УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ Российский патент 1994 года по МПК H02M5/22 

Изобретение относится к электротехнике, к преобразовательной технике и предназначено для использования в системах управления непосредственными преобразователями частоты.

Известные устройства управления с линейным опорным сигналом имеют сложные блоки синхронизации с сетью, относительно низкое быстродействие и качество выходного напряжения, наличие дополнительных функциональных узлов, используемых в качестве регуляторов, снижает надежность устройства [1].

Устройства управления, где в качестве опорного сигнала применяется косинусоидальный сигнал, имеют повышенную точность задания углов управления, улучшенный гармонический состав выходного напряжения. Наиболее близким по техническому решению является устройство, содержащее блок косинусоидальной синхронизации, компараторы, генератор ведущих сигналов, формирователи импульсов и распределитель импульсов [2]. Однако устройство имеет повышенную массу и габариты, а при несимметрии питающей сети возникают погрешности в синхронизации опорных сигналов, что приводит к ухудшению качества выходного напряжения.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей устройства опорного сигнала и устранение влияния несимметрии питающей сети на систему управления непосредственным преобразователем частоты.

Цель достигается тем, что блок косинусоидальной синхронизации выполнен на высокочастотном трансформаторе с круговым вращающимся магнитным полем и на транзисторных ключах, причем высокочастотный трансформатор с круговым вращающимся магнитным полем основной первичной обмоткой соединен с одной из фаз питающей сети, первый вывод дополнительной первичной обмотки соединен через конденсатор с первым выводом основной первичной обмотки, а вторые выводы основной и дополнительной первичных обмоток объединены, при этом основная и дополнительная первичные обмотки развернуты в пространстве на угол 90^о, три вторичные обмотки трансформатора включены по сехме "звезда", сдвинуты одна относительно другой на угол 120^о и подключены через встречно-параллельные диоды к входам транзисторных ключей, двенадцать других вторичных обмоток трансформатора соединены попарно-встречно и подключены к управляющим входам транзисторных ключей, выходы транзисторных ключей использованы как выходы блока косинусоидальной синхронизации.

На фиг.1 показана структурная схема устройства опорного сигнала системы управления непосредственным преобразователем частоты, где обозначено: высокочастотный трансформатор с круговым вращающимся магнитным полем 1, транзисторные ключи 2-4, компараторы 5-7, генератор 8 ведущего сигнала, формирователи 9-11 импульсов и распределитель 12 импульсов. На схеме показаны выводы для соединения с управляющими электродами силовых ключей 14-16 и вывод 13 для подключения фазы питающей сети.

На фиг.2 показана принципиальная электрическая схема устройства опорного сигнала, где обозначено: первичные обмотки высокочастотного трансформатора А₁₁, А₁₂ и вторичные обмотки а₁...а₅, b₁...b₅, c₁...c₅, конденсатор 30, диоды 17...22, транзисторы 23...28, резисторы 29.

На фиг. 3 показаны векторные диаграммы напряжений вторичных обмоток трансформатора для транзисторного ключа 2. На фиг.4 показаны эпюры напряжений, поясняющие формирование косинусоидальных кривых транзисторного ключа 2, где обозначено: а) - напряжение на обмотке а₁-U_а1 и суммарное напряжение на обмотках b₂ и с₂ - U_в2с2, б) - напряжение на обмотке а₁ - U_с1 и суммарное напряжение на обмотках с₃ и b₃ - U_с3b3; в) - косинусоидальные синхронизирующие кривые на выходе транзисторного ключа 2 (кривые положительного типа - сплошной кривой, кривые отрицательного типа - пунктирной кривой).

