Делитель частоты в два раза для индуктивной нагрузки

Делитель частоты в два раза для индуктивной нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(«)738067

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВК ЕТЕЛЬСТВУ (6f ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010877 (21) 2510599/24-07 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки Нов

Н 02 М 5/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 300580, Бюллетень ((о 20

Дата опубликования описания 300580 (53) УДК621. 314, .263 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Федий и A ..В. Козлов

Институт электродинамики АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В ДВА РАЗА

ДЛЯ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к вентильным преобразователям, выходная частота которых равна половине частоты питаю- щей сети.

Изобретение может быть использовано для разработки средств повышения качества электрической энергии в одно(о и многофазных сетях стабильной или. изменяющейся частоты с нелинейными (в т.ч. вентильными) нагрузками, в кривой потребляемого тока которых имеет место постоянная или низкочастотная составляющая (например, 15 тиристорные регуляторы, дуговые печи, однофаэная сварка, электротехнологические источники асимметричного тока и др.) .

Известны делители частоты в два

Раза (1), (2) и (3) .

Недостатками делит ел ей, принцип действия которых основан на явлении автопараметрического резонанса, явля-25 ются сложность конструкции многообмоточной электромагHHTHoA системы трансформатора, использование дополнительного источника. постоянного тока, применение филь тров, н есин у соидальн ая форма кривых тока и напряжения, большие веса и габариты.

Более совершенным является делитель частоты в целое чйсло раэ, содержащий трансформатор с двумя вторичными рабочими обмотками, и управляемые ключи переменного тока (3) . К недостаткам данного делителя относится высокое содержание гармоник в кривой входного тока, невозможность получения постоянной составляющей во входном токе, регулируемой по величине и знаку;

Иэ известных устройств наиболее близким по технической сущности является делитель частоты в два раза, содержащий. трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, управляемые ключи переменного тока, синхронизатор и формирователь импульсов управления, причем одна из вторичных обмоток выполнена со средним отводом, соединенным с одним из выходных выводов, а каждый из ее крайних выводов подключен через соответствующий управляемый ключ переменного то:а к другому выходному выводу, выводы второй вторичной обмотки связаны со r õoäîì синхронизатбра, к выходу кото1сго

738067

40 подключен формирователь импульсов управления, и каждый иэ выходов последнего подключен к цепи управленйя соответствующего из указанных управляемых ключей (1).

Недостатком данного устройства является жесткая синхронизация фазы импульсов управления с фазой напряжения питающей сети, При таком управлении делитель частоты не может быть использован для генерирования в сеть постоянной составляющей тока, регулируемой по величине и знаку.

Целью настоящего изобретения является получение во входном токе делителя постоянной составляющей тока, регулируемой по величине и знаку.

Укаэанная цель достигается тем, что в делителе частоты в два раза для индуктивной нагрузки, содержащем трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, управляемые . ключи переменного тока, синхронизатор и формирователь импульсов управления, причем одна из вторичных обмоток выполнена со средним отводом, соединенным с одним из выходных выводов, а каждый из ее крайних выводов подключен через соответствующий управляемый ключ переменного тока к другому выходному выводу, выводы второй вторичной обмотки связаны со входом синхронизатора, к выходу которого подключен формирователь импульсов управления, а каждый из выходов последнего подключен к цепи управления соответствующего из указанных управляемых ключей — вторая вторичная обмотка -рансформатора соединена с синхронизатором через дополнительно введенное фазосдвигающее устройство.

На фиг.l приведена схема делителя частоты в два раза; на фиг.2, 3 показаны временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу устройства.

Делитель частоты в два раза (фиг,1) содержит трансформатор с первичной 1-и двумя вторичными обмотками 2 и 3; средний отвод первой вторичной обмотки 2 соединен с индуктивной нагрузкой (например, реактором) 4 другой конец нагрузки 4 через управ-, ляемые ключи переменного тока с естественной коммутацией 5 соединен с крайними выводами той же обмотки; выводы другой вторичной обмотки 3 подключены к фазосдвигающему устройству б, соединенному со входом синхронизатора 7, который связан с формирователем импульсов управления

8, выходы которого соединены с цепями управления ключей 5.

