Преобразователь частоты

Преобразователь частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< н957383

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 04.12.80 (21) 3214851/24-07 с присоединением заявки М (23)Приоритет—

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 07.0$.82 (53)М. Кл.

Н 02 М 5/16

6кудврстваиЫ кюивтвт

СССР ав делам изобретений н открытнЯ (53) УДК621.314. . 263 (088. 8) (72) Автор. изобретения

Г. А. Шадрин

Научно-исследовательский институт и электромеханики при Томском институте систем управления и радиоэлект оники (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям частоты и числа фаз, и может быть использовано во вторичных источниках электропитания и других уст5 роиствах автоматики.

Известен преобразователь частоты, содержащий вентили, силовой ключ со схемой управления и нелинейный дрос- то сель на двух сердечниках с обмотками соединенными с источником питания (11, Недостатком этого устройства является его сложность. т5

Наиболее близ ким к пр едла гаемому является преобразователь частоты, содержащий удвоитель частоты, включающий вентили и дроссель насыщения на двух сердечниках с обмотками, образу- zo ющими совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления (2 ).

Недостаток устройства - несинусоидальность формы кривой выходного напряжения.

Цель изобретения - улучшение фор" мы кривой выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь частоты, содер" жащий удвоитель частоты, включающий вентили и дроссель насыщения на двух, сердечниках с обмотками, образующими, совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления, дополнительно введены - два трансформатора и вспомогательный идентичный удвоитель частоты, причем входные выводы основного и вспомогательного удвоителей частоты образуют выводы для подключения трехфазного источника питания с прямой последовательно-, стью чередования фаз и нулевой вывод, а их выходные выводы подключены к соответствующим первичным обмоткам упомянутых трансформаторов, вторич957383

3 ные обмотки которых включены параллельно и их общие точки соединения образуют выводы для подключения нагрузки.

На фиг. 1 и 2 представлены мостовая и дифференциальная (нулевая) схемы удвоителей частоты; на фиг. 3временные диаграммы, поясняющие принцип их работы.

Удвоитель частоты содержит трех- 10 фазный источник питания с фазами 13 с прямой последовательностью их чередования и нулевой вывод 4, а также основной удвоитель частоты на сердечниках 5 и 6 с обмотками 7 и 8 15 и вспомогательный на сердечниках 9 и

10 с обмотками 11 и 12

Обмотки 7, 8 и 11, 12 (в мостовой схеме - полуобмотки) совместно с вентилями 13, 14 и 15, 16 соответ ствен- щ но образуют два моста, в диагональ которых включены силовые ключи 17 и

18, соединенные со схемой управления, К выходным выводам основного и вспомогательного удвоителей частоты под- 2g ключены первичные обмотки 19 и 20 трансформаторов 21 и 22, а их вторичные обмотки 23 и 24 включены параллельно и соединены с цепью 25 нагрузки. 36

Если основной и вспомогательный удвоитель частоты выполнены па дифференциальной (нулевой) схеме, то средняя точка может быть образована например, дросселями 26 и 27, подключенными непосредственно к источнику питания.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

В результате подключения источника питания в прямой последовательности чередования фаз к основному удвоителю частоты прикладывается линейное напряжение 28 Ц»,, а к вспомогательному - фазное напряжение 29 U о которые между собой обеспечивают фазовый сдвиг на (фиг. 3). Поэтому l при идентичных схемах основного и вспомогательного удвоителей частоты процессы, протекающие в них, сдвинуты по времени на угол 90О .

При положительной полярности напряжений 28 и 29 в момент о 0 замыкается силовой ключ 18, изменение индукции 30 в сердечнике 9 задерживается и он остается насыщенным, так как в предыдущий полупериод он был насыщен. Сердечник 10 начинает намагничиваться (кривая 31). 4ерез обра4 зовавшийся контур вывод 3 — вентиль !

5 - ключ 18 - обмотка 20 - обмотка !

1 — вывод 4 начинает протекать ток и к обмотке 20 прикладывается положительная полуволна напряжения 32.

