Преобразователь частоты

 

Изобретение позволяет повысить надежность КПД преобразователя частоты путем уменьшения количества управляемых ключевых элементов 5, 6 и 15, 16, выполненных на полностью управляемых вентилях 7, 8, 9, 10 и 17, 18, 19, 20, Выходные выводы вентилей подключены соответственно к обкладкам конденсаторов 1, 2 и силовым электродам разрядных ключей 13, 14 переменного тока, Импульсы управления с выхода блока управления 21 поступают на цепи уп равления управляемых вентилей 9,17, которые будут включены до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 1 не будет соответствовать задающему напряжению. Последовательность поступления импульсов управления на управляющие вентили 9, 17; 10, 18; 7, 19 и 8, 20 от блока управления 21 .обеспечивает заряд запоминающих конденсаторов 1,2. 3 ил. § (Л Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (1),4 Н 02 М 5 27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,/:р "- /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3759106/24-07 (22) 25.06,84 (46) 15.01.86, Бюл, У 2 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической техники (72) 10.А.Мордвинов (53) 621.314.27 (088.8) (56) Проблемы преобразовательной техники, Киев: Иэд-во АН УССР, 1979, с.39-41.

Электронная техника в автоматике, вып. 11, M.: Сов. радио, 1980, с.233-240, Авторское свидетельство СССР

У 1092680, кл. Н 02 М 5/27, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1150711, кл. Н 02 М 5/27, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение позволяет повысить надежность КГЩ преобразователя частоты путем уменьшения количества управляемых ключевых элементов 5, 6 и 15, 16, выполненных на полностью управляемых вентилях 7, 8, 9, 10 и 17, 18, 19, 20, Выходные выводы вентилей подключены соответственно к обкладкам конденсаторов 1, 2 и силовым электродам разрядных ключей 13, 14 переменного тока, Импульсы управления с выхода блока управления 21 поступают на цепи управления управляемых вентилей 9,17, которые будут включены до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 1 не будет соответствовать задающему напряжению, Последовательность пос" тупления импульсов управления на управляющие вентили 9, 17» 10, 18;

7, 19 и 8, 20 от блока управления 21 .обеспечивает заряд запоминающих конденсаторов 1,2. 3 ил.

1I205240

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бестрансформаторным статическим преобразователям переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД путем уменьшения количества управляемых ключевых элементов.

На фиг.1 представлена схема преобразователя частоты; на фиг,2 блок управления в развернутом виде; на фиг,3 — диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы.

Преобразователь частоты содержит два запоминающих конденсатора 1,2, первые объединенные обкладки которых связаны с входными вы-, водами 3,4 через первый 5 и второй 6 ключевые элементы, выполненные в виде встречно-параллельно соединенных полностью управляемых вентильных элементов (транзисторов или ти.ристоров) 7,8 и 9,10, а вторые обкладки конденсаторов (верхняя у конденсатора 1 и нижняя у конденсатора 2) — с первыми 11 и 12 силовыми электродами разрядных ключей 13 и 14 переменного тока и с входными выводами 3,4 через третий 15 и четвертый 16 ключевые элементы, выполненные в виде встречно-параллельно ñîåдиненных полностью управляемых вентильных элементов 17, 18 и 19,20, и блок управления 21, причем объединенные обкладки запоминающих конденсаторов 1,2 подключены к первому выходному выводу 22, вторые силовые электроды 23, 24 ключей 13,14 переменного тока объединены и подключены к второму выходному выводу 25.

При этом йчок управления 21 содержит (фиг.2) первый формирователь 26 прямоугольного напряжения, подключенный к входным выводам 3,4 а вы ходами к соответствующим первым входам первой пары двухвходовых логических элементов И 27, 28 и к входу первой фазосдвигающей схемы 29, выходы которой подключены к вторым входам пары логических элементов

И 27, 28, первую пару трехвходовых

-логическйх элементов И 30, 31, подключенных своими первыми и вторыми входами к соответствующим выходам упомянутого формирователя 26 и двух амплитудных компараторов 32, 33, входы которых связаны с различными

