Статический умножитель частоты

 

СТАТИЧЕСКИЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ , содержащий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с вьшодами для подключения трехфазной сети , двумя вторичными .обмотками, каждая из которых соединена в звезду, свободные выводы которой подключены к транзисторному выпрямителю, собранному по нулевой схеме, и дополнительными вторичными обмотками, причем положительные выводы выпрямителей образуют выходные выводы, а их отрицательные -йывода объединены, о т личающийс я тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, вторичные обмотки трансформатора соединены в две обратныеm-фазные звезды , где i 4,5..., дополнительные вторичные обмотки соединены также в две обратныеm-фазные звезды, каждый из свободных выводов которых через дополнительно введенный диод, включенный в обратном направлении, соехдинен с базой соответствующего транзистора одного из выпрямителей, а нулевая точка каждой звезды через дополнительно введенный резистор подключена к одному из выходных выводов, причем коллектор-эмиттерный переход каждого из транзисторов выпрямителей зашунтирован дополнительно введенным вспомогательн1Л4 диодом, включенньтм в прямом направлении, а вторичная и дополнительная вторичная обмотки, принадлежащие одному выпрямителю, включены встречно относительно друг «друга.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО,ВВЛ ЮМ ;

РЕСПУБЛИК

SU, >gy Н 02 М 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " :

Н АВТОУСЙОМУ СВИДЙТВ ВСТВУ

С5

1 ф©.I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

Ю 609CIOIN М ЮН ЛЮ (21) 3575747/24-07 (22) 01. 03. 83 (46) 15. 05. 84. Бюл. Ф 18 (72} С.Л. Воронков и А.Н. Кравченко (71) Могилевский машиностроительный институт (53) 621.314.26(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 145929, кл. Н 02 М 5/16, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 453777, кл. Н 02 М 5/16, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

У 904149. кл. Н 02 М 5/16, 1982. (54}(57) СТАТИЧЕСКИЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с выводами для подключения трехфазной сети, двумя вторичными .обмотками, каж-. дая из которых соединена в звезду, свободные выводы которой подключены к транзисторному выпрямителю, собранному по нулевой схеме, и дополнительными вторичными обмотками, причем положительные выводы выпрямителей образуют выходные выводы, а их отридательные выводы объединены, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, вторичные обмотки трансформатора соединены в две обратные а -фазные звезды, где m3; 4, 5..., дополнительные вторичные обмотки соединены также в

/ две обратные tn-фаэные звезды, каждый иэ свободных выводов которых через дополнительно введенный диод, включенный в обратном направлении, соег дииен с базой соответствующего транзистора одного из выпрямителей, а нулевая точка каждой звезды через дополнительно введенный резистор подключена к одному из выходных выводов, I причем коллектор-эмиттерный переход каждого иэ транзисторов выпрямителей зашунтирован дополнительно введенным вспомогательным диодом, включенным в прямом направлении, а вторичная и дополнительная вторичная обмотки, принадлежащие одному выпрямителю,включены встречно относительно друг адруга.

f 10926

Изобретение относится к преобразованию переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты и может быть использовано в качестве источника питания электродвигателей и устройств автоматики.

Известен .статический удвоитель час" тоты, содержащий подключенные к источникам переменного тока, напряжения которых сдвинуты по фазе на 10

90 эл. град. относительно друг друга, два выпрямительных моста, выполненных на диодах, при этом минусы выпрямителей соединены непосредствен" но, а плюсы подключаются на нагрузку IS через фильтры, разделяющие постоянную и переменную составляющие выход ного тока С13.

Недостатком этого удвоителя является низкий КПД, обусловленный поте- 20 рями энергии в цепях, по которым проходит постоянная составляющая выпрямленного тока, потерями энергии в реакторах (или резисторах), подключенных между плюсом и минусом выпрями" 2З тельного моста.

Известен также статический умножитель частоты, содержащий два выпрямителя по двухполупериодной схеме с нулевой точкой, выполненные на 30 транзисторах и трансформаторах, первичные обмотки которых соединены последовательно и запитываются -от трехфазной сети, на сердечник трансфор.матора второго выпрямителя намотаны дополнительные вторичные обмотки,, соединенные последовательно с вторич. ными обмотками трансформатора первого выпрямителя, при этом отрицатель- ный вывод первого выпрямителя соеди- щ нен с положительным выводом второго выпрямителя, отрицательный вывод которого соединен через катушку с положительным выводом первого выпрямителя (2).

45 .

Это устройство характеризуется ниэкии ХПД, значительным отличием формы выходного напряжения от синусоидальной, связанными с тем что

30 при последовательном согласном соединении выпрямителей через нагрузку проходит пульсирующий ток одного направления. Полезно используется только переменная составляющая этого тока, а постоянная составляющая вызыИ вает нагрев нагрузки и выпрямителей.

Наиболее близким к изобретению является статический умножитель час79 2 тоты, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с выводами для подключения трехфазной се-, ти, двумя вторичными обмотками, каждая из которых соединена в звезду, свободные выводы которой подключены к транзисторному выпрямителю, собранному по нулевой схеме, и дополнительными вторичными обмотками, причем положительные выводы выпрямителей образуют выходные выводы, а их отрицательные выводы объединены (3 .

Недостатком этого устройства является ограниченная область применения.

Так как транзисторы обладают свойством обратимости (т.е. способностью проводить ток в обоих направлениях при наличии сигнала управления), то в случае их применения в многофазных схемах выпрямления будет наблюдаться режим короткого замыкания при управлении транзисторами синусоидальными токами с частотой сети. Поэтому описанный в известном устройстве принцип .умножения частоты нельзя распространить путем простого копирования на случай умножения частоты вв . раз (где . ъ — целое число 3, 4 и т.д.) без решения синхронного с сетью управления транзисторами.

