Генератор трифазних синусоїдальних сигналів

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для получения плавной независимой регулировки частоты, амплитуд и фаз выходного напряжения. Известно несколько типов генераторов трехфазных синусоидальных сигналов. Наиболее известны из них, во-первых, регулирующие амплитуду и частоту вы ходного напряжения по определенным зависимостям и, во-вторых, регулирующие амплитуду и/или частоту и фазу. Однако часто возникает потребность в реализации зависимостей законов управления, основанных на раздельном независимом управлении амплитуды, частоты и фазы выходного напряжения, и, кроме этого, раздельном независимом управлении амплитудами и фазами каждого выходного напряжения генератора трехфазных синусоидальных сигналов. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (А.с. СССР №1543534, кл. H03B27/00, 1990) цифровой генератор трехфазных синусоидальных сигналов, который позволяет работать в одном из четырех режимах: регулирование частоты при постоянной его амплитуде, регулирование амплитуды при постоянной частоте, регулирование фазы при постоянной частоте, регулирование фазы и амплитуды при постоянной частоте, а также во втором, третьем и четвертом режимах регулирование и частоты, устройство содержит блок управления, генератор переменной частоты, реверсивный счетчик, два блока постоянного запоминания, четыре цифроаналоговых преобразователя, семь сумматоров, два управляемых источника опорного напряжения, блок коррекции амплитуды, два инвертора. Однако такой цифровой генератор трехфазных синусоидальных сигналов не позволяет раздельное регулирование амплитудами и фазами трех выходных напряжений и их частотой. В основу настоящего изобретения положена задача создать генератор трехфазных синусоидальных сигналов, который позволяет обеспечить независимое регулирование амплитудами и фазами трех выходных напряжений и их частотой. Поставленная задача достигается тем, что в заявленном генераторе трехфазных синусоидальных сигналов блок формирования и задания частоты выходного напряжения, состоящего из генератора управляющего напряжения, формирователя адреса, постоянных запоминающих устройств, ЦАП, определителя знака сигнала задания на частоту, переключателя фаз, вырабатывает три синусоидальных сигнала, заданной частоты и сдвинуты х на 120°, которые подаются на блоки регулирования фаз, состоящих из шести сумматоров, трех перемножающих устройств, трех устройств деления, возведения в квадрат и извлечения квадратного корня, которые регулируют, на основе сигналов задания на фазу и сигналов, опережающих их на 120°, раздельно фазы выходных напряжений, которые подаются на блоки регулирования амплитуд, состоящи х и х перемножителей, производящие умножение каждой синусоиды на сигнал задания на амплитуду фазы и регулирующие раздельно амплитуды трех вы ходных напряжений. На чертеже (фиг.) представлена блок-схема предлагаемого генератора трехфазных синусоидальных сигналов. Генератор трехфазных синусоидальных сигналов содержит блок формирования и задания частоты 1, состоящий из генератора управляющего напряжения 2, формирователя адреса 3, постоянных запоминающих устройств 4 6, ЦАП 7 - 9, определителя знака сигнала задания на частоту 10, переключателя фаз 11, три блока регулирования фаз 12 - 14, состоящих из сумматоров с двумя входами 15 - 17, перемножающих устройств 18 - 20, устройств деления 21 - 23, устройств возведения в квадрат 24 - 26, сумматоров с тремя входами 27 - 29, устройств извлечения квадратного корня 30 - 32, три блока регулирования амплитуд 33 - 35, состоящих из перемножающих устройств 36 - 38. Устройство работает следующим образам. Выходной сигнал на задание частоты Uзч подается через генератор управляющего напряжения 2 на формирователь адреса 3, который вырабатывает последовательность адресов, и через определитель знака сигнала задания на частоту 10 на переключатель фаз 11, который переключает выходы ЦАП 8, 9 на входы перемножающих устройств 16, 17 или 