Умножитель частоты

 

Союз Советсннк

Соцналнстнческна

Реслублнк.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.80 (21) 2885994/24-07 (51) N. Кл.

Н 02 М 5/16 с присоединением заявки №вЂ”

Гееударстееиимй кемитет (23) Приоритет—

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень №44

Дата опубликования описания 30.11.81 (53) УДК 621.314..27 (088.8) йо делам изебретеиий и открытий

И. И. Якубов и Б. М. Рапутов (72) Авторы изобретения

Горский сельскохозяйственный институт (71) Заявитель

БПБ,11ЯОТ,.: (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника напряжения повышенной частоты.

Известны ферромагнитные умножители частоты, содержащие насыщенные ферромагнитные элементы и конденсаторы компенсации реактивной мощности (1).

Однако эти преобразователи частоты обладают большими массой и габаритами, низким КПД и неустойчивым режимом работы.

Наиболее близким к предлагаемому является умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные каскады, выполненные, каждый, в виде двух трехфазных нелинейных элементов и двух трансформаторов, причем входы нелинейных элементов соединены с входными выводами для подключения источника питающего напряжения каждый из их выходов соединен с первичной обмоткой одного из трансформаторов, вторичные обмотки которого образуют выходные выводы. Использование в этом устройстве в качестве нелинейных элементов варикондов улучшает технико-экономические показатели (2) .

Однако ввиду ограниченной величины емкости и мощности варикондов, высоких значений диэлектрических потерь, временной и температурной нестабильности параметров известный умножитель частоты обладает большой нестабильностью и малым КПД.

Применяемые в относительно мощных умножителях частоты батареи из варикондов повышают массу и габариты преобразователя.

Цель изобретения — повышение КПД, улучшение массо-габаритных показателей и повышение устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в умножителе частоты, содержащем последовательно соединенные каскады, выполненные, каждый, в виде двух трехфазных нелинейных элементов и двух трансформаторов причем входы нелинейных элементов соединены с входными выводами для подключения источника питающего напряжения, каждый из выходов соединен с первичной обмоткой одного из трансформаторов, вторичные об20 мотки которого образуют выходные выводы, каждый каскад снабжен дополнительным нелинейным элементом и трансформатором, а все трансформаторы выполнены с двумя

886!65 первичными обмотками, причем каждый из нелинейных элементов состоит из двух диодных мостов, к выходу каждого из которых подключена соответствующая первичная обмотка одного трансформатора, входы первых диодных мостов всех нелинейных элементов соединены с входными выводами для подключения системы линейных напряжений источника питания, входы вторых диодных мостов соединены с входными выводами для подключения системы фазных напряжений источника питания, сдвинутой на 90 эл. град. относительно системы линейных напряжений, одни вторичные обмотки всех трансформаторов соединены в звезду, образуя трехфазный выход, а другие — в открытый треугольник, образуя однофазный выход.

На чертеже схематически изображен предлагаемый умножитель.

Умножитель частоты содержит в каждом каскаде 1 три пары нелинейных элементов 2—

4 и три трансформатора 5 — 7, причем в качестве нелинейных элементов использованы диодные мосты 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13.

Каждая из двух первичных обмоток 14 и 15, 16 и 17, 18 и !9 трансформаторов подключена к выходу одного из диодных мостов. Первые мосты 8, 10 и !2 питаются трехфазной системой линейных напряжений, подводимых к входным выводам 20 — 22 от источника питающего напряжения, которым является предыдущий каскад или сеть (для первого каскада). Линейные напряжения подводятся к выводам 2! — 22, 22 — 20 и 20 — 2!. Вторые мосты 9, 11 и 13 питаются сдвинутой на

90 эл. град. относительно системы линейных напряжений, системой фазных напряжений, подводимых к выводам 20 — 22. Вторичные обмотки трансформаторов 23 — 25 соединены в звезду, образуя трехфазный вывод 26 — 28 для подключения следующего каскада или трехфазной нагрузки, а обмотки 29 — 3! соединены в разомкнутый треугольник, образуя однофазный выход.