Цель изобретения — расширение диапазона выходных частот.

Поставленная цель достигается тем, что в статическом умножителе частоты, содержащем трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с выводами для подключения трехфазной сети, двумя вторичныии обмотками, каждая из которых соединена в звезду, свободные вы-. воды которой подключены к транзисторному выпрямителю, собранному по нулевой схеме, и дополнительными вторич. ными обмотками, причем, положительные выводы выпрямителей образуют выходные выводы, а их отрицательные выводы объединены, вторичные обмотки трансформатора соединены в две обратные е-фазные звезды, где m = 3, 4, 5..., дополнительные вторичные об- мотки соединены также в две обратные

tn-фазные звезды, каждый из свободных выводов которых через дополнительно введенный диод, включенный в обратном направлении, соединен с базой соответствующего транзистора одного из выпряиителей, а нулевая точка каждой зведы через дополнительно-вве денный резистор подключена к одному из выходных выводов, причем коллектор разностью мгновенных значений напряжений Ч1 и Ч н может быть представлено кривой, представляющей собой переменное напряжение утроенной частоты . направления движения тока через него при напичии сигнала управлрния.

Сигналы управления снимаются с дополнительных обмоток 5 †. 7. Возможность одновременной подачи управляющих сигналов на два транзистора, приво- .

: дящая к режиму короткого замыкания,исключается введением в схему резистора 26.

В tn фазных схемах выпрямления каждый из вентилей пропускает ток в те2л чение — град. Если последовательно с каждым вентилем 27 - 29 включить дополнительную нагрузку (какой являются база-эмиттерные переходы транзисторов 5 — 7), То время нропускания тока увеличится и будет определяться соотношениями величин сопротивлений база-эмиттерных переходов транзисторов 5 - 7 и резистора 26. Для mageeной работы необходимо, чтобы величМна сопротивления резистора 26 была иного больше сопротивлений база-эмиттерных переходов транзисторов 5 — 7.

При активно-индуктивном характере нагрузки ток, протекающий через транзистор в обратном направлении, может вывести его в активную область. Для предотвращения этого явления транзисторы 5 - 7 шунтируются диодами 30

32. Обратный ток в этом случае протекает через диоды и потери в транзисторах уменьшаются.

Использование предлагаемого умножителя по сравнению с известньии позволяет расширить применения устройства, так как описанный на примере утроителя принцип работы устройства можно распространить на случай, з 10926 эмиттерный.переход каждого из транзисторов выпрямителей зашунтирован дополнительно введенным вспомогательным диодом, включенным s. прямом направлении, а вторичная и дополнитель- Так как транзисторы обладают ная вторичная обмотки, принадлежащие . свойством обратимости, то каждый из одному выпрямителю, включены встреч- . транзисторов 5 - 7 можно рассматрино относительно друг друга. вать как ключ, допускаощий изменение

Описанное вьпре соедийение обмоток обеспечивает необходимый (по принци- 1п пу действия) сдвиг по фазе напряжений.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема умножителя (утроителя) частоты, на фиг. 2 - графики изменения напряжений на отдельных элементах схемы.

Устройство содержит два выпрямителя 1 и 2, отрицательные выводы которых объединены, а положительные вы« воды подключены на нагрузку 3. Вы- 2р прямнтели t и 2 выполнены по нулевой схеме на трансформаторе 4, и транзисторах 5 — 10. Первичные обмотки 11 — 13 трансформатора 4 соединены в трехфазную систему и запита- . 25 ны от трехфазной сети. Вторичные обмотки 14 — 16 и 17 — 19 трансформа-. тора 4 соединены в две трехфазные звезды. На сердечнике трансформатора

4 намотаны дополнительные вторичные обмотки 20 -22 и 23 — 25, которые соединены в две трехфаэные обратные звезды. Общая точка обмоток 20 — 22 через резистор 26 подключена к поло жительному выводу выпрямителя 1, а каждая из фаз через диоды 27 — 29

;35 подключена к базе транзисторов 5 — 7, между эмиттером и коллектором котЬрых подключены диоды 30 — 32. Общая точ- ка обмоток 23 — 25 через резистор 33 4 подключена к положительному выводу выпрямителя 2, а каждая иэ фаз через . диоды 34o — 36 подключена к базе транзисторов 8 — 10, между эмиттером и коллектором которых подключены диоды

37 — 39.

Статический умножитель частоты работает следующим образом., .Кривыми Ч1 и Ч изображаются мгновенные значения выходных напряже- 5О ний выпрямителей 1 и 2..В связи с указанным соединением обмоток 14 -. 16 и обмоток 17 — 19, мгновеннь1е значения выходных напряжений Vq и Ч2 сдвинуты по фазе на угол У/3. Так как минусы выпрямителей 1 и 2 объединены, а плюсы подключаются на нагрузку, то напряжение на нагрузке 3 является умножения частоты в ы раз (где ю— целое число 3, 4, 5 и т.д.) путем простого увеличения числа фаз выпрямленного напряжения. При этом с изменением числа фаз выпрямленного напряжения автоматически будет изменяться и время подачи управляющих напряжений на транзисторы.

Следовательно, одним и тем же устройством можно умножить частоту в /ц раэ (где/И- целое число 3,4 и т.д.) путем простого переключения числа фаз.

1092679

1092679

Составитель Л, Устинкина

Техред В.Далекорей Корректор Ю. Макаренко

Редактор М. Товтин

Тирак 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-,35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3272/41

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4