Преобразователь частоты с квази-однополосной подуляцией

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ

<>843134 (6 I) Дополнительное к авт. саид-ву (5!)М. Кл з (22) Заявлено 048429 (23) 2746834/24-07 с присоединением заявки ¹

Н 02 М 5/27

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30D681. Бюллетень N9 24 (53)УДК 621 314 57 (088. 8) Дата опубликования описания 300681 (72) Авторы изобретения

Г.С. Мыцык и В.В. Михеев (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С КВАЗИОДНОПОЛОСНОЙ мОдуляцией

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, при построении устройсТВ для преобразования многофазного напряжения одной (стабильной или изменяющейся) частоты в многофазное регулируемое или стабилизированное по величине напряжение другой (регулируемой или стабилизированной) частоты.

Устройство с такой функциональной характеристикой применяется в различного типа частотно-управляемых электроприродах, для питания линейных двигателей в установках электромагнитного перемешивания жидких металлов, а также при решении задачи получения стабильной частоты при переменной скорости вращения привода генератора на автономных под- Ю вижных объектах.

Известны преобразователи, обеспечивающие преобразование одной частоты в другую и регулирование величины преобразованного выходного напряжения. Это преобразователи частоты со звеном постоянного тока и преобразователи частоты с непосредственной связью M,(22 и В3 .

Недостатками преобразователей частоты (ПЧ} первого типа являются сравнительно низкое качество преобразованного напряжения (типичный коэффициент гармоник напряжения порядка 0,3), а также схемотехническая усложненность или ухудшение массогабаритных показателей в тех случаях, когда требуется обмен реактивной и активной мощностью нагрузки с сетью.

ПЧ с непосредственной связью, выполняемые на тиристорах с естественной коммутацией, имеют ограниченные функциональные возможности, так как не позволяют получить частоты больше (0,25-, 0,3)Г„ (где f< — частота напряжения питающей сети), а также имеют довольно сложную систему управления j4).

ПЧ с непосредственной связью на тиристорах с искусственной коммутацией позволяют получить частоты выше частоты питающей сети, однако схемы по-прежнему характеризуются сравнительно большим значением коэффициента гармоник напряжения (0,31).

Кроме того ПЧ, выполняемые на тиристорах с искусственной коммута843134 цией, имеют увеличенную массу и габариты (из-эа наличия блока искусственной коммутации).

Наиболее близкиМ к предлагаемому является преобразователь частоты с квазиоднополосной модуляцией с суммированием в общем контуре (ПЧ с КИ с СОК). Этот преобразователь содержит в модуляторов, выполненных в виде однофаэных инверторных ячеек на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, и блок управления, включающий в себя задающий генератор, распределитель импульсов и усилительно-развязывающий узел, выходами подключенный к управляющим входам соответствующих ключей моду- 15 ляторов. Силовые входы модуляторов образуют входные выводы преобразователя для подключения их к соответствующим фазам m фазной сети, а выходные выводы каждого модулятора 20 подключены к первичной обмотке одного из m трансформаторов,,вторичные обмотки которых соединены последовательно, образуя цепь, соединенную с выходными выводами преобразователя E5$.

К недостаткам такого преобразователя следует отнести невысокое качество его выходного напряжения, а также большие габариты трансформаторов.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник, а также улучшение массо-габаРитных показателей путем уменьшения массы трансформаторов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе частоты с квазиоднополосной модуляцией, содержащем m модуляторов, выполнен- 40 ных в виде однофазных инверторных ячеек на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, и блок управления, состоящий из последовательно связанных между собой 45 задаюцего генератора, основного распределителя импульсов, выполненного по схеме пересчетного кольца, и усилительно-развязывающего узла, выходы

KoToPoz o IIo+KJII0 IeH к упРавляющим 50 входам соответствующих ключей модуляторов, причем силовые входы каждого модулятора образуют силовые входные выводы преобразователя для подключения их к соответствующим фазам mфазной сети, а выходные выводы каждого модулятора подсоединены к первичной обмотке одного из m трансформаторов, последовательно соединенные вторичные обмотки которых образуют цепь, связанную с выходными выво- 60 дами преобразователя, первичные обмотIIII каждого из m трансформаторов выполнены с отпайками, соединенными с силовыми входами соответствующего данному трансформатору модулятора через дополнительно введенные ключи с двухсторонней проводимостью, блок Управления снабжен дополнительным распределителем импульсов и основным логическим узлом, формирующим заданные последовательности импульсов для управления ключами модуляторов M подключенным своими входами к соответствующим выходам основного и дополнительного распределителей импульсов, а выходами связанным со входами усилительноразвязывающего узла, причем входы дополнительного и основного распределителей импульсов подключены к выходу задающего генератора, первый непосредственно, а второй — через дополнительно введенный делитель частоты.

