсы на открытие электронных ключей, являются полюсы 81…812. Посредством полюсов 111..116 к блоку коммутации подключаются источники напряжения E1…Е6. При этом величина E1 определяется напряжением одного источника питания, E1=E, Е2=2Е1 (r=2), Е3=3Е1 (r=3), Е4=-Е1 (r=4), Е5=-Е2 (r=5), Е6=-Е3 (r=6). Коммутация осуществляется при помощи управляемых электронных ключей. На принципиальной схеме показаны ключи 9p, r, s, где p - номер временного интервала от 1 до 12, r - номер источника питания, s - номер фазы от 1 до m. Выходными являются полюсы 101 для напряжения первой фазы, 102 для напряжения второй фазы, 103 для напряжения третьей фазы.Schematic diagram of the switching unit for a three-phase source m = 3 for the case when the number of time intervals n in the period T is 12 is shown in the figure of FIG. 6. In the circuit diagram, the input poles from which the control pulses for opening the electronic keys are supplied are the
III.5 Блок питанияIII.5 Power Supply
Блок питания 16 предназначен для питания генератора многофазной системы ЭДС при помощи малогабаритных однотипных источников постоянного напряжения с одинаковыми значениями напряжения. Это могут быть гальванические источники питания видов R, LR, SR, CR классов D, С, AA, AAA, РР3, аккумуляторные или конденсаторные батареи с одинаковыми напряжениями каждого элемента. На рисунке фиг. 7 показана принципиальная схема блока питания для n=12? М=3. Блок питания посредством полюсов 111, 112, 113, 114, 115, 116 подключается к блоку коммутации. Источники питания 181…18n/4 положительной полярности подключаются между собой последовательно. Для n=12 это источники 181, 182, 183. Источники отрицательной полярности 18n/4+1…18n/2 соединяются последовательно. Для n=12 это источники 184, 185, 186. К полюсу 111 подключается один источник питания с напряжением Е1=Е, к полюсу 112 подключаются два последовательно соединенных источника так, что их напряжение равно Е2=2Е1, к полюсу 113, подключаются три последовательно соединенных источника с напряжением каждого источника Е1, их общее напряжение равно Е3=3E1. К полюсу 114 подключается источник питания с напряжением Е4=-Е, к полюсу 115 подключаются два последовательно соединенных источника с напряжением каждого источника - Е, их общее напряжение E5=-2E1, к полюсу 116 подключаются три последовательно соединенных источника с напряжением каждого - Е, их общее напряжение равно Е6=-3Е. Это позволяет получить напряжения, кратные напряжению одного источника Е. Последовательность источников с этими значениями напряжений позволяет аппроксимировать синусоидальные напряжения фаз. В таблице 1 записаны значения напряжений импульсных источников для числа временных интервалов n=12 и числа фаз m=3.The
III.6 ТрансформаторIII.6 Transformer
Трансформатор 17 применяется для приведения уровней выходных напряжений к требуемым величинам. Могут применяться m однофазных трансформаторов, либо один многофазный трансформатор. На рисунке фиг. 8 показаны две возможные схемы реализации выходного трехфазного трансформатора. На рисунке фиг. 8а показан трехфазный трансформатор, реализованный при помощи трех однофазных трансформаторов. На рисунке фиг. 8б показан один трехфазный трансформатор, три пары входных и выходных катушек трансформатора располагаются на трех стержнях магнитопровода. Это могут быть стандартные трансформаторы, параметры которых близки к требуемым, либо специально сконструированные трансформаторы. Параметры трансформатора (коэффициент трансформации, к.п.д., величины входного и выходного напряжения) задаются в каждом случае исходя из технических характеристик устройства. Полюсами 101…10m трансформатор подключается к одноименным полюсам блока коммутации, полюсы 121…12m являются выходными полюсами устройства. При помощи этих полюсов снимаются переменные напряжения фаз трансформатора. К ним подключается нагрузка многофазного источника ЭДС.A transformer 17 is used to bring the output voltage levels to the required values. M single-phase transformers or one multi-phase transformer can be used. In the figure of FIG. Figure 8 shows two possible implementation schemes of an output three-phase transformer. In the figure of FIG. 8a shows a three-phase transformer implemented using three single-phase transformers. In the figure of FIG. 8b shows one three-phase transformer, three pairs of input and output coils of the transformer are located on the three rods of the magnetic circuit. These can be standard transformers, the parameters of which are close to those required, or specially designed transformers. The parameters of the transformer (transformation coefficient, efficiency, input and output voltage values) are set in each case based on the technical characteristics of the device. With