При угле коммутации с(к< †ключ 18 размыкается, напряжение 29 перераспределяется поровну между обмотками (полуобмотками) 11 и 12, сердечник 9 начинает размагничиваться, а сердечник

10 продолжает намагничиваться (на фиг. 3 - кривые 30 и 31) насыщаясь при d. = p . Угол насыщения р каждого сердечника однозначно связан с углом коммутации elк соотношением

p < = 2У -o(<. Вследствие этого при неизменной полярности напряжения 29 образуется контур протекания тока вывод 3 — полуобмотка 12 (обмотка) вторая полуобмотка 12 — вывод 4 и к обмотке 20 поикпалывается отпинатепьная полуволна напряжения 32. После изменения полярности напряжения 29 (на фиг. 1 показана s скобках) при

К = Л замыкается ключ 18, шунтируя полуобмотку 12 (обмотку) и поддерживая сердечник 10 в насыщенном состоянии. К обмотке 20 трансформатора 22 прикладывается напряжение 32 по цепи, вывод 4 — вентиль 16 - ключ 18 — обмотка 20 — полуобмотка 12 — вывод 3.

В момент oL =с(, размыкания ключа 18 напряжение 29 распределяется поровну между обмотками 11 и 12; сердечник

10 начинает размагничиваться, а сердечник 9 продолжает намагничиваться и насыщается при с(. - p>j, . Ток меняет направление, протекая теперь по контуру вывод 4 — полуобмотка 11 - обмотка 20 — полуобмотка 11 - вывод 3 и к обмотке 20 прикладывается отрицательная полуволна напряжения 32. В следующий период напряжения 29 процессы повторяются. Одновременно с этим аналогичные процессы протекают в основном удвоителе частоты. В течеwe периода напряжения 28 в первичной обмотке 19 трансформатора 21 прикладывается напряжение 33 удвоенной частоты, сдвинутое относительно напряжения 32 на угол о = . Напряже1 ние, снимаемое со вторичных обмоток

23 и 24, суммируется и на нагрузке

25 формируется напряжение 34, состоящее из четных гармоник, не кратных четырем. Гармоники четвертая и крат ные ей компенсируются в нагрузке.

Вследствие этого улучшаются коэффициент гармоник и форма кривой выходно5 9573

ro напряжения. При углах коммутации д.к < — форма кривой выходного наЛ

4 пряжения близка к синусоидальной.

В этом случае можно упростить схему устройства (фиг. 1 и 2). Здесь можно применять один трансформатор,,например 21, с двумя первичными 20 и

19 обмотками, к которым с основного и вспомогательного удвоителей частоты прикладывается напряжение 35 и 36 со- 1о ответственно, и одной вторичной. Напряжение, снимаемое с последней, имеет. форму, показанную кривой 37.

Таким образом, в регулируемых источниках переменного тока лучше ис- 1Э пользовать удвоитель частоты с углом коммутации — < с k < — (кривая 34)

3i Ji

4 (1 а для потребителей постоянного токас углом коммутации с к4 — (выпрямиЛ тель напряжения 37).

29

Трехфазные удвоители частоты выполняются на основе трех однофазных схем при этом они могут быть, изготовлены мощностью несколько десятков киловатт.

25 формула изобретения !

Преобразователь частоты, содержащий удвоитель частоты, включающий

83 d вентили и дроссель насыщения на двух сердечниках с обмотками, образующими совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, дополнительно введены два трансформатора и вспомогательный идентичный удвоитель частоты, причем входные выводы основного и вспомогательного удвоителей частоты образуют выводы для подключения трехфазного источника питания с прямой последовательностью чередования фаэ и нулевой: вывод, а их выходные выводы подключены к соответствующим первичным обмот" кам упомянутых трансформаторов, вторичные обмотки которых включены tiaраллельно и их общие точки соединения образуют выводы для подключения нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 484609, кл;.H 02 И 5/16, 1.975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 603071, кл. Н 02 14 5/16, 1975 °