Статический удвоитель частоты

Статический удвоитель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Рес убл

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5I)M. Кл. (22)Заявлено 26.05.80 (2l) 2929838/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Н 02 H 5/16 ееаудерстеснный комитет

СССР ню делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.02.82. Ьк1ллетень J% 5 .

Дата опубликования описания 1 0 . 02 . 82 (53) УДК 621.

° 314.26 (088.8) (72) Автор изобретения

С. Л. Воронков,ф, 4Njgg . Ф Ъ меч ;ВHgv»

Могилевский. машиностроительный институт

3 (71) Заявитель (54) СТАТИЧЕСКИ" УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразованию переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты с применением полупроводниковых триодов и может быть использовано в устройствах автоматики и телемеханики

Известен статический удвоитель частоты, содержащий подключенные к источникам переменного тока, напряжения которых сдвинуты по,фазе на

90 эл. град. относительно друг друга, два выпрямительных моста, выполненные на диодах, при этом минусы выпрямителей соединены непосредственно, а плесы подключаются на нагрузку через фильтры, разделяющие постоянную и переменную составляющие выходного тока (11.

Недостатком известного устройства является низкий КПД,кторый объясняется потерями энергии в реакторах (или резисторах), по которым прохо"

2 нит постоянная составляющая выходНого тока

Наиболее близким к предлагаемому является статический удвоитель частоты, содержащий два выпрямителя, 5 выполненных каждый на транзисторах и трансформаторе по двухполупериодной схеме с нулевой точкой, причем первичные обмотки трансформаторов сое)1инены последовательно и подключены к выводаи для подключения трехфазного источника питания, а последовательно со вторичными обмотками трансформатора первого выпрямителя соединены дополнительные вторичные т3 обмотки трансформатора второго выпрямителя 1.21

Недостатками этого устройства являются низкий КПД и значительное

20 отличие формы выходного напряжения от синусоидальной. Оба недостатка объясняются тем фактором,что при по: следовательном согласном соединении выпоямит©лей через нагрузку проходит

149

3 904 пульсирующий ток одного направления.

Полезно используется только переменная составляющая этого тока, а постоянная составляющая вызывает нагрев нагрузки и выпрямителей, Цель изобретения - увеличение КПД и улучшение формы выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в статическом удвоителе частоты, содержащем два выпрямителя, выполненных каждый на транзисторах и трансформаторе по двухполупериодной схеме с нулевой точкой, причем первичные обмотки трансформаторов сое- . динены последовательно и подключены к выводам для подключения трахфазного источника питания, а последовательно со вторичными обмотками трансформатора первого выпрямителя соединены дополнительные вторичные обмотки трансформатора второго выпрямителя, минусы выпрямителей обьединены, а мх плюсы соединены с выводами для подключения нагрузки через токоограничивающее устройство.

Благодаря тому, что плюсы выпрямителей подключаются на нагрузку через токоограничивающее устройство, обеспечивается надежная работа тран.зисторов при использовании свойства обратимости.

На фиг. 1 изображена принципиаль ная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - графики напряжений на элементах схемы.

Устройство содержит два выпрямителя 1 и 2, выполненные по двухполупериодной схеме выпрямления с нулевой точкой на транзисторах 3-6 и трансформаторах 7 и 8, минусы выпрямителей "; и 2 соединены непосредственно, а плюсы подключаются на нагрузку 9 через токоограничивающее устройство

10, в качестве которого использован трансформатор с большим индуктивным сопротивлением рассеяния.

Выпрямители 1 и 2 запитываются от трехфазной сети, напряжение между фазами которой сдвинуто на

120 эл. град.. Для получения сдвига в 90 эл. град. на сердечник транс. форматора 8 намотаны дополнительные вторичные обмотки, которые соединены последовательно со вторичными обмотками трансформатора 7.

Резисторы ll -14, включенные последовательно с переходами эмиттер5 о

15 о

25 зо

З5 ю

50 база транзисторов 3-6 и вторичными обмотками трансформаторов 7 и 8, обеспечивают режим насыщения транзисторов в открытом состоянии.

В основу работы статического удвоителя частоты положено использование явления, называемого обратимостью триода. Сущность явления заключается в том, что переход коллекторэмиттер транзистора обладает способностью пропускать ток в любом направлении при отрицательном потенциале базы относительно эмиттера.

Статический удвоитель работает следующим образом.

Для получения входных напряжений, сдвинутых по фазе на 90 эл.град., применено фазосдвигающее устройство на трансформаторах 7 и 8, первичные обмотки которых подключены к двум фазам трехфазного напряжения.

Если вектор 0 равен по амплитуде

0,5 U, то угол сдвига между вектором U, который равен геометрической сумме векторов U и U и вектором 0 соответствует 90 эл. град.

Эти напряжения, равные по амплигуде и сдвинутые одно относительно другого на 90 эл. град., поступают на входы транзисторов 3-6, которые работают в режиме ключа. Выходные напряжения выпрямителей 1 и 2 графически можно представить в виде двух пульсирующих напряжений постоянного . тока Us и 0ь, сДвинУтых по фазе на

90 эл. град.

Благодаря тому, что минусы выпрямителей 1 и 2 соединены непосредственно, выходное напряжение статического удвоителя частоты U представт ляет собой разность выходных пульсирующих напряжений выпрямителей и 2.

Разность двух пульсирующих напряжений представляет собой напряжение удвоенной частоты по отношению к частоте источника питания выпрямителей 1 и 2. Форма напряжения близка к синусоиде.

Реализовать вычитание двух пульсирующих напряжений Uq и 0ь при сохранении высокого КПД статического удвоителя частоты практически осуществимо при условии, что внутреннее сопротивление выпрямителей и

2 изменяется в небольших пределах при изменении направления (полярности) выходного тока.

Формула изобретения

Статический удвоитель частоты, содержащий два выпрямителя, выполненных каждый на транзисторах и трансФорматоре по двухполупериодной схеме с.нулевой точкой, причем первичные обмотки трансформаторов соединены последовательно и подключены к выводам для подключения трехфазного источника питания, а последовательно со вторичными обмотками трансформатора первого выпрямителя соединены дополнительные вторичные обмотки трансформатора второго выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и улучшения формы выходного напряжения, минусы выпрямителей объединены,. а их плюсы соединены с выводами для подключения нагрузки через токоограничивающее устройство.

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 145929, кл. H 02 И 5/16, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

» 453777, кл. H 02 M 5/16, 1974.

5 904149

8 выпрямителях 1 и 2, выполненных на транзисторах 3-6, выполняется указанное выше условие, так как транзисторы обладают свойством обратимости ° 5

Однако надежная работа серийно выпускаемых транзисторов в режимах, когда ток через переход коллекторэмиттер изменяет направление, может быть обеспечена при сусловии ограни- 10 чения тока нагрузки 9.. Последнее достигается с помощью токоограничивающего устройства 10, выполненного на трансформаторе с большим индуктивным сопротивлением рассеяния. 15

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными устройствами дает расчетное увеличение

КПД статического удвоителя частоты на 2/y . Эта величина составляет до- 20 лю потерь постоянной составляющей в кривой выходного тока двухполупериодной схемы выпрямления с нулевой точкой. Фактическое увеличение КПД удвоителя несколько ниже, так как 25 имеют место потери в транзисторах, цепях управления транзисторами и трансформаторах.