Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики для питания электрических рельсовых цепей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощение . Преобразователь имеет два индуктивных параметрических генератора частоты 4 (ИПГ). блок 2 управляемых вентилей, подсоединенный входом к трехфазному источнику питания 1, а выходом - к входу первого ИПГ, систему управления вентилями в виде трех блоков 5 управления, дополнительный блок 6 управления тиристором 8, с помощью которого частота тока накачки второго ИПГ, подключенного через этот тиристор к входу первого ИПГ, понижается в два раза. В результате понижения частоты тока накачки в два раза на выходе второго ИПГ возникают колебания частотой 18, 75 Гц/ Формирование импульсов тока управления вентилями блока 2 осуществляется определенным подключением фаз источника питания 1 и полуволн напряжения источника 3 специальной частоты к блокам 5 системы управления, Это позволяет из трехфазного напряжения питания сформировать импульсы тока накачки первого ИПГ с частотой 75 Гц и получить на выходе этого ИПГ колебания частотой 37,5 Гц. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (sr)s Н 02 M 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

F;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 7 (21) 4679788/07 (22) 18.04.89 (46) 23,10.91. Бюл. N 39 (71) Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта им. M. И. Калинина (72) А. П, Разгонов, lO, А, Кравцов и В. Г. Попов (53) 621,314.26(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 607318, кл. Н 02 M 5/16, 1975. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики для питания электрических рельсовых цепей. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и упрощение. Преобразователь имеет два индуктивных параметрических генератора частоты 4 (ИПГ), блок 2 управляемых вентилей, подсо„„SU 1686657 Al единенный входом к трехфазному источнику питания 1, а выходом — к входу первого

ИПГ, систему управления вентилями в виде трех блоков 5 управления, дополнительный блок 6 управления тиристором 8, с помощью которого частота тока накачки второго ИПГ, подключенного через этот тиристор к входу первого ИПГ, понижается в два раза. В результате понижения частоты тока накачки в два раза на выходе второго ИПГ возникают колебания частотой 18, 75 Гц. Формирование импульсов тока управления вентилями блока 2 осуществляется определенным подключением фаз источника питания 1 и полуволн напряжения источника 3 специальной частоты к блокам 5 системы управления, Зто позволяет из трехфазного напряжения питания сформировать импульсы тока накачки первого ИПГ с частотой 75 Гц и получить на выходе этого ИПГ колебания частотой 37,5

Гц. 2 ил.

1686657

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и телемеханики, в частности, для питания электрических рельсовых цепей на железнодорожном транспорте.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и упрощение.

На фиг. 1 изображена электрическая функциональная схема преобразователя частоты; на фиг. 2 — диаграммы токов и иапря. жений в схеме управления вентилями, обмотке накачки ИПГ и напряжение сети U<, Преобразователь частоты содержит ис. точник 1 трехфазной питающей сети частотой f>, блок 2 управляемых вентилей, источник 3 питания цепей управления частотой fin и напряжением Uy, первый и второй индуктивные параметрические генераторы

4 (ИПГ), блок 5 управления системы управления вентилями с заданной частотой f

ИПГ получают напряжение Ub с частотой fo, на выходе второго ИПà — напряжение Оь с частотой 1вд. Блок 5 управления имеет два входа 14 и 15. Входные выводы 16-19 служат для подключения первой 1ф, второй 2ф, третьей Зф фаз трехфазного источника 1 питания и его нулевого вывода А, к которому через резистор 20 подключены соответствующие входы ИПГ4.

Источник 1 питания частотой fu своими первой, второй и третьей фазами подключен к управляемым вентилям 11-13. Второй источник 3 питания частотой fm используется в системе управления вентилями блока 2, катоды которых соединены между собой и с первым входом первого параметрического генератора 4, с одними из соединенных между собой выходов трех блоков 5 системы управления вентилями блока 2, а также с одним из выходов дополнительного блока 6.

Другие выходы блоков 5 подключены соответственно к управляющим электродам вентилей 11-13, Вход блока 6 подключен к выходу первого параметрического генератора, вторым входом присоединенного K второму входу второго генератора и через резистор 20 — к нулевому выводу источниKB 1.

