Магнитно-тиристорный удвоитель частоты

Магнитно-тиристорный удвоитель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик .

<,.983936 с

/ ( сает ,Г (61) Дополнительное к авт. свид-ву ($q) . Кп.з (22) Заявлено 07. 07 ° 81 (21) 3312152/24-07

Н 02 М 5/16 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Государственный комитет СССР по .делам изобретений и открытий

Опубликовано 2312.82. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 23.12 ° 82 (33) УДК 621 314 .263(088.8) .1 (( с .й

1 ( (В.П.Обрусник и Г.A.Øàäðèí

" ) (Научно-исследовательский институт автемащки

/ и электромеханики при Томском институте автоматизированФих ( систем управления и радиоэлектроники (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МАГНИТНО-THPHCTOPHblA УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ. Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям частоты и числа фаз, и может быть использовано, например, в электроприводе, источниках питания радио и и электронной аппаратуры и других устройствах автоматики.

Известны удвоители частоты, содержащие два односердечниковых дросселя насыщения, обмотки которых соединены с источником питания и зашунтированы -ключами (1) и f 2)

Недостатком этих устройств является их низкая надежность в работе.

Известен также магнитно-тиристорный удвоитель частоты, содержащий два односердечниковых дросселя насыщения, обмотки которых соединены с выводами для подключения источника питания и зашунтированы цепоч.ками, состоящими каждая из последовательно соединенных тиристора и диода, причем между общими точками соединения тиристоров и диодов указанных цепочек включен коммутирующий конденсатор (3).

Однако известный магнитно-тиристорный удвоитель частоты работоспособен только при соединении обмоток.дросселей насыщения по дифференциальной (нулевой) схеме, т. е. при подключении его к источнику питания с нулевым .выводом и неработо" способен при мостовой схеме. В последней это связано с тем, что при отпирании коммутирующего тиристора под действием обратного напряжения коммутирующего конденсатора закрывается тиристор, шунтирующий обмот-. ку дросселя насыщения, резко воз. растает индуктивное сопротивление последнего, а второго дросселя насыщения остается еще большим, поэтому для перезаряда коммутирующего конденсатора обрывается цепь и иа

его обкладках сохраняется прежняя, - полярность. Вследствие этого, в следующем полупериоде напряжения источника питания в нужный момент времени не закроется тиристор, шунтирующий обмотку дросселя насыщения, сердечник останется насыщенным и после насыщения второго сердечника произойдет короткое замыкание источника питания.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-тиристорном удвоителе

З0 частоты, содержащем два односердечни983936 ковых дросселя насыщения, обмотки которых соединены с выводами для подключения источника. питания и зашунтированы цепочками, состоящими каждая из последовательно соединенных тиристора и диода, причем между 5 общими точками соединения тиристоров и диодов укаэанных цепочек включен коммутирующий конденсатор, обмотки дросселей соединены по мостовой схеме и дополнительно введена цепочка, !О состоящая иэ включенных параллельно входным выводам указанного моста. двух встречно-соединенных диодов, межцу общей точкой соединения которых и одним из выходных выводов мос- 15 та включены последовательно соединенные тиристор и конденсатор, зашунтированный резистором.

На фиг.1 показан магнитно-тиристорный удвоитель частоты.; на фиг.2 даны временные диаграммы, поясняющие принцип его работы. удвоитель частоты (фиг.1) содержит источник 1 питания (например, питающую сеть или согласующий трансформатор), к которому подключены .цва дросселя насыщения на сердечниках 2 и 3.. Обмотки .4 и 5 .(полуобмотки 4.1, 4.2, 5.1, 5.2), расположенные на сердечниках 2 и 3, соединены по мостовой схеме и эашунтированы ключами, состоящими из последовательно-включенных тиристора 6 и диода 7, тиристора 8 и диода 9,, между общими точками которых подключен коммутирующий конденсатор 10.

Параллельно входным выводам моста включены два встречно-соединенных диода 11 и 12, а между общей точкой их соединения. и одним иэ выходных выводов для подключения нагруэ- 40 ки 13 подключены последовательносоединенняе тиристор 14 и конденсатор 15, зашунтированный резистором 16.

Принцип работы магнитно-тиристорного удвоителя частоты состоит в . 45 следующем.

При положительной полярности напряжения 17 (фиг.2) источника 1 питания (на фиг.1 показана без скобок) в момент (.=0 (фиг.2) отпирает- 50 ся тиристор 6, который совместно с диодом 7 шунтирует полуобмотку

4.1, расположенную на сердечнике 2.

Изменение индукции в сердечнике 2 задерживается и он остается насыщенным, так как был насыщен в предицущем полупериоде.