IV. Краткое описание чертежейIV. Brief Description of the Drawings
Фиг. 1 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функцийFIG. 1 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions
Фиг. 2 Структурная схема устройстваFIG. 2 Block diagram of the device
Фиг. 3 Структурная схема с указанием внешних полюсовFIG. 3 Block diagram showing the external poles
Фиг. 4 Графики управляющих импульсовFIG. 4 Charts of control pulses
Фиг. 5 Принципиальная схема блока управленияFIG. 5 Schematic diagram of the control unit
Фиг. 6 Принципиальная схема блока коммутации для трехфазного источника m=3, n=12FIG. 6 Schematic diagram of the switching unit for a three-phase source m = 3, n = 12
Фиг. 7 Принципиальная схема блока питания для n=12FIG. 7 Schematic diagram of the power supply for n = 12
Фиг. 8 Принципиальная схема выходного трансформатораFIG. 8 Schematic diagram of the output transformer
V. Осуществление изобретенияV. The implementation of the invention
Описание работы устройства. В исходном состоянии на регистре 5 по входу 13 записан код числа временных интервалов n. На это число интервалов разбивается период синусоидальной функции Т при аппроксимации синусоидальной функции последовательностью импульсных функций. На счетчике 3 хранится код нуля (вход сброса в ноль на счетчике 3 на фиг. 5 не показан). Работа устройства начинается после подачи пускового сигнала по входу 6 логического элемента И 2. После подачи пускового сигнала импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 1 через открытый элемент И 2 начинают поступать на вход счетчика 3. Код с выхода счетчика 3 поступает на вход дешифратора 7. На выходе дешифратора появляется единичный сигнал только на одном из n его выходов. Единичный сигнал на i-ом (i=1…n) выходе дешифратора 7 подается на вход блока коммутации посредством одного из полюсов 8i, который подсоединен к управляющим электродам управляемых ключей 9p, r, s, где p - номер временного интервала от 1 до 12, r - номер источника питания, s - номер фазы от 1 до m. Входы управляемых ключей подключаются полюсами 11i, i=1…n/2, к источникам напряжения E1…En/2, а выходы ключей 9p, r, s 12i,j,p к выходным полюсам блока коммутации 101…10m. В каждый временной интервал к каждому выходному полюсу блока коммутации 101…10m подключается только один источник постоянного напряжения из набора E1…En/2. Значения напряжений источников равны E1=E, Е2=2Е, Е3=3Е, Е4=-Е, Е5=-Е2=-2Е, Е6=-Е3=-3Е. На принципиальной схеме блока коммутации рисунок фиг. 6 показаны коммутации для трехфазного источника ЭДС, когда число временных интервалов на периоде Т равно n=12. Согласно табл. 1, в первый интервал времени к полюсу 101 (фаза 1) подключается источник ЭДС E1=E, к полюсу 102 (вторая фаза) подключается источник ЭДС Е2=2Е, к полюсу 103 (третья фаза) подключается источник Е6=-Е3=-3Е. Для других интервалов от 2 до 12 коммутации определяются аналогично. Для получения напряжений Е2 и Е3 используется последовательно соединение одинаковых по величине напряжения источников с напряжением Е. Это показано на рисунке фиг. 7. Напряжение Е4 снимается с источника ЭДС с величиной напряжения Е при его инверсном включении, т.е. Е4=-Е. Напряжения Е5 и Е6 получаются в результате последовательного соединения инверсно включенных источников с напряжением Е. В результате Е4=-Е, Е5=-2Е, Е6=-3Е. Это показано на рисунке фиг. 7.Description of the operation of the device. In the initial state, a code of the number of time intervals n is recorded on the
