Непосредственный удвоитель частоты

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Н 02 М 5/27 рот,

iI

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1д, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4171745/24-07 (22) 05.12.86 (46) 07. 1 1.88. Бюл. № 41 (71) Брошневский экспериментальный завод

«Лесдревма ш» (72) В. М. Сасин и Т. Б. Лагойда (53) 621.314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1089735, кл. Н 02 М 5/16, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1091287, кл. Н 02 M 5/27, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1312704, кл. Н 02 Я 5/27, 1985. (54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано при раз„„SU„01436235 А1 работке источников вторичного электропитания электродвигателей строгальных, фрезерных и пазовальных деревообрабатывающих станков. Целью является повышение

КПД. Устр-во содержит два моста на тиристорах 1 — 8 и согласующий силовой тр-р 9, к обмотке 12 которого подключена нагрузка 13. Четыре формирователя импульсов (ФИ) 22 подключены к балластным резисторам 20, 21 и выводам переменного тока моста. ФИ 22 состоит из импульсного тр-ра

23, к обмотке которого подключен транзистор 26. К коллектору транзистора 26 подключен выходной импульсный тр-р 27. Использование диодов 14 — 17 во входных цепях ФИ

22 почти в два раза снижает потери на балластных резисторах. 5 ил.

1436235

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания электродвигателей строгальных, фрезерных и пазовальных деревообрабатывающих станков.

Цель изобретения — повышение КПД преобразователя.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема непосредственного удвоителя частоты, подключаемая к соответствующим напряжениям трехфазной четырехпроводной сети; на фиг. 2 — эпюры напряжений на входе удвоителя и на одном из тиристоров, а также эпюра тока этого же тиристора; на фиг. 3 и 4 — эпюры соответственно входного и выходного токов одного из формирователей управляющих импульсов; на фиг. 5эпюра выходного напряжения преобразователя.

Удвоитель частоты содержит первый мост на тиристорах 1 — 4 и второй мост на тиристорах 5 — 8, согласующий силовой трансформатор 9 с двумя первичными обмотками

10 и 11 и одной вторичной обмоткой 12, к которой подключается нагрузка 13. В обмотке 11 в /3 раз больше витков по сравнению с обмоткой 10. В диагонали переменного тока мостов включены встречно-последовательно диоды 14 — 17, .точки соединения которых (катоды) через первые балластные резисторы 18 и 19 присоединены к отрицательным полюсам мостов. К положительным полюсам мостов подключены вторые балластные резисторы 20 и 21.

Четыре формирователя 22 импульсов подключаются одним полюсом к одному из вторых балластных резисторов, а вторым входным полюсом — к одному из полюсов переменного тока соответствующего моста.

Каждый из формирователей 22 импульсов состоит из первого импульсного трансформатора 23, первичная обмотка которого, соединенная последовательно с диодом 24 и параллельно с стабилитроном 25, составляет входную цепь формирователя. К вторичной обмотке первого импульсного трансформатора включен эмиттер-базовый переход транзистора 26, к коллектору которого подключена первичная обмотка второго выходного импульсного трансформатора 27, две вторичные обмотки которого подключены к управляющим электродам двух диагонально противоположных тиристоров соответствующего моста.

Преобразователь работает следующим образом.

Допустим, что нагрузка 13 имеет активно-индуктивный характер. Начнем рассмот ( рение с угла, равного — +g, когда напряжение U!!g прошло через положительный

1О

2 максимум. В этот момент открываются тиристоры 2 и 4, напряжение UT на них снижается до нуля (фиг. 2) и протечет импульс тока i по цепи от полюса В через тиристор 4 на первичную обмотку трансформатора 11, далее через тиристор 2 и в полюс С. На вторичной обмотке трансформатора 12 при этом образуется положительный полупериод напряжения (фиг. 5).

