Способ непосредственного преобразования частоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик

<»>930531

{5I)M. Кл.

Н 02 М 5/27 (61 ) Дополнительное к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 27.06.80 (2l) 2946006/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.82

3Ъвудвретеанный квинтет

СССР ао делам нзооретеннй н открытий (53) УДК 621. .314.27 (088.8) . II .5,Д

1 (72) Авторы изобретения

P. В. Погосбекян и В. A. Кравчук (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, при построении преобразователей для установок электромагнитного перемешивания жидких металлов.

Известен способ непосредственного преобразования частоты путем формирования на нагрузке напряжения различной полярности с заданной частотой посредством реверсивных мостовых выпрямителей (13

1О

Недостатком такого способа является то, .что верхний предел регулируемой частоты существенно ограничен вследст1 вие естественной коммутации вентилей.

Известен снос- б непосредственного преобразования частоты, в которсм применена искусственная коммутация вентилей Г23 .Однако при больших токах преобразователя (например, в установках перемешивания жидкого металла) узел коммутации становится слишком громоздким и не может работать достаточно надежно. Это обстоятельство ограничивает применение его в таких случаях.

Известен также способ непосредственного преобразования частоты, реализуемой поочередной коммутацией магнитных потоков, создающих две включенные встречно в контуре нагрузки ЭДС преобразуемой частоты.

При этом способе. напряжение на нагрузке формируется посредством включения на данном временном интервале того из источников, напряжение которого соответствует заданной полярности путем восстановления его магнитного потока и последующего гашения магнитного потока встречного источника с помощью обмоток управления ГЗ)

Недостатком известного способа является то, что установленная мощность преобразователя при этом превышает s два раза мощность, потребляемую нагрузкой, поскольку источники ЭДС не зависимы. Таким образом, массогабаритные показатели преобразователя по срав9ЭО5Э1 4 одного крайнего стержня магнитопровода на противоположный. При этом на нагрузку работает только один источник.

Управляющие импульсов задающей частоты f определяют интервал замкнутого и разомкнутого состояния обмоток управления и напряжения на нагрузке преобразования частоты R (фиг. 2).

Пусть при положительной полярности импульсов работет источник 1, при отрицательной — источник 2. Переключение их сопровождается переходным процессом, который определяет динамические характеристики возникающего в цепи периодического режима. Если рассмотреть только принужденную составляющую этого режима, формирование напряжения на нагрузке можно представить так, Поскольку при работе одного из источников, например второго, напряжение на нагрузке изменяет знак на противоположной по отношению к тому, что дал бы на этом интервале первичный источник, то при длительности управляющих импульсов С, соответствующей усповию (— (t (-1 — )

«1

Щ 4 огибающая выходного напряжения будет изменять полярность с частотой которая определяется из следующих соображений. Интервал времени t, з течение которого огибающая имеет неизменную полярность, можно определить из того, что на этом интервале разность угловых величин колебаний Е и Х равна 3 для колебания с частотой огибающей, т.е. нению с одним источником завышены в два раза.

Кроме того, обмотка управления в ! этом случае потребляет .значительную реактивную мощность, что дополнительно снижает массогабаритные показатели за счет громоздкого узла коммутации. Недостатком известного способа является также.то, что,при увеличении мошности преобразователя возрастает его искажаю- 10 шее влияние на питающую сеть вследствие снижения быстродействия в переходных процессах смены состояний обмоток управления. При этом в первичной цепи возникают импульсные токи. tS

Бель изобретения — улучшение массогабаритных показателей устройства, реа- лизующего способ, и снижение его искажающего влияния на питающую сеть.

Поставленная цель достигается тем, что в способе непосредственного преобразования частоты с помощью двух включенных встречно в контуре нагрузки

ЭДС преобразуемой частоты, осуществляют последовательное переключение с регулируемой частотой магнитного потока одного источника ЭДС на контур другого источника ЭДС. При таком переключений потоков обмотка управления одного источника в момент ее замыкания не толь-. ко компенсирует поток своего источника, ЭДС, но и усиливает поток противоположного источника за счет индуктивной связи между ними.

На фиг. 1 приведен пример осуществления этого способа; на фиг. 2 - временные диаграммы, цоясняюшие работу устройства.