20

3S

4О запоминающими конденсаторами 1 и 2 и с источником 34 задающего напряжения, а также вторую пару трехвходовых логических элементов И 35, 36, первые и вторые входы которых подключены к соответствующим выходам первой пары двухвходовых логических элементов И 27, 28, и к выходам пары логических элементов НЕ 37, 38, входами подключенных к соответствующим выходам указанных амплитудных компараторов 32, 33, первую и вторую пары двухвходовых логических .элементов ИЛИ 39, 40 и 41, 42, выходы которых связаны с управляющими электродами ключевых элементов 8,20;

10, 18; 9, 17; 7, 19, третью пару трехвходовых элементов И 43, 44,подключенных своими первыми и вторыми входами к соответствующим выходам первой пары цвухвходовых логических элементов И 27, 28 и к выходам пары логических элементов НЕ 37, 38, четвертую пару трехвходовых логических элементов И 45, 46, подключенных своими первыми и вторыми входами к соответствующим выходам первого формирователя 26 прямоугольного напряжения и указанных амплитудных компараторов 32, 33, вторую фазосдвига ющую схему 47 и второй формирователь 48 прямоугольного напряжения, вход к от оро го со ед инеи с источником 34 задающего напряжения, а выход — с второй фазосдвигающей схемой 47, вторую и третью пары двухвходовых логических элементов И 49, 50 и 51,52, соединенньгх входами с соответствующими выходами второй фаэосдвигающей схемы 47 и второго формирователя прямоугольного напряжения 48, а выходами — с третьими входами упомянутых трехвходовых логических элементов И 30 31 43,44 ° 35,36,45 ° 46 ° выходы которых подключены к соответствующим входам упомянутых двухвходовых логических элементов ИЛИ 39-42 четвертую и пятую пары двухвходовых логических элементов И 53, 54 и

55,56, входы которых связаны с различными выходами упомянутых формирователей 26, 48 прямоугольных напряжений, третью пару двухвходовых логических элементов ИЛИ 57 ° 58, входы которых подключены к выходам четвертой и пятой пар двухвходовых логических элементов 53-56; а выхо" 1ы к управляющим электродам разрядных ключей переменного тока 14 и 13.

На фиг, 3 представлены напряжение 59 сети, подаваемое на входные выводы, напряжение 60, формируемое на выходе источника 34 задающего напряжения, напряжение 61 на выходных выводах преобразователя, напряжения 62 и 63, получаемые на выходах первого формирователя 26 прямоугольного напряжения, напряжения 64, 65 формируемые на выходах первой фазосдвигающей схемы 29, выходные напряжения 66, 167 второго формирователя 48 прямоугольного напряжения, выходные напряжения 68, 69 второй фазосдвигающей схемы 47, напряжения 70-73, поступающие на ключевые элементы 9,17; 10,18; 7,19; 8,20 соответственно с выходов двухвходовых логических элементов ИЛИ 41,40, 42, 39.

Преобразователь частоты работает следующим образом. с

При подаче напряжения 59 сети на входные выводы первый формирова тель 26 прямоугольного напряжения формирует на входах прямоугольные напряжения 62,63, фазы которых сов-! падают с фазой напряжения 59. На выходах первой фазосдвигающей схемы 29 формируются напряжения 64,65, .фазы которых сдвинуты на 90 эл,град относительно напряжений 62 и 63. Генератор 34 задающего напряжения формирует задающее напряжение 60, которое поступает на второй формирователь 48 прямоугольного напряжения.

На выходе последнего формируются напряжения 66,67, совпадающие по азе с задающим напряжением f3(t) 60. а выходе второй фазосдвигающей схе 47 формируются напряжения 68,69, сдвинутые на 90 эл.град относительно напряжений 66, 67. При этом на разрядный ключ 14 переменного тока в

ИнтерВалах Времени tp t,5, t3, 43 поступают импульсы 62, а в интервалах времени т.. -t3) у 4 импульсы 63, На разрядный ключ 13 переменного тока импульсы 63 и 62 управления поступают соответственно

В интерВалы Времени ty -t g t3p -t4, ° ° и С,3 t 3på t4>,... Необходимую последовательность импульсов управления ключами 13 и 14 переменного тока обеспечивают двухйходовые логические элементы И 53-56 и двухвходовые логические элементы ИЛИ 57, 58. На выходах двухвходовых логических элементов 49-52 формируются им1205240 пу те ин