По образовавшейся цепи: источник

1 питания — диод 7 — тиристор 6 нагрузка 13 — полуобмотка 4.2 — источник 1 питания протекает ток и к нагрузке 13 прикладывается положительная,полуволна напряжения 18. При угле коммутации 4 =с4сq (фиг.2) открываются тиристоры 8 и 14. Конденсатор 10, заряженный в предыдущий по- 65 лупериод напряжения 17 полярностью, показанной на фиг.1 без скобок, об ратным напряжением запирает тиристор 6 и переэаряжается по контуру: обкладка-тиристор 8-нагрузка 13конденсатор 15-тиристор 14-диод 12источник 1 питания-диод 7-обкладка до мгновенного значения напряжения

17 с обратной полярностью, заряжая конденсатор 15. С момента эапирания тиристора 6 напряжение 17 перераспределяется поровну между обмотками 4 и 5, при этом сердечник 2 размагничивается, а сердечник

3 продолжает намагничиваться и насыщается при угле 5у =2%=с(. (здесь индексы 1 и 2 при d. и р < относятся.соответственно к сердечникам 2 и 3). Ток меняет направление, протекая по цепи: источник 1 питанияполуобмотка 5,2 — нагрузка 13 — полуобмотка 5.1 — источник 1 питания и к нагрузке прикладывается отрицательная полуволна напряжения 19. По окончании переэаряда коммутирующего конденсатора 10, тиристор 8 запирается, а конденсатор 15 заряжается на резистор 16, подготавливаясь к работе в следующий полупериод. Длительность разрядки конденсатора 15 зависит от величины резистора 16 и может продолжаться в течение полупериода напряжения 17.

Таким образом, введение диодов и тиристора позволяет осуществлять перезаряд коммутирующего конденсатора, а наличие конденсатора — исключить намагничивание сердечников 2 или 3 постоянной составляющей, которая могла бы протекать, например, по контуру: диод 12 — полуобмотка

4.2 — тиристор 14, повысив надежность работы удвоителя частоты.

В начале следующего полупериода напряжения 17 (при d=l ) сердечник 2 намагничивается., отпирается тиристор 8, который совместно с диодом 9 закорачивает полуобмотку 5.1 и сердеч. ник 3 остается в насыщенном состоянии. Через нагрузку 13, полуобмотку 5.2, источник 1 питания, диод 9, тиристор 8 протекает ток и на нагрузке 13 формируется напряжение 19.

В моменто(= yq отпираются тиристоры

6 и 14. Под действием обратного напряжения конденсатора 10 запирается тиристор 8„ сердечник 3 размагничивается а сердечник 2 продолжает намагничиваться.. Конденсатор 10 переэаряжается IIo контуру: конденсатор 10 тиристор 6 — нагрузка 13 — конденсатор 15 — тиристор 14 — диод 11 источник 1 питания, диод 9 — конденсатор 10 полярностью, приведенной на фиг.1 без скобок, и заряжается конденсатор 15. При угле „=2 7Ã- о(„ сердечник 2 насыщается и ток, меняя

983936 фиг 2 направление, протекает но цепи: источник 1 питания. — полуобмотка 4.2 нагрузка 13 - полуобмотка 4.1 — источник 1 питания, при этом к нагрузке прикладывается отрицательная полуволна напряжения 18. Конденсатор 15 разряжается на резистор 16.

В следующий период процессы повторяются.

Следовательно, в течение каждого полупериода напряжения 17 на нагрузке формируется напряжение 20 удвоенной частоты, равное сумме напряжений 18 и 19.

Процессы перемагничивания сердечников дросселей насыщения .и коммутационные процессы протекают независимо друг от друга. Углы насыщения сердечников (Ьк„ и однозначно связаны с углами коммутации а к„и о к и следят за их изменением.

Таким образом, предлагаемый быстродействующий мостовой магнитнотиристорный удвоитель частоты, обладая идентичными регулировочными свойствами с удвоителем частоты, выполненным по дифференциальной схеме, имеет меньше массу и габариты, высокую надежность работы и четвертьпериодное среднестатистическое запаздывание.Он может быть изготовлен в одно- и трехфазном исполнении на мощности от десятков ватт до десятков киловатт. Это позволяет использовать его в электроприводе для питания двигателей постоянного тока, быстроходных двигателей переменного тока, при индукционном нагреве, во вторичных источниках питания и дру+ (-)

/ (й

ВНИИПИ Заказ 9950/70

Тираж 721 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4 гих устройствах автоматики и преобра« зовательной техники.

Формула изобретения

Магнитно-тиристорный удвоитель частоты, содержащий два односердеч-никовых дросселя насыщения, обмотки которых соединены с.выводами для подключения источника питания и зашунтированы цепочками, состоящими

10 каждая из последовательно соединенных тиристора и диода,- причем между общими точками соединения тиристоров и диодов указанных цепочек включен коммутирующий конденсатор, о т - .

15 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, обмотки дросселей соединены по мостовой схеме и дополнительно введена цепочка, состоящая из включенных параллельно

2О входным выводам указанного моста. двух встречно-соединенных диодов, между общей точкой соединения которых и.одним из выходных выводов моста включены последовательно соединен25 ные тиристор и конденсатор, зашунтнрованный резистором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

30 Р 603071, кл. Н 02 М 5/16, 1978.

2. Электромеханические системы и устройство автоматического управления. Томск..Изд-во Томского гос. университета, 1977, с. 86, рис.16.

3. Магнитно-вентильные преобразо« ватели параметров электрической энергии. Томск. Изд-во Томского гос.университета, 1977, с. 106, рис. 2г.