Делитель частоты в два раза рабо тает следующим образом. При подключении трансформатора к сети с частотой иь на вторичной обмотке 2 появ.ляются напряжения U„ U равйые по величине и сдвинутые относительно средней точки на 180 эл.град (фиг..2,а).

Переменное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки 3, сдвигается с помощью фаэосдвигающего устройства б на угол В относительно напряжения U (фиг.2,6) . Синхронизатор

7 формирует импульсы управления с частотой 0U, жестко привязанные к фазе напряжения фазосдвигающего устройства б, частота которых затем делится пополам с помощью формирователя импульсов 8 (фиг.2,в) . Далее импульсы управления поступают на управляющие электроды ключей 5. При включении верхнего ключа к реактору будет

15 прикладываться напряжение U обмотки

2, нижнего — напряжение Б, Таким образом, кривая напряжения на реакторе формируется из отрезков напряжений U, U, при этом в реакторе протекает несинусоидальный ток с частотой в два раза ниже частоты сети (фиг.2,г) .

На фиг. 3 приведены диаграммы входных тока и напряжения (при угле

9 = + 30 эл. гРац) . Как видим, в кривой входного тока делителя имеет место постоянная составляющая. Регулируя величину фазового сдвига от 0 до 180 эл.град., можно плавно регулировать (от нуля до максимума) величину, а также изменять полярность постоянной составляющей тока.

Кривая входного тока делителя частоты на два, нагруженного на реактор, описывается следующим выражением (эа начало отсчета принят момент времени), когда напряжение сети проходит через нуль) где i — мгновенное значение потребляемого тока;

U а- соответственно амплитудное

Ф значение и угловая частота

45 питающей сети; индуктивность реактора;

8 — начальная фаза импульсов управления, Из приведенного уравнения следует, что в кривой входного (сетевого) тока содержится постоянная составляющая (= †со и переменная составляцв

ll у(, «цт

55 ющая = — со @А, которая не зависит

1 JUL от величины угла 8 . Высшие гармоники в сетевом токе отсутствуют.

Изменяя дискретно фазу импульсов управления, можно получить во входном токе делителя низкочастотную составляющую. Поскольку изменения фазы из-за неполной управляемости ключей (THpHcTopoB симисторов и т.п.) могут происходить не чаще одно;го раза за период питающего напря738067 жения, то низкочастотная составляющая будет представлять собой прямо- угольно-ступенчатую кривую тока, с длительностью каждой ступени, равной периоду питающего напряжения. Естественно, чем больше количество ступенек тока, тем точнее и с меньшим количеством дополнительных гармоник можно осуществить аппроксимацию низкочастотной составляющей.С другой стороны, благодаря формированию этого тока из отдельных ступенек не требуется установки каких-либо силовых устройств, обеспечивающих регулировки по фазе низкочастотной составляющей,что . необходимо, например, в случае исполь- 15 эования данного устройства для компенсации низкочастотной составляющей .в токе различных потребителей.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить качество электрической энергии, в частности, в системах электроснабжения с мощными нелинейными одно- и многофазными нагрузками,путем компенсации постоянной и (или) низкочастотной составляющих в кривой сетевого тока g5 этих нагрузок.Это позволит, например, исключить подмагничивание сило-. вых трансформаторов и, как следствие, устранить генерирование в сеть четных гармоник тока с первичной сторо- Зп ны трансформатора.

Формула изобретения делитель частоты в два раза для индуктивной нагрузки, содержащий трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, управляемые ключи переменного тока, синхронизатор и формирователь импульсов управления, причем одна из вторичных обмоток выполнена со средним отводом, соединеннйм с одним из выходных выводов, а каждый иэ ее крайних выводов подключен через соответствующий, управляемый ключ переменного тока к другому выходному выводу, выводы второй вторичной обмотки связаны со входом синхронизатора, к выходу которого подключен формирователь импульсов управления, а каждый из выходов последнего подключен к цепи управления соответствующего из укаэанных управляемых ключей, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения во входном токе постоянной составляющей, регулируемой по вепичине и знаку, вторая вторичная об отка трансформатора соединена с синхронизатором через дополнительно введенное фазосдвигающее устройство.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 93718854,кл.321-69, 1973.

2. Бадмас A.М. и др. Ферромагнитные делители частоты, М.-Л., Энер- гия, 1967, 3. Патент Японии Р 48-44971, кл. Н 02 N 5/26, 1972.