17, 16 (при положительном знаке соединяет выходы ЦАП 8, 9 с входами перемножающих устройств 16, 17 соответственно, а при отрицательном - с 17, 16 соответственно), что позволяет менять направление движения суммарного вектора трех выходных фаз с направления по часовой стрелке на направление против часовой стрелки. Сигнал с формирователя адресов 3 преобразуется посредством постоянных запоминающихся устройств 4 - 6, в которых "прошиты" три синусоидальные последовательности, сдвинутые относительно друг друга на 120°, и ЦАП 7 - 9, в которых преобразуются цифровые синусоидальные последовательности в аналоговые синусоидальные сигналы. Выходные сигналы U1, U2, U3 блока формирования и задания частоты 1, имеющих вид подаются на первые входы сумматоров 15 - 17 блоков регулирования фаз 12 - 14, вторые входы которых соединены с выходами перемножающих устройств 18 - 20, первые, вторые входы перемножающих устройств подключены к выходам U3, U1, U2, опережающих входные сигналы на блоки регулирования фаз 12 - 14 (сумматоры 15 17) на 120°, сигналам задания на фазы U ЗФA, UЗФB UЗФC соответственно. Таким образом, при сложении на сумматорах 15 - 17 синусоидальных сигналов U1, U2, U3 и синусоидальных сигналов UЗФA, UЗФB UЗФC соответственно, при амплитудных значениях синусоидальных сигналов U1, U2, U3 равных U1m = U2m = U 3m = 1, имеют место результирующие синусоидальные сигналы вида где аналогично для двух др уги х фаз согласно следующего общего правила сложения синусоидальных сигналов при n = 2 Видно, что каналы регулирования фаз зависят от сигналов задания на амплитуды фаз UЗФA, UЗФB UЗФC. Такое влияние устраняется, т.е. реализовывается независимое регулирование фаз, делением сигналов x1, x2 , x3 на значения A1, A2 , A3 соответственно, что осуществлено подачей на первые входы устройств деления 21 - 23 сигналов x1 , x2 , x3, а на вторые - A1, A2, A3 . Сигналы A1 , A2, A3 получаются путем подачи сигналов задания на фазы UЗФA, UЗФB, UЗФC на устройства возведения в квадрат 24 - 26 (могут быть реализованы на основе устройств перемножения как показано на фиг.1) и при соединения их выходов к первым входам сумматоров 27 - 29, на вторые входы которых подаются сигналы UЗФA, UЗФB, UЗФC, на третьи - сигналы соответствующие амплитудным значениям сигналов U1, U2, U3, которые в общем случае U1m = U2m = U3m = 1В. Извлечения квадратных корней из сумм таких сигналов осуществлены соединением выходов сумматоров 27 - 29 с входами устройств извлечения квадратного корня 30 - 32 и представляют собой сигналы A1, A2, A3. При этом независимое регулирование фаз выходных напряжений сигналами UЗФA, UЗФB, UЗФC осуществляется в диапазоне от 0° до 120°. Выходные сигналы y1, y2, y3 блоков регулирования фаз 12 - 14 соединены с входами блоков регулирования амплитуд 33 - 35, содержащих перемножающие устройства 36 - 38, на первые входы которых подаются сигналы y1, y2 , y3 , а на вторые сигналы задания амплитуд U ЗАA, UЗАB, UЗАC вы ходных напряжений соответственно. Выходные сигналы UA, UB, UC перемножающих устройств 36 - 38 являются выходными сигналами генератора трехфазных синусоидальных сигналов и имеют вид причем регулирование частоты, амплитуд и фаз осуществляется независимо, а фазы и амплитуды каждой фазы выходного напряжения. При смене знака сигнала задания на частоту UЗЧ вместо сигналов U2, U3 на сумматоры 16, 17, UЗФB, UЗФC на блоки регулирования фаз 12, 14, UЗАB, UЗАC на перемножающие устройства 37, 38 блоков регулирования амплитуд 34, 35, подаются соответственно сигналы U3, U2, UЗФC, UЗАC, UЗАB, а выходные сигналы UB, UC генератора трехфазных гармонических сигналов представляют собой сигналы UC, UB. Таким образом, выходные сигналы UA, UB, UC генератора трехфазных синусоидальных сигналов имеют независимую регулировку часто ты и амплитуд и фаз каждого выходного сигнала. Такое расширение функциональных возможностей генератора трехфазных синусоидальных сигналов позволяет строить на его базе широкий класс систем управления и регулирования.