1О

55 льсы напряжения ("единицы") длильностью т8„„/4 соответственно с г3 гг тервялом Времени (+ )

ta-t 8 t7

3о 4 т)+

2 т ° 2

i t23 Сгг

t (— — — -+t ).Винl5 ° 22 тервале времени t -t "единица" 62 поступает на трехвходовой логический элемент И 31 от первого формирователя 26 прямоугольного напряжения, куда в интервале времени

t -т /4 поступает"единица" и с выхода двухвходового логического элемента И 50. На третий вход трехвходового логического элемента И 31 поступает сигнал F< (t),величина которого равна

"единице" при положительной разности F,(t)=f>(t)-fe, (t) и равна нулю при отрицательной разности

F<(t)=f,(t)-f„(t), где f „ (Е) фуикция, описывающая закон изменения амплитуды напряжения на запоминающем конденсаторе 1. В указанный интервал времени -t нагрузка, подключенная к выходным выводам 22, 25, соединена через ключ 14 переменного тока с запоминающим конденсатором 2, напряжение которого равно первой ступени напряжения 61, Момент выключения транзисторов 10, 18 определяется функцией Р,(С),которая определяет момент заряда запоминающего конденсатора 1 до соответствующей величины функции Й3(t).

B момент времени tI ключ 14 переенного тока отключает нагрузку от онденсатора 2, а ключ 13 переменноо тока подключает эапоминающттй конденсатор i к нагрузке, напряжение которого равно второй ступени напряжения. В этот же момент времени согласно фиг.3 включаются транзисторы 8,20 за счет подачи импульсов управления 73, 74 через двухвходовой логический элемент ИЛИ 39 от трехвходового логического элемента И 30 на цепи управления укаэанных транзисторов. Однако запоминающий конденсатор 2 в момент времени t< заряжаться не начнет из-за диодов, включенньтх последовательно с транзисторами 8,20, т.к. конденсатор 2 заряжен, а входное напряжение равно нулю, Заряд конденсатора 2 начинается в момент равенства напряжения на конденсаторе 2 и входного наттряжения 69, чем обеспечивается ограничение по

1205

20 амплитуде зарядного тока запоминающего конденсатора 2, Импульсы управления 74, 73 формируются за счет подачи на входы трехвходавога логического элемента И 30 напряжения 63

"единицы" от двухвхоцового логического элемента И 50 в интервале времени t -Т,»/4 и напряжения F (t), величина которого равна"единице" при положительной разности Р (t) (С)-f (t), rpe f (t) — функция, описывающая закон изменения амплитуды напряжения на запоминающем конденсаторе 2, При Fä(t) = 0 транзисторы 8,20 выключаются. Далее 15 в момент времени t выключается ключ 13 переменного тока, а нагрузка подключается через ключ 14 переменнага тока к конденсатору 2 и т.д.

Отметим, что импульсы управления на транзисторы 8,20 и 10,18 поступают согласно 73 и 71 в интервалы времени 0 -T>/4, (T„+Т„/4)Т,», В интервалы времени 1„ /4- Т», /2, Т„ Т„ 25 (Т„+ -"-) — (Т„+ — ") ... требуется осуществлять разряд запоминающих конденсаторов 1 и 2 через транзисторы 9,17 и 7, 19. Управление указанными транзисторами осуществляет- 30 ся через двухвходовые логические элементы ИЛИ 41, 42 от трехвходовых логических элементов И 35, 36„ В

ta t» интервале времени (- + tz)

7 8 импульсы управления на вход трехвходового логического элемента И 36 по,ступают от двухвходового логическо-. го элемента И 27. Одновременно на второй вход элемента И 36 поступает . 40

"единица" с выхода двухвходового логического элемента И 51 в интервале времени Т /4 - Тн /2, (Т„+Т„ /4)

ЗТ»

-2- ..., а на третий вход — когда 45

F»(t) = О. Ключевые элементы 7 и 19 включены до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 2 не уменьшится до задающего напряжения f (t). Согласно

72, импульсы управления поступают на вентильные элементы 7,19 в момент максимального значения входнога напряжения 59, что обеспечивает разрыв цепи разряда конденсатора до тех пор, пака мгновенное значение напряжения 59 входной сети не стане равным напряжению на конденсаторе 2, С этого времени начинается разряд

240 d конденсатора 2 через сеть переменнога тока до момента поступления "нуля" с выхода логического элемента