Подключение источников питания 181…18n/2 с напряжениями E1…En/2 к выходным полюсам блока коммутации 101…10m осуществляется при помощи управляемых электронных ключей. Сигналы, управляющие на момент времени TI=T/n открытым состоянием ключа, поступают с выхода дешифратора блока управления посредством полюсов 81…8n. Блоком управления задается очередность следования управляющих импульсов. За управляющим импульсом от формирователя импульсов 8j, j=1…n следует управляющий импульс от формирователя импульсов 8j+1, пока j+1 не станет равным n. После прекращения действия импульса с выхода 8n включается импульс 81. При этом текущее значение счетчика числа импульсов 3 совпадет с заданным при помощи входа 13 числом n, счетчик обнуляется и процесс повторяется.Connection of power supplies 18 1 ... 18 n / 2 with voltages E 1 ... E n / 2 to the output poles of the switching
Напряжения фаз, снимаемые с полюсов 101…10m, поступают на вход многофазного трансформатора. Многофазный трансформатор может быть выполнен в виде m однофазных трансформаторов, рисунок фиг. 8а, либо в виде одного многофазного трансформатора, первичные и вторичные катушки фаз которого располагаются на m стержнях многофазного трансформатора, рисунок фиг. 8б. Напряжения с вторичных (выходных) катушек трансформатора посредством полюсов 121…12m поступают к многофазной нагрузке.The phase voltages removed from the poles of 10 1 ... 10 m , are fed to the input of the multiphase transformer. A multiphase transformer can be made in the form of m single-phase transformers, the figure of FIG. 8a, or in the form of a single multiphase transformer, the primary and secondary phase coils of which are located on m rods of the multiphase transformer, the figure of FIG. 8b. Voltages from the secondary (output) coils of the transformer through the
VI. ЛитератураVI. Literature
1. Патент №2016127384, МПК Н05В 1/00, 2017. Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС1. Patent No. 2016127384,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136731A RU2671539C1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Multi-phase emf system generator for mobile devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136731A RU2671539C1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Multi-phase emf system generator for mobile devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2671539C1 true RU2671539C1 (en) | 2018-11-01 |
Family
ID=64103107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017136731A RU2671539C1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Multi-phase emf system generator for mobile devices |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2671539C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2695589C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-07-24 | Леонид Петрович Гаврилов | Device for generation and wireless transmission of multi-phase system of voltages by means of lasers |
RU2705420C1 (en) * | 2019-03-18 | 2019-11-07 | Леонид Петрович Гаврилов | Multiphase emf generator with mechanical switching |
RU2734725C1 (en) * | 2020-06-01 | 2020-10-22 | Леонид Петрович Гаврилов | Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu |
RU2753765C1 (en) * | 2020-11-27 | 2021-08-23 | Леонид Петрович Гаврилов | Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy |
RU2786519C1 (en) * | 2022-01-12 | 2022-12-21 | Леонид Петрович Гаврилов | Cyclotron resonant microwave oscillation converter with multiple controlled outputs |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU217740A1 (en) * | Г. В. Рощин | METHOD OF FORMING A HARMONIC SIGNAL | ||
DE2831734B2 (en) * | 1978-06-26 | 1980-04-17 | Lgz Landis & Gyr Zug Ag, Zug (Schweiz) | Signal generator for generating sinusoidal output signals with a predetermined mutual phase position |
SU1193763A1 (en) * | 1983-09-26 | 1985-11-23 | Минский радиотехнический институт | Digital sine signal generator |
RU2259629C2 (en) * | 2003-06-19 | 2005-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский энергетический институт (технический университет) (ГОУВПО "МЭИ (ТУ") | Harmonic signal shaping device (alternatives) |
RU2633662C1 (en) * | 2016-07-07 | 2017-10-16 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of emf polyphase system |
-
2017
- 2017-10-18 RU RU2017136731A patent/RU2671539C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU217740A1 (en) * | Г. В. Рощин | METHOD OF FORMING A HARMONIC SIGNAL | ||