Так как нагрузка обладает индуктивностью, то ток i отстает по фазе от напряжения. От соотношения индуктивного и активного сопротивлений нагрузки зависит величина угла„/3, во время которого ток 1„еще положительный при уже отрицательном значении напряжения Ь . В момент прекращения тока iT при угле, равном й+ В, тиристоры 2 и 4 закрываются и на них возникает обратное напряжение. При этом начнет протекать ток i (фиг. 3) от полюса сети С через диод 15, первый балластный резистор

18, первичную обмотку I! силового трансформатора, второй балластный резистор 20, далее через диод 24, первичную обмотку первого импульсного трансформатора 23 и в полюс сети В. При этом транзистор 26 откроется, на первичную обмотку второго импульсного трансформатора 27 от источника постоянного тока поступит ток и с вторичных обмоток этого же трансформатора на управляющие электроды тиристоров 6 и 8 второго моста поступят управляющие импульсы тока iy (фиг. 4) и они откроются. Это произойдет в момент, когда напряжение U» пройдет свой положительный максимум. При этом на обмотках силового трансформатора

9 формируется отрицательный полупериод вторичного напряжения U . Далее в момент

- - -+ (, аналогично открываются тиристо2, ры 1 и 3 первого моста, а потом в момент

2ai+2 тиристоры 5 и 7 второго моста. После этого цикл повторяется. Таким образом, за один период входного напряжения на выходе преобразователя формируются два периода напряжения U .

Если во время работы изменится характер нагрузки, например она станет более активной (что обычно происходит при увеличении нагрузки), то это приведет к уменьшению угла Я, а также автоматически соответственно и угла < .. При этом действующее значение выходного напряжения увеличится, так как при уменьшении нагрузки напряжение также автоматически уменьшится.

Величины сопротивлений первых балластных резисторов из условия минимума потерь энергии в них должны быть равны сопротивлениям соответствующих вторых балластных резисторов и определяются по формуле

R АЗЫ

1436235

3 где Ц вЂ” амплитуда соответствующего входного напряжения.

Стабилитрон 25 облегчает работу формирователей импульсов, так как при его отсутствии по первичной обмотке трансформатора 23 на участке периода от 5%/4 до 2% протекал бы ток i (фиг. 3, пунктир) . На этом же участке на управляющие электроды тиристоров 6 и 8 поступают два импульса тока i (фиг. 4), которые не изменяют состояния этих тисриторов, так, как в момент 5 /4 эти тиристоры открыты, а в момент, предшествующий 2Ы, импульс iy отрицательный, напряжение U<> при этом также отрицательное.

На фиг. 2 жирной сплошной линией изоб- 15 ражена эпюра напряжений на тиристорах 2 и 4 без учета потерь, т.е. токов утечки закрытых и прямых напряжений открытых вентилей схемы. поэтому на участке от У /2.+цС до К -+/3 Ц =О; на участке от 3 /2+оС до

2,/т+)3 U — = 118с, а на остальных участках

Г (ава-ккрм

U т где К вЂ” коэффициент трансформации между обмотками 11 и 12.

На остальных тиристорах возникают аналогичные напряжения, сдвинутые между собой по фазе на четверть периода напряжения питающей сети. На тиристорах второго моста величины напряжений в-43 раз меньше от соответствующих мгновенных напряжений первого моста.

Ширины импульсов управления, равные d.— 3, зависят от времени открывания соответствующих тиристоров и являются весьма малыми, поэтому соответствующие паузы между полупериодами выходного напряжения 13 практически незаметны.

Применение диодов 14 — 17 во входных цепях формирователей импульсов почти в два раза снижает потери на балластных резисторах, в результате чего повышается общий КПД предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Непосредственный удвоитель частоты, содержащий два тиристорных моста, выводы переменного тока которых образуют силовые входные выводы для подключения к двухфазной сети переменного тока, а выводы постоянного тока через согласующий трансформатор в соответствующей полярности подключены к выходным выводам, два балластных резистора и блок управления, выполненный в виде четырех формирователей импульсов, обеспечивающих взаимозависимое управление тиристорами мостов, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен двумя цепочками встречно-последовательно соединенных диодов, включенных в диагонали переменного тока мостов, причем точки соединения диодов каждой цепочки через балластные резисторы подключены к одному из выводов постоянного тока мостов одинаковой полярности.

1436235 дьр4

Составитель Г. Мыцык

Редактор А. Мотыль Техред И. Верес

Заказ 5656/54 Т 666 ираж Подписное орректор/ . Король

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4