ТРЕХФАЗНЫЙ УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Российский патент 1994 года по МПК H02M5/458 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на энергетических сетях и установках.

Известны вентильно-трансформаторные преобразователи переменного напряжения [1].

Известен удвоитель частоты с двухфазным входом, содержащий два мостовых выпрямителя и пороговый и суммирующий узлы [2].

Целью изобретения является повышение КПД и надежности, а также упрощение устройства.

Это достигается тем, что в трехфазном удвоителе частоты, содержащем три мостовых выпрямителя, вход каждого из которых соединен с входными выводами соответствующей фазы удвоителя частоты, а выход через пороговый узел соединен с входом суммирующего узла, выход которого соединен с выходными выводами удвоителя частоты, суммирующий узел выполнен в виде трехфазной электромагнитной системы, фазные входные обмотки которой состоят из двух включенных встречно полуобмоток, подключенных каждая к выходу своего мостового выпрямителя через транзистор, к коллектору которого также подключена полуобмотка другой фазы суммирующего узла, а пороговый узел выполнен в виде резистивного делителя напряжения, подключенного к выходу своего мостового выпрямителя и соединенного средней точкой через резистор с базой подключенного к нему транзистора.

Для дальнейшего повышения КПД пороговый узел может быть соединен с базой своего транзистора через резистор и защитный и опорный диоды.

Для обеспечения возможности регулирования энергетических параметров удвоителя частоты входы транзисторов могут быть зашунтированы конденсаторами.

На чертеже приведена схема трехфазного удвоителя частоты электрической машины.

Три мостовых выпрямителя собраны на диодах 1. Вход каждого выпрямителя подключен к соответствующей фазе (или линии) трехфазной питающей сети АВС. Выходы выпрямителей соединены каждый через свой транзистор 2, 3, 4 с двумя полуобмотками 5 и 6, принадлежащими разным фазам суммирующего узла 7, являющегося трехфазным статором электрической машины (или первичными обмотками трехфазного трансформатора). Пороговые узлы, выполненные на резисторах 8 и являющиеся делителями напряжения мостовых выпрямителей, подключены каждый средней точкой через гасящий резистор 9 непосредственно или через опорный диод 10 и защитный диод 11 к базе своего транзистора 2, 3 или 4. База каждого транзистора соединена с эмиттером резистором 12, который может быть зашунтирован конденсатором 13. По направлению выпрямленных токов полуобмотки 5 и 6 в каждой фазе суммирующего узла 7 включены между собой встречно.

Работает трехфазный удвоитель частоты следующим образом.

Пульсирующее выпрямленное напряжение мостового выпрямителя через делитель на резисторах 8 и резистор 9 открывает один из транзисторов 2, 3, 4. Если открыт транзистор 2, то по полуобмотке 5 фазы а статора двигателя и по его полуобмотке 6 фазы b течет выпрямленный ток. Так как фазы пульсирующих напряжений на выходах мостовых выпрямителей сдвинуты между собой, то открывающийся следом транзистор 3 пропускает выпрямленный ток от своего выпрямителя на диодах 1 через полуобмотку 5 фазы b статора двигателя и через его полуобмотку 6 фазы с. Поскольку наведенная после открывания транзистора 4 в полуобмотке 5 фазы а ЭДС направлена навстречу напряжению на выходе выпрямителя, транзистор 2 закрывается. Изменение направления тока (и магнитного потока) в фазе а суммирующего узла, происходящее при открывании транзистора 4, осуществляется в течение одного полупериода частоты питающей сети. Аналогичное изменение направления тока происходит в фазах b и с суммирующего узла, который является трехфазной электромагнитной системой - статором двигателя переменного тока (асинхронного или синхронного) или первичной обмоткой трехфазного трансформатора. В результате этого в статоре двигателя появляется магнитный поток, вращающийся с удвоенной частотой по отношению к частоте питающей сети.

Если суммирующим узлом является трехфазный трансформатор, то на его вторичных обмотках индуцируется ЭДС удвоенной частоты. Регулирование его выходного напряжения или энергетических параметров двигателя переменного тока можно производить путем плавного или ступенчатого изменения величины сопротивления резистора 9 или емкости конденсатора 13, задерживающих момент открывания транзисторов 2, 3, 4. Резисторы 12 обеспечивают полное закрывание этих транзисторов. Диоды 11 защищают базовые переходы транзисторов от появления на них отрицательных потенциалов от наводимых в полуобмотках 5 и 6 ЭДС.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в возможности простыми средствами обеспечить повышение скорости вращения роторов асинхронных и синхронных двигателей и при этом применять двигатели в нормальном (общепромышленном) исполнении, повысить надежность и КПД устройства и снизить помехи коммутации. Наличие полуобмоток в фазах статора позволит снижать при необходимости скорость вращения двигателей путем увеличения числа полюсов. Использование трансформаторов удвоенной частоты снимает многие проблемы у потребителей, нуждающихся в источниках переменного напряжения повышенной частоты.

Использование: в электронике на энергетических сетях и установках. Сущность изобретения: устройство содержит выпрямители 1, соединенные через транзисторы 2 - 4 с фазами суммирующего узла 7, выполненного в виде транзистора. Пороговые узлы выполнены на резисторах 8 и являются делителями. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ТРЕХФАЗНЫЙ УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий три мостовых выпрямителя, вход каждого из которых соединен с входными фазными выводами, а выход через пороговый узел соединен с входом суммирующего узла, выход которого соединен с выходными выводами удвоителя частоты, отличающийся тем, что суммирующий узел выполнен в виде трехфазной электромагнитной системы, фазные входные обмотки которой состоят из двух включенных встречно полуобмоток, подключенных каждая к выходу своего мостового выпрямителя через транзистор, к коллектору которого также подключена полуобмотка другой фазы суммирующего узла, а пороговый узел выполнен в виде резистивного делителя напряжения, подключенного к выходу своего мостового выпрямителя и соединенного средней точкой через резистор с базой подключенного к нему транзистора. 2. Удвоитель по п.1, отличающийся тем, что пороговый узел соединен с базой своего транзистора через резистор и защитный и опорный диоды. 3. Удвоитель по п.1, отличающийся тем, что входы транзисторов зашунтированы конденсаторами.