Умножитель частоты четной кратности

 

4 < 1 д

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ пп 764062 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.09.76 (21) 2408693/24-07 с присоединением заявки 89 (23) Приоритет

Опубликовано 150980 Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 18,0980 (51) м. кл.

Н 02 M 5/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК 621. 314. 26 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.Коваленко и A.À.Ãàëüïåðèí (71) Заявитель

Горский сельскохозяйственный институт (54 ) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ЧЕТНОИ КРАТНОСТИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано. для формирования импульсов или для питания различных электропотребителей, преимущественно асинхронных

5 электродвигателей, напряжением повышенной частоты.

Известны преобразователи частоты, содержащие многообмоточные насыщающиеся трансформаторы. На сердечниках трансформаторов расположены обмотки первичные, вторичные, подмагничивания постоянным током и самоподмагничивания,емкостными токами различных гармоник. Принцип работы основан на искажении магнитного поля за счет насыщения электротехнической стали и выделения соответствующей гармоники соединением фазной группы выходных обмоток в открытый многоугольник (3 и Ц .

В умножителе частоты (21 с целью обеспечения стабилизации выходного напряжения, повышения надежности и 25 упрощения устройства соответствующие пары фазных обмоток самоподмагничивания трехфазных трансформаторов включены между собой через конденсатор встречно-параллельно. 30

В этом устройстве трехфазные трансформаторы связаны магнитными перемычками, расположенными перпендикулярно основной плоскости магнитопровода, что является недостатком. Для выделения четных гармоник в данной конструкции обязательно наличие обмоток подмагничивания постоянным током и самоподмагничивания емкостными токами четвертой и двенадцатой гармоник, что требует значительного расхода меди, а также существенно усложняет конструкцию. Наличие феррорезо- нансного контура приводит к неустой- чивым режимам при изменении как первичного напряжения, так и нагрузки. умножитель частоты 1 11 для выделения четных гармоник снабжен обмот ками подмагничивания постоянным током и емкостными токами второй гармоники. С целью увеличения жесткости внешней характеристик он снабжен управляемыми варикондами в цепи второй гармоники. При этом необходимо применение емкостей компенсации на выходе.

Большое число обмоток и наличие феррорезонансных контуров-недостатки данной конструкции.

764062

5 !

О

40

Общими недостатками умножителей этого типа являются необходимость применения различных обмоток с целью поляризации сердечников для выделения четных гармоник, большое внутреннее индуктивное сопротйвление и вследствие этого для его компенсации необходимость применения конденсаторов, приводящих к ряду неустойчивых процессов.

Известен также статический преобразователь частоты трехфазного переменного тока, предназначенный для получения более низких частот, т.е. используется как циклоконвертор. Управление тиристорами осуществляется от блока управления. Преобразователь — Состоит из группы, трансформаторов, к выходнЫм обмоткам каждого подключены встречно-параллельно пара тиристоров. Нагрузка подключается между общими точками обмоток и тиристоров.

Подобную конструкцию возможно использовать для умножения частоты питающей сети, если трансформаторы перевести в режим работы глубокого насыщения, тогда в выходных обмотках будут выделяться импульсы напряжения.

СооТветствующим управлением тиристорами можно сформировать на выходе напРя>кение устроенной частоты, При этом уменьшается внутреннее индуктивное сопротивление выходной цепи. Аналогичное устройство можно использо вать для выделения четных гармоник, -если выполнить в них соединение выходных обмоток через тиристоры 3 .

Недостатками этих конструкций являются сложная многообмоточная схема ферромагнитных элемейтов, большое количество (управляемых вентилей) тиристоров и, следовательно, " громоздкая схема управления тиристорами.

Наиболее близким к изобретению является умножитель частоты четной кратности, содержащий группу трансформаторов с первичнь>ми и вторичны- ми обмбтками и два тиристора, одни .

- разноименные силовые выводы электродов которых объединены и их общая точка подключена к одному иэ выходных выводов.

Однако этот умножитель имеет сложную конструкцию и не обеспечи- вает достаточную стабилизацию выходного напряжения.

Цель изобретения - упрощение устройства и обеспечение стабилизации выходного напряжения.

" указанная цель достигается тем, что умножитель частоты четной кратности, содержащий группу трансфор Mаторов""с первичными и вторичными обмотками и два тиристора, одни разноименные силовые выводы электродов которых объединены и их общая

" " Юнака"подключена- к одному из" зыходных

ВИводов,снабжен à числу вторичных. обмоток парами диодов, а каждая из вторичных обмоток выполнена с выводом от средней точки"и соединена с соответствующей парой диодов по мостовой схеме, причем все выводы вторичных обмоток объединены и их общая точка подключена ко второму выходному выводу, а каждый из диодов одной пары включен согласно с тиристором, другой из указанных силовъ>х выводов которого подключен к общей точке соединения диодов этой пары.