При m = 3 первичные обмотки каждого из трех трансформаторов выполнены с одной отпайкой, делящей обмотку на две части, числа витков которых W и И„" отвечают соотношению

W : W = 1 : 1,38.

Числа витков W „ W, отвечают

1 1 Ф соотношению 1(„ : W„= 1: 1.

Кроме того, преобразователь снабжен демодулятором, выполненным по схеме однофазного мостового инвертора на управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, силовыми входными выводами, подключенными к упомянутой цепи иэ последовательно соединенных вторичных обмоток трансформаторов, а выходными выводами образующими выходные выводы преобразователя, а также триггером со счетным входом и дополнительным логическим узлом, включенным между выходами основного и логического входами усилительно-развязывающего узлов, причем счетный вход триггера подключен к выходу задающего генератора, à его выход через усилительноразвяэывающий узел связан с управляющими входами ключей, демодулятора.

Первичные обмотки каждого из трех трансформаторов выполнены с двумя отпайками, делящими обмотку на три ! части, числа витков которых И.„

W„ W отвечают .соотношению И

l t 11

И„": W "= 1: 1045: 4,1, а упомянутая цепь иэ последовательно соединенных вторичных обмоток трансформаторов подключена к выходным силовым выводам преобразователя непосредственно.

На фиг.1 представлен вариант струк. турной схемы силовой части ПЧсКМ с

СОК при m 3(а) и временные диаграммы, пояснйющие формирование сигналов управления ключами модуляторов (б); на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие формирование выходного напряжения преобразователя на фиг.1, на фиг.3 — структурная схема блока управления преобразователя на фиг.1, на фиг.4 - вариант структурной схе843134 мы силовой части ПЧ с КМ с СОК с промежуточным высокочастотным (ПВЧ) преобразованием (а) и временные диаграммы, поясняющие формирование сигналов управления ключами модуляторов (б); на фиг.5 — временные диаграммы, поясняющие формирование выходного напряжения преобразователя на фиг.4, на фиг.б — структурная схема блока управления преобразователя на фиг.4; на фиг.7 — форма кривой модулирующего воздействия для ПЧ с КИ с СОК, первичные обмотки трансформаторов которого выполнены с двумя отпайками (и>„= 3).

Рассмотрим конкретный при>лер выполнения преобразователя с !».>= 3.

Предлагаемый преобразователь (фиг.1) содерх<ит три модулятора

1-3, выполненные в виде однофазных инверторных ячеек на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью 4-21. Силовые входы

22-25 модуляторов образуют входные выводы преобразователя для подключения его к трехфазной сети. Силовые выходы 26-34 каждого модулятора подключены к первичным обмоткам 3537 одного из трех трансформаторов

38-40. Вторичные обмотки 41-43 трансформаторов 38-40 соединены последовательно, образуя цепь, подключенную к выходным выводам 44 и 45 преобразователя.

Блок 46 управления (фиг.3) содержит задающий генератор 47, делитель 48 частоты, основной 49 и дополнительный 50 распределители импульсов, логический узел 51, состоящий из трех идентичных каналов 5254 и усилительно-развязывающий узел

55. Выход задающего генератора 47 подключен ко входу дополнительного распределителя 50 импульсов и ко входу делителя 48 частоты, выход которого подключен ко входу основного распределителя импульсов 49.

Выходы основного 49 и дополнительного 50 распределителей импульсов соединены со входами логического узла 51, каждый из трех идентичных каналов 52-54 которого состоит из четырех двухвходовых логических элементов ИЛИ 55-58, двух логических элементов HE 59 и 60 и связан своими выходами через усилительно-развязывающий узел 61 с управляющими входами соответствующих ключей модуляторов 1-3.

На фиг.1 б приведены временные диаграммы, поясняющие формирование сигналов управления ключами модуляторов преобразователя по фиг.1 и напряжений на:вторичных обмотках трансформаторов. На диаграмме обозначены: напряжение 0! фазы A исходной сети, сигналы +4 - . Ч 9 управления ключами 4-9 модуляторов> напряжение U на вторичной обмотке 41 тран! 4= Ь+ е+ ч

У = i>+i<+ и

Ч „= Ь+е

Ч = И+)<

48- V

V>- »

40

На интервале — !.„, (фиг. 16) открыты ключи 4-9 модуллтора 1. Напряжение питания прикладывается ко

45 всей обмотке 35 трансформатора 38, и на вторичной обмотке 41 формируется первая ступень напряжения 0

В момент времени t запирают ключ 4

1 и открывают ключ б. Напряжение пи-.

