Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также В: устройствах автоматики, телемеханики , связи и т.п. Целью изобретения является снижение уровня высших гармоник в выходном токе. Преобразователь содержит инвертор 1 на тиристораз 2-5 и выпрямитель. Блок управления 10 содержит задатчик частоты 11, формирователь импульсов 12, одновибратор 13, делитель частоты импульсов 14, узел задержки 15, распределитель импульсов 16 и усилительно-развязывающие узлы 17-19. Если конденсатор 6 заряжать не от каждой положительной полуволны напряжения сети, а через одну, две и т.д. с последующим его разрядом, то частота будет делиться соответственно на четыре, шесть и т.д. При этом длительность бестоковых пауз по отношению к периоду тока и напряжение выходной частоты уменьшаются , уровень высших гармоник снижа- .ется. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

25 А1 (19) (11) (51) 4 Н 02 M 5/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AST0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4067890/24-07 (22) 27.03.86 (46) 07.01.88. Бюл. 1(р 1 (71) Псковский филиал Ленинградского политехнического института им.М.И.Калинина (72) А.И. Маркевич, А.А. Иванов и В.А. Иванов (53) 621.314.27(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

1(р 639109, кл. Н 02 М 5/27, 1979.

Хасаев О.И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты.

M. Наука, 1966, с. 62. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и M,á. использовано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также вустройствах автоматики, телемеханики, связи и т.п. Целью изобретения является снижение уровня высших гармоник в выходном токе. Преобразователь содержит инвертор 1 на тиристораз 2-5 и выпрямитель. Блок управления 10 содержит эадатчик частоты 11, формирователь импульсов 12, одновибратор 13, делитель частоты импульсов

14, узел задержки 15, распределитель импульсов 16 и усилительно-раэвязывающие узлы 17-19. Если конденсатор б заряжать не от каждой положительной полуволны напряжения сети, а через одну, две и т.д. с последующим его разрядом, то частота будет делиться соответственно на четыре, шесть и g т.д. При этом длительность бестоковых пауз по отношению к периоду тока и напряжение выходной частоты уменьшаются, уровень высших гармоник сниша- С .ется. 2 ил.

1365295 ние основной гармоники (частота этой гармоники равна частоте нагрузки f ).

U U costs

5 и

R = Zcosq = — созсу = (3)

S. P пользовано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также в устройствах автоматики, телемеханики, связи и т,п.

Цель изобретения — снижение уровня высших гармоник в выходном токе.

На фиг. 1 представлена электричес- 10 кая схема преобразователя частоты; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжения сети и выходного тока.

Преобразователь содержит управляемый инвертор 1, образованный тиристо- 16 рами 2-5 (фиг. 1). Параллельно выводам постоянного тока инвертора 1 подключен конденсатор 6 ° Для заряда конденсатора 6 от первичной сети в положительные полупериоды служит однополу-20 периодный выпрямитель на тиристоре 7.

Со стороны выводов переменного тока инвертора последовательно с нагрузкой

8 включен дроссель 9. Конденсатор 6, дроссель 9 и нагрузка 8 образуют ко- 25 лебательный контур. Для вывода соот.ношения между емкостью конденсатора

6 и индуктивностью дросселя 9 с учетом полного сопротивления нагрузки

8 используют формулу для частоты ко- 30 лебательного контура (4) Ь=Ь +L„ó

)1 (5) (6) х пх

L с собственная угловая частота колебательного контура; индуктивность колебательного контура; емкость конденсатора колебательного контура; 40 активное сопротивление нагрузки. где ц о

50 (2) 2я, 4 о Е, о — ь

2п-1 2п-1 (9), Блок 10 управления (фиг. 1) содер55 жит синхронизированный с сетью эадатчик частоты в виде согласующего трансформатора 11, формирователь 12 импульсов прямоугольной формы, одновибратор 13, делитель 14 частоты импульИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть исИз принципа работы преобразователя следует, что частота колебательного контура в общем случае связана с частотой первичной сети, питающей преобразователь (фиг. 2), следующим об- . разом: где п — четное число, на которое делится частота питающей сети; ц;-271," угловая частота питающей сети; — частота питающей сети.

Вырезают активное сопротивление нагрузки R через мощность и напряжегде Z †полное сопротивление нагрузки для основной гармоники; соз Ч> — коэффициент мощности нагрузки по основной гармонике;

U — - действующее значение основной гармоники напряжения на нагрузке; .

S P — полная и активная мощность . нагрузки по основной гармонике.

Аналогичным образом находят выражение для индуктивности колебательного контура (с учетом индуктивности нагрузки): где Ь„ — индуктивность нагрузки.

Ц х = Ез п с = — соя Ц> 83ng

V sin2q

2Р где х — индуктивное сопротивление нагрузки для основной гармоники. где у„= 2 f „- угловая частота тока и напряжения на нагрузке.