С помошью двух источников ЭДС 1 и ао

2, которыми являются вторичные обмотки трансформатора, расположенные на боковых стержнях трехстержневого магнитоцровода 3 и включенные между собой согласно и последовательно с нагрузкой

4. Первичная обмотка 5 трансформатора расположена на среднем стержне магнитопровода. На крайних стержнях кроме обмоток, создающих ЭДС, расположены об- мотки 6 и 7 управления.

При разомкнутых обмотках 6 и 7 управления найряжение на нагрузке равно нулю вследствие в горичного включения источников ЭДС 1 и 2 по отношению к

1 первичной обмотке 5. Предлагаемый способ непосредственного преобразования частоты состоит в том, что замыканием

1 одной из обмоток управления переключают магнитный поток первичной обмотки 5 из где Хс — частота сетевого напряжения.

Огсюда

)- С Ъ

Qaa таких интервала .дают период частоты огибающей . т=м=—

1 ñ З

Величина, обратная Т, является частотой изменения огибающей С 3 . Улучшение массогабаритных показателей устройства, реализуюшего способ, следует из того, что установленная мощность источника питания по известному способу превышает мощность, потребляемую нагрузкой в два раза, а в предлагаемом способе это превышение равно 1,5.

Кроме того, этот показатель улучшается

5 за счет снижения массогабаритных показателей узла коммутации по сравнению с известным способом. Это следует из того, что в предлагаемом способе относительная величина реактивной мощности обмоток управления существенно ниже этой величины в известном способе.

Определить такое уменьшение можно по относительным величинам токов обмоток управления 3 к токам нагрузки

ЭЭ рассматриваемых схем при полном равенстве их соответствующих параметров. Так, для схемы известного способа отношение реактивной сос:-авчяюшей то-! ка обмотки управления Э (р) к соответствующей составляющей тока нагрузки

3, р) равно 0.(Р) «) З ь(р) Ю ).

930531 6 и определяет снижение массогабаритных показателей узла коммутации и преобразователя в целом.

Снижение искажающего влияния преОбразователя по предлагаемому способу на питающую сеть является результатом повышения быстродействия переходного процесса переключения магнитных потоков по сравнению с известным способом, где происходит гашение и восстановление независимых магнитных потоков. Вследствие магнитной связи магнитных потоков источников ЭДС при их переключении обмотка управления одного источника в момент ее замыкания не только компенсирует поток своего источника ЭДС, но и усиливает поток противоположного источника. При этом в первичной цепи в момент коммутации не возникают им о пульсные увеличения тока (фиг. 3).

Для схемы по предлагаемому способу соответствующая величина равна

Ц

+ .(Р) ц 4,)+ АКМЭ

3(P) где г — сопротивление нагрузки; ц — коэффиэиент взаимной индукции

И9 между обмоткой управления и обмоткой источника ЭДС, которые находятся на одном стержне; — коэффициент взаимной индукции между обмоткой управления и обмоткой источника ЭДС; находящийся на противоположном стержне.

Из этих зависимостей видно, что при равенстве величин г и М для обоих схем относительный реактивный ток обмотки управления в схеме по предлагаемому способу 3 < меньше соответствующей величины 3" в схеме по известному способу < &)

Количественно это уменьшение -равно

3Q 1

CB.3

1(п) где Ксв — коэффициент связи, соответЭ ствующий М, Поскольку индуктивности обмоток управления сравниваемых схем равны, то снижение реактивной мощности пропорционально квадрату этой величины, что

Формула изобретения

Способ непосредственного .преобразования частоты однофазного напряжения путем преобразования его в два магнит. ных потока, создающих в двух, магнитных контурах две встречно включенные в цепи нагрузки ЭДС и поочередной коммутации этих потоков с заданной частотой дця попеременного исключения действия одной из этих ЭДС, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритнь.х показателей устройства, 35 реализующего способ, и снижения его искажающего влияния на питакяцую сеть, коммутацию осуществляют путем переключения потока одного магнитного контура на другой магнитный контур.

4О

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Глязер А., Мюллер-Любек К.

45 Теория электронных и ионных преобразователей тока (мутаторов). М., Трансжелдориздат, 1388 л, 337 с.

2. Иньков Ю. М. и др. Непосредственный преобразователь частоты с искусст50 венной коммутацией тока. Труды МИИТа, .

Вып. 405. М., 1972.

3.Тонколь В. Е., Мельничук А. Н.

Магнитнополупроводниковые модуляционютт ные преобразователи частоты. Киев, Наукова думка, 1970, с. 178.