50 тания при этом прикладывается к части первичной об лотки 35, что приводит к увеличению коэффициента трансформации трансформатора 38, а на вторичной обмотке 41 формируется вторая ступень напряжения О.> (интервал t — t< на фиг.16). Дальл

I нейшее формирование напряжения U< происходит аналогично в соответствии с временными диаграммами, приведенными на фиг.16.

60 Модификацией преобразователя фиг.1а может быть преобразователь с НВЧ преобразованием, структурная схема силовой части которого приведена на фиг.4а. В это>л преобразоб5 вателе цепь из последовательно соесформатора 38, сигналы а — 1 на выходах дополнительного распределителя импульсов 50 (фиг.3).

На диаграм>ле фиг.2 обозначены модулирующие воздействия Ч>м4,Ч м >>Чм . напряжения 0,> -. U на,вторичных

>!1 обмотках 41-43 трансформаторов 3840, выходное напряжение U1 преобразователя.

Преобразователь работает следующим дбразом.

Выходное напря>кение U преобразователя получают суммированием напряжений на вторичных обмотках 41-43 трансформаторов 38-40

I !!!,= Ф>=3 . ()1=7=0„. М„.= О, 1 М „1y где i — номер фазы, О>- частичное напряжение. >

Формирование частичных напряжений U поясним на примере модулятора

1, нагруженного на трансформатор 38.

При подключении питания к блоку управления.и к силовой части преобразозателя на управляющие входы ключей 4-9 модулятора 1 поступают сигналы управления +4 в V9, формирование которых осуществля>эт в логическом узле суммированием соответствупщих сигналов (b, е, h, k, и, v на фиг.3), поступающих с выходов

30 основного 49 и дополнительного 50 распределителей импульсов

843134

22

4 выводам преобразователя непосредственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 238656, кл. H 02 M 5/27, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 309435, кл. H 02 М 5/27, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

9 325671, кл. H 02 И 5/27, 1972.

С

d с

9

)

4. Авторское. свидетельство СССР

9 169663, кл. H 02 М 5/27, 1965.

5. Мыцык Г.С., Сенько В.И., Скобченко В.М. Построение, анализ и возможности применения преобраэовате

5 лей частоты с квазиоднополосной модуляцией. Сб. "Автоматизация управления организационными и техническими системами", Томск, Изд-во

Томского университета, 1979, с ° 175183.

843134

843134

Фиг.7

Составитель И. Никитин

Редактор 10. Середа Техред Э.Фанта корректор С. Щомак

Эакаэ 5157/77 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

ОП ИСАНИЕ изоьеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическйх

Республик (!!! 843016

1 з (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлено 27.03.79 (21) 2742702/24-07 (51) M. Кд.

Н 01 Н 47/18 с присоединением заявки ¹вЂ”

Госудврстввииый иомитвт

СССР (23) Приоритет— во делом изобрвтеиий и открытий

Опубликовано30.06.81. Бюллетень №24 (5З) УДК621.316. .925(088.8) Дата опубликования описания 30. 06 . 8 1 (72) Авторы изобретения

А. Н. Хабиров, М. С. Арзуметова и ill. Ш.

Узбекский научно-исследовательский инсти энергетики и-автоматики (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к автоматике и радиоэлектронике, в частности к электронным реле времени.

Известно устройство реле времени, в котором используется импульсный заряд конденсатора через резистор от импульсов напряжения,стабилизированных по амплитуде и постоянных по длительности.

В этом устройстве рост среднего значения напряжения на накопительном

t0 конденсаторе до порога срабатывания реле происходит по экспоненте (11.

Известно устройство реле времени, содержащее последовательно соединен15 ные широтно-импульсный модулятор, параметрический стабилизатор напряжения, интегратор, цепь разряда времязадающего конденсатора, выходной исполнительный блок f2J.

21)

В этом реле времени для обеспечения больших выдержек времени выби" рают порог срабатывания близким к величине напряжения питания, постоян- ную времени интегратора во много раз больше периода поступающих импульсов и заряжают конденсатор узкими импульсами. Выбор порога срабатывания близким к величине напряжения питания приводит к тому, что крутизна экспоненциального напряжения на накопительном конденсаторе вблизи точки срабатывания порогового элемента становится очень незначительной, что приводит к нестабильности выдержки времени устройства.

Цель изобретения — повышение стабильности работы реле времени.

Поставленная цель достигается тем, что в реле времени, содержащем последовательно соединенные параметрический стабилизатор напряжения, широтно-импульсный модулятор па тиристоре, в переход управляющий электрод-анод которого включены постоянный и переменный резисторы, в переход управляющий электрод-катод включен конден-! сатор, интегратор на диоде, резисто