На чертеже дана схема предложенного умножителя частоты четной кратности на примере учетверителя частоты.

Устройство содержит четыре транс(>орматора, восемь диодов (Д1-Д8) два тиристора (Т„ и Т ) и систему управления тиристорами (СУ).Транс-форматоры имеют первичные и вторичные обмотки. Соотношение витков первичных обмоток, указанное на схеме, подобрано так, что сдвиг результирующей намагничивающей силы каждого последующего трансформатора осуществляется на 45 >. Вторичные обмотки имеют вывод бт :редней точки. Диоды со вторичной обмоткой каждого трансформатора образуют выпрямительный мост.

Каждый из диодов одного моста включен согласно с тиристором, подключенным к общей точке соединения диодов этого моста.

Нагрузка подключается к зажимам, образованным: первый — объединенными выводами от средних точек вто1 ричных обмоток, второй — общей точкой соединения разноименных выводов силовых электродов тиристоров.

Управление каждым тиристором осуществляется системой от силовой части преобразователя.

Работа умножителя частоты осуществляется- следующим образом.

При подключении к сети по первичным обмоткам протекают токи, обеспечивающие режим нась>щения электротехнической стали. Положительная и отрицательная полуволны магнитного потока имеют одинаковую форму — трапеции. Верхнее основание, соответствующее насыщенному состоянию, имеет продолжительность, равную 135О . Потоки в сердечниках трансформаторов сдвинуты по времени предыдущий от последующего на

450 !

Во вторичных обмотках каждого трансформатора выделяются разнополярные импульсы ЭДС продолжительностью 45О и сдвинутые друг от друга на 180 . Диоды осуществляют вйпрямление отрицательного импульса и на выходе моста имеем два импульса

ЭДС одной пблярности, сдвинутые на

180© . Каждый трансформатор эа пе764062 риод первой гармоники выделяет пару импульсов напряжения, которые сдвинуты во времени. Положительные импульсы поступают на один тиристор, аотрицательные, на другой. B такт выделения импульса ЭДС система управления открывает соответствующий тиристор (при этом второй заперт) и подключает нагрузку к одной полуоб-. мотке. Последовательность работы диодов за,период гармоники Д1,ДЗ, Д5, Д7„ Д2, Д4, Д6, Д8, а тиристорбв поочереДно Т> и Т, в следую.щий период аналогично.

В отличие от известных в предло женном умножителе частоты отсутст- " вуют обмотки подмагничивания постоянным током и обмотки самоподмагничивания емкостными токами второй либо четвертой и двенадцатой гармоник, что существенно упрощает конструкцию ферромагнитных элементов. Устраняется также последовательное соединение выходных обмоток, что уменьшает внутреннее индуктивное сопротивление и увеличивает жесткость внешней характеристики. Поскольку ток нагрузки протекает по вторичной обмотке. только четверть периода, сечение ее уменьшается в четыре раза. Вышеуказанное позволяет существенно снизить расход меди и стали на ферромагнитные элементы.

Предложенная конструкция позволяет также сократить количество тиристо-ров и, следовательно> систему управления, что также упрощает и удешевляет конструкцию. С ростом кратности умножения частоты количество тиристоров и система управления не меняются.

Трехфазный умножитель выполняется из трех однофазных. Вместо тиристоров могут быть использованы транзисторы.

Система управления тиристорами, поскольку ее работа задается той же силовой частью, является одновременно и обратной связью, позволяющей осуществлять регулирование напряжения путем изменения угла отпирания тиристоров.

Формула изобретения

Умножитель частоты четной кратности, содержащий группу трансформаторов с первичными и вторичными обмотками и два тиристора, одни разноименные силовйе вйводы элек15 тродов которых объединены и их общая точка подключена к одному из выходных выводов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и обеспечения стабилизации выходного напряжения, он снабжен по числу вторичных обмоток парами диодов, а каждая иэ вторичных обмоток выполнена с выводом от средней точки и соединена с соответствующей парой диодов по мостовой схеме, причем все выводы вторичных обмоток объединены и их общая точка подключена ко второму выходному выводу, а каждый из диодов одной пары включен согласно с тиристором, другой из указанных cèëîâûõ. выводов которого подключен к общей точке соединения диодов этой пары.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

9 275213, кл. Н 02 М 5/16, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 497695, кл. H 02 М 5/16, 1975.

40 3.Патент ФРГ Р 1438406, кл 21 d+ 14/02 1970

Ъ °

Ж4 О 6 2

Составитель Л.устинкина

Редактор С.Лыжова Техред С.Мигунова Корректор В сутяга

Заказ 6809/19 Тиргж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r.Óæãopoä,óë.Ïðîåêòÿàÿ,4