Устройство управления работает следующим образом. Напряжение одной из фаз питающей сети поступает на первичные обмотки А₁₁ и А₁₂ высокочастотного трансформатора 1. В первичных обмотках образуется круговое вращающееся магнитное поле, вызывающее ЭДС во вторичных обмотках. Рассмотрим формирование синхронизирующих косинусоидальных кривых в транзисторном ключе 2 (фиг.2). Напряжение U_а1 через диоды 17 и 18 прикладывается к транзисторам 23 и 24, к эмиттер-базе транзистора 23 прикладывается суммарное напряжение соединенных встречно обмоток b₂, c₂ - U_b2c2, которое отстает на угол 90^о от напряжения U_а1 (фиг. 4а), к эмиттер-базе транзистора 24 прикладывается суммарное напряжение соединенных встречно обмоток c₃, b₃ - U_c3b3 (фиг.4б) которое опережает на угол 90^о напряжение U_а1. В результате на выходе транзисторного ключа 2 образуются косинусоидальные кривые, показанные на фиг.4в сплошной кривой - синхронизирующие кривые положительного типа. Для формирования синхронизирующих кривых отрицательного типа необходимо использовать дополнительные блоки транзисторных ключей, аналогичные блокам 2-4. При этом необходимо изменить подключение управляющих сигналов транзисторов, например, к управляющему входу транзистора 23, дополнительного блока, подключить напряжение U_c3b3, а к транзистору 24 - U_c2b2. В результате будут формироваться кривые отрицательного типа, показанные на фиг.4в.

Использование высокочастотного трансформатора с круговым вращающимся магнитным полем и транзисторных ключей выгодно отличает предложенное устройство опорного сигнала от известных, так как улучшаются массогабаритные показатели устройства и снижается влияние несимметрии питающей сети на систему управления непосредственным преобразователем частоты вследствие синхронизации устройства опорного сигнала только с одной из фаз преобразующего напряжения.

Применение: блок косинусоидальной синхронизации выполнен на высокочастотном трансформаторе с круговым вращающимся магнитным полем и на транзисторных ключах, причем высокочастотный трансформатор с круговым вращающимся магнитным полем основной первичной обмоткой соединен с одной из фаз питающей сети, первый вывод дополнительной первичной обмотки соединен через конденсатор с первым выводом основной первичной обмотки, а вторые выводы основной и дополнительной первичных обмоток объединены, при этом основная и дополнительная первичные обмотки развернуты в пространстве на угол 90°, три выходные обмотки трансформатора включены по схеме "звезда", сдвинуты одна относительно другой на угол 120° и подключены через встречно-параллельные диоды к транзисторным ключам, двенадцать других выходных обмоток трансформатора соединены попарно-встречно и подключены к управляющим входам транзисторных ключей, выходы транзисторных ключей соединены с одним из входов компараторов, вторые входы которых соединены с генератором ведущего сигнала, а выходы компараторов через формирователи импульсов соединены с распределителем импульсов. 4 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, содержащее блок косинусоидальной синхронизации с тремя выходами, каждый из которых подключен к первому входу соответствующего компаратора, вторые входы которых подключены к генератору ведущих сигналов, выходы компараторов через формирователи импульсов подключены к распределителю импульсов, отличающееся тем, что блок косинусоидальной синхронизации выполнен на высокочастотном трансформаторе с круговым вращающимся магнитным полем и на транзисторных ключах, причем высокочастотный трансформатор с круговым вращающимся магнитным полем основной первичной обмоткой соединен с одной из фаз питающей сети, первый вывод дополнительной первичной обмотки соединен через конденсатор с первым выводом основной первичной обмотки, а вторые выводы основной и дополнительной первичных обмоток объединены, при этом основная и дополнительная первичные обмотки развернуты в пространстве на угол 90^o, три вторичные обмотки трансформатора включены по схеме "звезда", сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o и подключены через встречно-параллельные диоды к входам транзисторных ключей, двенадцать других вторичных обмоток трансформатора соединены попарно встречно и подключены к управляющим входам транзисторных ключей, выходы транзисторных ключей использованы как выходы блока косинусоидальной синхронизации.