Статический удвоитель частоты

Статический удвоитель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г Гl О 5 14 1л е,еч,к» те иическая о ьмй01 е. а 1 > 6 А

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пч653698 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 17.01.77 (21) 2442567/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.0З 7 9 Бюллетень № 1 1

Дата опубликования описания 25.03.79 (51) М. Кл.

Н 02 М 5/16

Государственный комитет

СССР но долам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.. 27 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Мишин, И. В. Собор и Ю. В. Мындра

Кишиневский политехнический институт имени С. Лазо (71) Заявитель (54) СТАТИЧЕСКИЙ УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Предлагаемое изобретение относится к области статических вентильных преобразователей частоты и может быть использовано как источник питания, в частности электродвигателей повышенной частоты.

Известен статический удвоитель частоты,состоящий из двух выпрямительных мостов, подключенных соответственно к источникам переменных напряжений, смещенных по фазе относительно друг друга на 90 и фильтров на выходе, разделяющих постоянную и переменную составляющие выходного тока (1).

Удвоение частоты такого преобразователя основано на разделении постоянной и переменной составляющих выпрямленного тока двух выпрямителей.с входными напряжениями, сдвинутыми по фазе на 90, работающих на нагрузку во встречном режиме.

При этом переменные составляющие выпрямленного напряжения подаются на нагрузку через разделительные ем кости и, будучи встречными в нагрузке, проявляются в ней в виде напряжения удвоенной частоты по сравнению с частотой источников питания.

Постоянная составляющая отделяется от потребителей удвоенной частоты индивидуальным дросселем. Известно, что в таких схемах выпрямления постоянная составляющая тока в 1,5 раза превышает ток удвоенной частоты и не используется полностью в реальных потребителях, а чагце гасится на балластном сопротивлении, что снижает коэффициент полезного действия (КПД} устройства. Постоянную составляюгцую тока рекомендуется использовать для возбуждения синхронного двигателя при питании его переменной составляющей удвоенной частоты. Но при этом мощность постоянного тока используется незначительно, так как мощность возбуждения составляет лишь

1 — Зо/о от мощности переменного тока.

Известен также статический удвоитель напряжения, являющийся прототипом данного устройства, содержащий две вентильные цепочки, подключенные к выводам для имеющих общую точку источников питания, напряжения которых сдвинуты относительно друг друга на 90, причем каждая из указанных цепочек состоит из двух вентилей, а вентили одной из них включены согласнопоследовательно, выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, соединенной с указанной

653698

Формула изобретения

3 общей точкой, и включена между общими точками вентильных цепочек (2) . Однако в известном устройстве схема включения вентилей не обеспечивает компенсацию постоянной составляющей тока и потока в первич- 5 ной обмотке выходного трансформатора и ее половинах. Действие неиспользуемой постоянной составляющей снижает техникоэкономические показатели устройства: уменьшает КПД, повышает габариты и так далее.

Целью изобретения является повышение надежности, КПД и упрощение устройства за счет исключения постоянных составляющих в токе и магнитном потоке во всех элементах выходной цепи.

Il5

Эта цель достигается тем, что в статическом удвоителе частоты, содержащем две вентильные цепочки, подключенные к выводам для имек>щих общу1о точку источников питания, напряжения которых сдвинуты относительно друг друга па 90, причем каждая из указанных цепочек состоит из двух вентилей, а вентили одной из них включены согласно-последовательно, выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой. соединен ой с указанной общей точкой, и включена хежду общими точками вентильных цепочек, вентили другой цепочки включены согласно-последовательно, причем все вентили выполнены управляемыми, а угол их отпирания равен 90 . 30

На фиг. 1 представлена принципиальная схема однофазного статического удвоитсля частоты; на фиг. 2 показаны графики изменения напряжения и тока во времени удвоителя частоты при активной (фиг. 2а) и индуктивной (фиг. 2б) нагрузках.

Статический удвоитель частоты состоит из двух цепочек, каждая из которых содержит по два тиристора (соответственно 1 — 2 и 3 — 4), выходного трансформатора 5, первичная обмотка которого имеет среднюю 4о точку 6. Питание тиристоров производится через общую среднюю точку от двух источников, периодические напряжения которых сдвинуты по фазе на 90 . Нагрузка 7 включена во вторичную цепь трансформатора. угол открывания тиристоров равен 90 . 45

Работа тиристоров в последовательности

1 — 4 — 3 — 2 создает положительные волны напряжения на первичных полуобмотках трансформатора при работе тиристоров 1 и 3 от напряжения U sint и отрицательные при работе тиристоров 2 — 4 под действием напряжения U cost. Таким образом, постоянная составляющая в результирующем напряжении первичной обмотки трансформатора, а- следовательно в магнитном потоке его и ЭДС вторичной обмотки отсутствует. При активном характере выходной цепи формь. кривых тока и напряжения совпадак>т и представляют собой в полупериоде удвоенной частоты четверть волны

4 синусоиды основной частоты с той же амплитудой (фиг. 2а).

При индуктивной нагрузке отставание тока от напряжения приводит к тому, что тиристор открыт более четверти периода основной частоты (в пределе до полупериода), пока ток тиристора имеет положительное значение. При этом оказываются одновременно открытыми два однонаправленных тиристора 1 и 2 или 3 и 4, находящиеся в цепях различных источников, что обусловлено тем, что при одновременном открытии однонаправленных тиристоров токи их встречны (фиг..2б). Будучи встречными по отношению к напряжению смежной цепи, токи одной цепи разгружают по реактивной нагрузке соседнюю цепь и наоборот. Таким образом, сдвиги напряжений смежных цепей по фазе на 90 приводят к обмену реактивной энергией между полукатушками первичной обмотки трансформатора, что разгружает источники и сеть от реактивной энергии. Наложение прямой и обратной полуволн напряжения выходной частоты улучшает форму кривой напряжения удвоителя при индуктивной нагрузке (см. фиг. 2б).

Близка к синусоидальной становится и форма тока удвоенной частоты, определяемая разностью токов двухполупериодного выпрямления, сдвинутых по фазе на 90 .

Непосредственная передача энергии из сети на потребитель, обмен реактивной энергией в первичной обмотке трансформатора, отсутствие постоянной составляк>гней в токе нагрузки обеспечивают высокий КПД устройства, а естественная коммутация тиристоров, их малое количество, отсутствие дополнительных элементов (дросселей, конденсаторов, диодов реактивного тока) определяют простоту и высокую степень надежности статического удвоителя частоты.

В трехфазном исполнении синусные цепи удвоителя частоты включены на фазные напряжения сети, косинусные — на линейные напряжения, уменьшенные вЛЗ раз.

Статический удвоитель частоты, содержащий две вентильные цепочки, подключенные к выводам для имеющих общую точку источников питания, напряжения которых сдвинуты относительно друг друга на 90, причем каждая из указанных цепочек состоит из двух вентилей, а вентили одной из них включены согласно-последовательно, выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, соединенной с указанной общей точкой, и включена между общими точками вентильных цепочек, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, КПД и упрощения, вентили другой цепочки включены согласнопоследовательно, причем все вентили выпол653698

ыг. 2

Составитель Л. Устинкина

Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Тираж 856 Подписное

UHHHTIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

I I 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Д. Мепуришвили

Заказ 1303/40

5 иены управляемыми, а угол их отпирания равен 90 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 145929, кл. Н 02 М 5/16, 1961.

2. Патент США №2907944, кл. 321 — 69, 1959.