Блоки 5 системы управления и дополнительный блок 6 содержат соответственно тиристоры 7 и 8 и трансформаторы 9 и 10.

От выходной обмотки трансформаторов 9

40

50 ц Л тг+ у7.

5

20 через тиристоры 7 сигнал уп равления посту- . пает в цепи управляющих электродов вентилей 11-13, а от выходной обмотки трансформатора 10 — на управляющий электрод тиристора 8, через который подается питание на первый вход второго параметрического генератора.

Первые входы блоков 5 подключены к источнику 3 питания цепей управления, вторые входы этих блоков одним зажимом присоединены соответственно к третьей, второй и первой фазам источника 1, а другим зажимом — к нулевому выводу этого источника.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

В преобразователе частоты (фиг. 1) управляемые вентили 11 — 13 включаются во времени последовательно по разрешающему сигналу системы управления, состоящей из источника 3 питания цепей управления частотой f

11 — 13, заданной частотой fop (фиг,2, кривые

T> — Тз). В результате во входной обмотке первого ИПГ формируются однополярные импульсы (кривая UH, фиг. 2) напряжения (тока) накачки Mill, приводящие к возникновению на выходе ИПГ субгармонических колебаний с частотой fp=fpp/2 (режим деления на два — главный параметрический резонанс).

Для питания рельсовых цепей железнодорожных сйстем автоматики и телемеханики важно получить субгармонические колебания на частотах, не кратных частоте питающей сети и располагающихся по шкале спектра в середине между частотой питающей сети 50 Гц и ее половинной гармоникой (25 Гц), затем между частотой 25 Гц и ее половинной гармоники (12,5 Гц) и т.д.

Вместе с тем, в отличие от прототипа. получить выходные напряжения с частотами

37,5 Гц, 18,75 Гц и др. наиболее просто можно при питании преобразователя частоты от трехфазной питающей сети (0з7,5 гц, U18,75 гц, фиг. 2).

Выходная частота преобразователя частоты может быть определена по формуле где Ъ вЂ” продолжительность паузы между соседними полуволнами тока накачки ИПГ, рад

Так, частота fg= — =37,5 Гц, л 50 л + 7г/3. т.е. при ун = 7г/3 60 .

1686657

В прототипе от двухфазной системы питания можно получить угол р, =л/2, а

f8=33,3 Гц.

При каких-то критических значениях мощности и частоты тока накачки самовозбуждение выходных колебаний в контуре

ИПГ с самоподмагничиванием становится невозможным вследствие того, что между импульсами тока накачки исчезает пауза.

Это вызвано тем, что постоянная времени переходного процесса r -L/R, где L, R— индуктивность и активное сопротивление входной цепи, становится соизмеримой с длительностью паузы, в результате уменьшаются глубина модуляции индуктивности контура ИПГ и мощчость, накачиваемая в контуре. Экспериментально установлено, что критическая частота тока накачки ИПГ с самоподмагничиванием не превышает 70—

75 Гц при Рв=200 — 300 Вт. В связи с этим в предлагаемом преобразователе частоты пауза между импульсами увеличена настолько, чтобы скважность импульсов была равна единице. Это достигается схемой блока системы управления вентилями 5 и определенным чередованием фаз тока 3 источника питания цепей управления частотой f и источника 1 трехфаэной питающей сети. Необходимое совпадение фаз источников 1 и

3 определяется в схеме блоков 5 тиристорами 7, формирующими импульсы управления (кривые Т1 — Тз, фиг. 2) управляемыми силовыми вентилями 11-13 блока 2. Угол отсечки в напряжении (токе) накачки (кривые U< с учетом напряжения отсечки О т и напряжения обратной связи U«, фиг. 2) формируется путем определенного чередования полуволн напряжения источника 1 в силовой цепи — цепи входной обмотки накачки ИПà — и в схеме питания трансформаторов 9 блоков 5, а также полуволн напряжения источника 3 в цепи управления тиристорами 7 блоков 5 (кривая Uy, фиг. 2).