НЕ. 37, что свидетельствует о равенстве мгновенного значения задающего напряжения f>(t) и напряжения на конденсаторе 2 (F (t) = О). В момент времени t импульс управления поступает на разрядный ключ 14 переменного тока и снимается с разрядного ключа 13 переменного тока, чта обеспечивает подключение выходных выводов к конденсатору 2 и т.д.

t -t

В интервале времени (- — + t )-t

2 3 9 импульсы управления на трехвходовый логический элемент И 35 поступают от двухвхадовых логических элементов И 28, 51 и логического элемента НЕ 37. Импульсы управления с выхода трехвходового логического элемента И 35 через двухвходовый логический элемент ИЛИ 41 поступают на цепи управления вентильных элементов 9,17, которые включены до тех пар, пока напряжение на конденсаторе 1 не будет соответствовать задающему напряжению Ез(t) и т.д. Последовательность поступления импульсов управления на вентильные элементы

9 1 ; 10,18; 7,19; 8,20 представлена на фиг.З(соответственно 70, 71, 72 и 73). При этом незачерненные импульсы поступают на ключевые элементы соответственно от трехвходовых логических элементов И 35, 31

36 и 30 и обеспечивают заряд запо" минающих конденсаторов 1 и 2, а зачерненные импульсы поступают соответственно от трехвходовых логических элементов И 45, 44,46 и 43 и обеспечивают разряд запоминающих конденсаторов 1 и 2.

Фармупаизобретени

Преобразователь частоты, содержащий два запоминающих конденсатора, первые объединенные обкладки которых связаны с входными вьводами через первый и второй ключевые элементы, а вторые обкладки — с первыми силовыми электродами разрядных ключей переменного тока и с входными выводами через полностью угравляемые третий и четвертый ключевые элементы, и блок управления, включающий в себя первый формирователь прямоугольного напряжения, подключенный к входным вьводам, а выходами — к соответствующим первым входам первой пары двухвходовых логических элементов И и к входу первой фазосдвига ющей схемы, выходы которой подключены к вторым входам укаэанной пары логических элементов И, первую пару трехвходовых логических элементов И, подключенных своими первыми и вторыми входами к соответствующим выходам упомянутого формирователя и двух амплитудных компараторов, входы которых связаны с различными запоминающими конденсаторами и источником задающего напряжения, а также вторую пару трехвходовых,.логических элементов И, первые и вторые входы которых подключены к соответствую щим выходам первой пары двухвходовых логических элементов И и к выходам пары логических элементов HE входами подключенных к соответствующим выходам укаэанных амплитудных компараторов, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повьппения надежности и КПД, первые и вторые ключевые элементы выполнены на полностью управляемых вентилях, а выходные выводы подключены соответственно к объединенным обкладкам запоминающих конденсаторов и объединенным вторым силовым электродам разрядных ключей переменного тока, при этом блок управления дополнительно снабжен первой и второй парами двухвходовых логических элементов ИЛИ, выходы которых связаны с управляющими электродами четырех ключевых элементов, третьей парой трехвходовых логических элементов И, подключенных

1205240 8 своими первыми и вторыми выходами к сбответствующим выходам первой пары двухвходовых логических элементов И и к выходам пары логических элементов HE четвертой парой трехвходовых логических элементов И,,подключенных своими первыми и вторыми входами к соответствующим выходам первого формирователя пря1п моугольного напряжения и указанных амплитудных компараторов, второй фазосдвигающей схемой и вторым формирователем прямоугольного напря.жения, вход которого соединен с источником задающего напряжения, а выход — с второй фазосдвигающей схемой, второй и третьей парами двухвходовых логических элементов И, соединенных входами с соответствуюgg щими выходами второй фазосдвигающей схемы и второго формирователя прямоугольного напряжения, а выходами — с третьими входами упомянутых трехвходовых логических эле25 ментов И, выходы которых подключены к соответствующим входам двухвходовых логических элементов ИЛИ, четвертой и пятой парами двухвходовых логических элементов И, входы которых связаны с различными выходами формирователей прямоугольных напряжен Я, третьей парой двухвходовых логических элементов ИЛИ, входы которых подключены к выходам

35 четвертой и пятой пар двухвходовых логических элементов И, а выходы — к управляющим электродам разрядных ключей переменного тока.

1 О г4О

ФЬ 4e tete

ФАЗ

ВНИИПИ Заказ 8537/56 Тираж 645 Подписное

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