Подставляя (S) в (6), имеют

nV ° sin2I1

Я и 2Ра

Подставляя (7) в (4) имеют

nV ° s in20 3P 2Р ц, Подставляя (8) и (3) в выражение (1) и с учетом (2) получают соотношение для активно-индуктивной нагрузки

1365295 сов, узел 15 задержки, распределитель

16 импульсов и усилительно-развязывающие узлы 17-19.

Трансформатор 11 служит для согла- 6 сования уронней напряжений между первичной сетью и входом узла 12 формирования прямоугольных импульсов,Формирователь импульсов преобразует синусоидальный сигнал в прямоугольные им- 10 пульсы, в качестве формирователя 12 может быть использован, например,компаратор, выполненный на операционном усилителе.

Одновибратор 13 (например, инте- 15 гральная микросхема K155AI 3) формирует импульсы задаваемой длительности.

Для деления частоты импульсов применяется делитель 14 частоты, в качестве которого может быть использован 20 счетчик импульсов, коэффициент деления которого выбирается в зависимости от выходной частоты преобразователя.

Узел 15 задержки служит для создания задержки в 90 эл.град. Для распреде- 25 ления импульсов между выходными усилительно-развязывающими узлами 18 и

19 применяется распределитель 16.Выходные узлы 17-19 формируют управляющие импульсы достаточной мощности. 30

Преобразователь при делении частоты на два работает следующим образом.

При поступлении на вход преобразователя положительной полуволны напря- З кения сети U . в момент t (фиг.2а) открывается тиристор 7, и с этого момента до момента t, конденсатор

6 заряжается до амплитудного значения напряжения U, с полярностью, указан- 4п ной на фиг. 1. В момент t, процесс заряда конденсатора 6 прекращается и тиристор 7 закрывается. В дальнейшем заряженный конденсатор 6 разряжается на нагрузку 8 через дроссель 9 4 по колебательному закону с момента t, до момента t (фиг.2а,б) при открытии тиристоров 2 и 3 управляемого инвертора 1. При этом через нагрузку 8 протекает положительная полуволна ВО синусоидального тока i, (фиг.2б).Длительность протекания тока обеспечивается выбором емкости конденсатора

6 и индуктивности дросселя 9 согласно формуле (9). По окончании положительной полуволны тока в момент t тиристоры 2 и 3 закрываются, а тиристор 7 открывается, и с этого момента до момента t конденсатор 6 вновь заряжается до амплитудного значения на<пряжения U< с прежней полярностью. В момент t, процесс заряда прекращается и тиристор 7 закрывается. И в этот момент открываются тиристоры 4 и 5 управляемого инвертора 1 и конденсатор 6 вновь разряжается на нагрузку

8. При этом ток через нагрузку протекает в противоположном направлении до момента (фиг. 2б). Далее процессы повторяются.

Первые гармоники выходного тока и напряжения U имеют частоту Е в два раза меньшую, чем частота f, напряжения сети. Длительность бестоковых пауз в выходном токе составляет 1/4 периода тока и напряжения выходной частоты. Уменьшение бестоковых пауз приводит к снижению уровня высших гармоник в выходном токе и напряжении.

Если конденсатор 6.заряжать не от каждой положительной полуводны напряжения сети U< а через одну, две и так далее (фиг. 2в,г) с последующим разрядом и при соответствующем выборе емкости конденсатора 6 и индуктивности дросселя 9, частота будет делиться соответственно на 4,6 и т.д.

При этом длительность бестоковых пауз по отношению к периоду тока и напряжение выходной частоты уменьшаются (фиг. 2в,г) и соответственно уровень высших гармоник еще более снижается.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий выпрямитель с конденсатором на выходе и подключенный к его обкладкам шинами питания однофазный мостовой инвертор, в выходной цепи которого установлен дроссель, а также блок управления, включающий в себя последовательно связанные между собой задатчик частоты, распределитель импульсов и усилительно-развязывающий узел, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня высших гармоник в выходном токе, блок управления снабжен узлом задержки, задатчик частоты выполнен в виде последовательно соединенных между собой формирователя прямоугольных импульсов, входом подключаемого к входным выводам преобразователя, одновибратора и делителя частоты импульсов, 1365295

Lgp

cos c

Составитель Г. Мыцык

Техред Л.Сердокова

Редактор И. Горная

Корректор С. Шекмар

Заказ 6653/53 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, MocKBa, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 причем выход последнего подключен к входу распределителя импульсов через узел задержки, а значения емкости конденсатора и индуктивности дрос5 селя выбирают из соотношения где n — четное число, на которое де- 10 лится частота питающей сети; активная мощность нагрузки по основной гармонике; угловая частота питающей сети; индуктивность дросселя; действующее значение основной гармоники напряжения на нагрузке; коэффициент мощности нагрузки по основной гармонике.