Для компенсации постоянной составляющей магнитного потока в сердечниках трансформаторов, обусловленной неравенством линейного и фазного напряжений, числа витков соответствующих первичных обмоток каждого трансформатора как 1: 3.

Устройство работает следующим образом

Каскады 1...k...n с трехфазным выходом умножают частоту в 2" раз. На промежуточных однофазных выходах получают частоту умножения в 3 X 2" раз. В каждой паре нелинейных элементов, например 2, напряжение одного моста 8 по отношению к напряжению второго 9 сдвинуто на 90 эл. град. В магнитопроводе происходит вычитание намагничивающих сил, обусловленных выпрямленными напряжениями (токами) .

Результирующая намагничивающая сила представляет собой кривую удвоенной частоты треугольной формы. Основными гармониками такой кривой по отношению к частоФормула изобретения

Умножитель частоты, содержаший последовательно .соединенные каскады, вы40 полненные, каждый, в виде двух трехфазных нелинейных элементов и двух трансформаторов, причем входы нелинейных элементов соединены с входными выводами для подключения источника питающего напряжения, каждый из их выводов соединен с первичной

45 обмоткой одного из трансформаторов, вторичные обмотки которого образуют выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, улучшения массо-габаритных показателей и повышения устойчивости, каждый каскад снабжен дополнительными

50 нелинейным элементом и трансформатором, а все трансформаторы выполнены с двумя первичными обмотками, причем каждый из нелинейных элементов состоит из двух

5

I5

30 те на входе каскада явлчются гармоники, кратные 2 и 3 X 2. А все три пары выпрямительных мостов создают трехфазную систему напряжений гармоник, кратных 2. При соединении вторичных обмоток трансформаторов в звезду получаем трехфазную систему напряжений с частотой в два раза большей входной, при этом гармоники кратные 3 X 2 имеют нулевую последовательность фаз и токов не создают, а при соединении вторичных обмоток в разомкнутый треугольник трехфазные напряжения удвоенной частоты взаимно компенсируются и токов не создают, напряжения же нулевой последовательности фаз, частотой кратной

3 X 2, суммируются и создают ток с утроенным амплитудным значением.

Трехфазная система напряжений удвоенной частоты подается на следующий каскад.

Таким образом, умножитель частоты в 2 раз имеет унифицированные трехфазные вход и выход, что и позволяет производить каскадное умножение частоты.

Использование вместо варикондов диодов позволяет повысить КПД умножителя до 0,8 — 0,9, создать мощные умножители, обладающие меньшими массами и габаритами. Отсутствие феррорезонансных цепей и нестабильных по параметрам варикондов позволяет создать умножитель более устойчивым в работе, а по сравнению с Т-образной схемой включения обмоток трансформаторов — с лучшей симметрией фаз, особенно при изменяющейся величине нагрузки. Обшая масса всех каскадов умножителя не превышает массы трансформатора соизмеримой мощности, питающегося напряжением с частотой сети. диодных мостов, к выходу каждого из которых подключена соответствующая первичная обмотка одного трансформатора, входы первых диодных мостов всех нелинейных элементов соединены с входными выводами для подключения системы динейных напря886165 жений источника питания, входы вторых диодных мостов соединены с выводами для подключения системы фазных напряжений источника питания, сдвинутой на 90 эл. град. относительно системы линейных напряжений, одни вторичные обмотки всех трансформаторов соединены в звезду, образуя трехфазный выход, а другие — в открытый треугольник, образуя однофазный выход.

О" 28

13 f

Составитель Л. Устинкина

Редактор Е. Дичинская Техред А. Бойкас Корректор Н. Швыдкая

Заказ 10554 73 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 1

Источники информапии, принятые во внимание прн .::г, р;! . Бамдас А. M. и др. Ферромп пп1т, ые умножители частоты. «Энергия», 1968, с. 62, 93, 110 — 115.

2. Авторское свидетельств № 365740, кл. Н 02 М 5/16, 19 1