DE2831734B2 (en) * | 1978-06-26 | 1980-04-17 | Lgz Landis & Gyr Zug Ag, Zug (Schweiz) | Signal generator for generating sinusoidal output signals with a predetermined mutual phase position |
SU1193763A1 (en) * | 1983-09-26 | 1985-11-23 | Минский радиотехнический институт | Digital sine signal generator |
RU2259629C2 (en) * | 2003-06-19 | 2005-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский энергетический институт (технический университет) (ГОУВПО "МЭИ (ТУ") | Harmonic signal shaping device (alternatives) |
RU2633662C1 (en) * | 2016-07-07 | 2017-10-16 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of emf polyphase system |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2695589C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-07-24 | Леонид Петрович Гаврилов | Device for generation and wireless transmission of multi-phase system of voltages by means of lasers |
RU2705420C1 (en) * | 2019-03-18 | 2019-11-07 | Леонид Петрович Гаврилов | Multiphase emf generator with mechanical switching |
RU2734725C1 (en) * | 2020-06-01 | 2020-10-22 | Леонид Петрович Гаврилов | Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu |
RU2753765C1 (en) * | 2020-11-27 | 2021-08-23 | Леонид Петрович Гаврилов | Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy |
RU2786519C1 (en) * | 2022-01-12 | 2022-12-21 | Леонид Петрович Гаврилов | Cyclotron resonant microwave oscillation converter with multiple controlled outputs |
RU2793200C1 (en) * | 2022-03-10 | 2023-03-30 | Леонид Петрович Гаврилов | Four-phase pulse generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2671539C1 (en) | Multi-phase emf system generator for mobile devices | |
Wang et al. | Novel cascaded switched-diode multilevel inverter for renewable energy integration | |
Nair et al. | Generation of higher number of voltage levels by stacking inverters of lower multilevel structures with low voltage devices for drives | |
RU2633662C1 (en) | Generator of emf polyphase system | |
Wu et al. | Single phase three-level power factor correction circuit with passive lossless snubber | |
Kotb et al. | Simplified sinusoidal pulse width modulation for cascaded half-bridge multilevel inverter | |
Pattanaik et al. | Cascaded H-Bridge Seven Level Inverter using Carrier Phase Shifted PWM with Reduced DC sources | |
RU2681347C1 (en) | Generator of multi-phase emf system with reduced twice power tongs | |
Patra et al. | A new modular multilevel converter topology with reduced number of power electronic components | |
Ganesan et al. | Novel 11-level multi-level inverter | |
RU2735021C1 (en) | Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant | |
Davis et al. | Enhanced floating capacitor voltage balancing schemes for single-source seven-level inverters with capacitor fed H-bridge units | |
RU2734725C1 (en) | Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu | |
RU2684486C1 (en) | Generator of multiphase system of emf using a block of diodes for cutting twice number of power switches | |
Hidayat et al. | Single-Phase DC-AC Inverter with Transformer and Transformerless and Low Power Dissipation Filter for Photovoltaic-Based Home-Scale Electric Power System | |
Patra et al. | A new series connected switched sources based multilevel inverter topology with reduced device count | |
Elanangai | Multi-level inverter using a single DC voltage source connected in parallel with capacitors connected in series | |
RU2682987C1 (en) | Cardiopulse generator | |
KJ et al. | A generalized space vector modulation scheme based on a switch matrix for cascaded H-bridge multilevel inverters | |
RU2744947C1 (en) | Electromagnetic generator using solar panels | |
RU2206166C2 (en) | Storage battery charging device | |
Debnath et al. | A generalized multilevel inverter with extended linear modulation range and instantaneously balanced DC-link series capacitors for an induction motor drive | |
RU2793200C1 (en) | Four-phase pulse generator | |
RU2761183C1 (en) | Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant | |
RU2790645C1 (en) | Six-phase pulse generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201019 |