Например, импульс управления тиристором 11 (кривая Т1, фиг. 2) в блоке 2 формируется при положительной полуволне напряжения (кривая Uy, фиг. 2) источника 3 питания и отрицательной полуволне напряжения третьей фазы источника 1 питания (обмоткой трансформатора 9, фаза этой полуволны в цепи анода тиристора 7 меняется на 180О). Импульс Т1(кривая Т1, фиг, 2) формируется тиристором 7 блока 5 и поступает в цепь управления вентиля 11 на угол x/3 позже относительно момента смены полярности рабочей полуволны напряжения первой фазы источника 1; поданной на анод вентиля 11. Импульс Tz (кривая Tz, фиг, 2) . формируется при отрицательных полувол5

55 нах напряжение источника 3 и первой фазы источника 1, импульсТз (см. кривую Тз, фиг.

2) формируется при положительной полуволне напряжения источника питания 3 и отрицательной полуволне напряжения второй фазы источника 1.

Таким образом, формирование импульсов напряжения накачки ИПГ с углом отсечки л /3 позволяет обеспечить в ИПГ устойчивый режим деления частоты на два, повышает надежность работы и улучшает энергетические показатели преобразователя частоты.

Устройство позволяет легко получить на выходе колебания частотой 18,75 Гц (U18,75) путем деления частоты импульсов тока накачки ИПГ, формируемых на выходе блока 2, пополам, т.е. 75 Гц до 37,5 Гц (пунктирные кривые U<, фиг. 2). Для этого выход блока 2 подключен к входу другого ИП Г через схему, осуществляющую деление частоты импульсов тока накачки пополам и размещаемую в дополнительном блоке 6. Этот блок содержит тиристор 8, анод которого подключен на выход блока 2, катод — на вход другого ИПГ, а цепь управления тиристором 8 — к выходу первого ИПГ с выходным напряжением частотой 37,5 Гц (0з7,5 Гц, фиг. 2, где Т=26,6 мс и Т=53,2см — периоды следования соответст. вующих импульсов), Предлагаемый преобразователь применяемый в устройствах питания электрических рельсовых цепей, позволяет повысить защищенность путевых приемников от помех и, тем самым, безопасность движения поездов, кроме того, удешевить производство преобразователей частоты и снижает энергозатраты за счет повышения КПД.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий входные выводы для подключения источника питания, первый параметрический генератор. один вход которого соединен с выходом вентильного блока, входом соединенного с входными выводами, а выход указанного генератора образует выходные выводы для подключения нагрузки и систему управления вентилями укаэанного вентильного блока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения, он дополнительно снабжен вторым параметрическим генератором, дополнительным блоком управления, током накачки второго параметрического генератора, система управления вентилями выполнена в виде трех блоков управления вентилями, источник питания выполнен трехфазным с нулевым выводом, а вентильный блок включает три управлемых вентиля, один вывод силового электро1686657

4 7,5/ 78,157

Составитель Л. Устинкина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Максимишинец

Редактор Н. Гунько

Заказ 3609 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 да каждого иэ которых образует один из входов блока вентилей, соединенный с одним из входных выводов для подключения соответствующей фазы источника питания, выводы других силовых электродов управляемых вентилей объединены в общую точку, образующую выход блока вентилей, соединенный с одним из выходов дополнительного блока управления током накачки второго параметрического генератора и с общей точкой соединения одних иэ выходов блоков управления вентилями, другой выход каждого иэ которых подключен к управляющему электроду соответствующего управляемого вентиля блока вентилей, первый вход каждого из трех блоков управления вентилями подключен к соответствующему выходу дополнительно введенного источника питания цепей управления вентилями, второй вход каждого из блоков управления вентилями соединен с одним иэ входных выводов для подключения соответствующей фазы источника питания и с нулевым выво5 дом, выход первого параметрического генератора соединен с входом дополнительного блока управления током накачки второго параметрического генератора, другой выход этого дополнительного блока управления

10 соединен с первым входом второго параметрического генератора, второй вход которого соединен с другим входом первого параметрического генератора и через дополнительно введенный резистор — с вход i5 ным выводом для подключения нулевого вывода источника питания, а выход второго параметрического генератора образует дополнительные выходные выводы для подключения другой нагрузки. п