Преобразователь частоты Советский патент 1984 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится к преобразовательной техникео Областями применения являются: автоматика, измерительная техника, импульсная электроэнергетика и система электроснабжения Известен статический удвоитель частоты, который состоит из двух цепочек, каждая из которых содержит по два тиристора, выходной трансформатор, первичная обмотка которого имеет среднюю точку Питание тиристоров производится через общую среднюю точку от двух источников 5 периодические напряжения которых вдвинуты по фазе на 90 и блока системы управления состояниями тиристоров.Нагрузка подключается во вторичную обмотку транс форматора С 1 . Известен также трехфазный умножи тель частоты, состояпщй из ферромагнитного преобразователя фаз, четы рех тиристоров, подключенных последо вательно с первичными обмотками преобразователя и блока системы управления состояними тиристоров. ПерВИЧные обмотки ферромагнитного преобразователя намотаны на одном сердечник Нагрузка /подключается во вторичную обмотку преобразователя С2 Недостатком этих устройств является подключение тиристоров непосредственно к источникам питания,что требует применения высококлассных тиристоров, имеющих сложную схему блока управления состояниями тиристо ров Это приводит к удорожанию устройств, а также к наличию на выходе несинусоидальных кривых напряжения и тока, что не позволяет использовать зги установки рядом с потребителями энергии строго синусоидальной формы, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является магнито-тиристорный умножитель часто ты в четное число раз с непосредстве ной связью, который состоит из ферро магнитного преобразователя числа фаз на основе трансформаторов, вторичные обмотки которых одними своими концам объединены р первую общую точку, а другими через тиристоры соединены в другую общую точку, образуя два выпрямителя по нулевой схеме, включенн между собой встречно-параллельно, блока управления состояниями тиристо ров, а также пар тиристоров, соединя ющих общие точки рабочих тиристоров и ферромагнитного преобразователя числа фаз Сз о Это устройство позволяет повысить астоту в п раз. На практике часто не ребуется чрезмерного повышения часто ты сети, а достаточно повысить в два аза, для решения этой задачи известое устройство является сложным. Цель изобретения - упрощение устойства при умножении частоты сети в ва раза Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты, содержаий ферромагнитный преобразователь числа фаз на основе трансформаторов, вторичные обмотки которых одними конами объединены в первую общую точку, а другими через тиристоры соединены в две другие общие точки, образуя два выпрямителя по нулевой схеме, включенных между собой встречно-параллельно, а также блок управления состояниями тиристоров, снабжен реактором, включенным между двумя упомянутыми точками соединения тиристоров, причем выходные выводы преобразователя образованы указанной первой общей точкой соединения вторичных фазных обмоток и средней точкой обмотки введенного реактора, а управляющие перехода кажого из тиристоров выпрямителя через введенные цепочки встречно-последовательно соединенных стабилитрона, диода, переменного резистора связаны с напряжением фазы , отстающей на /2 по отношению к фазе напряжения, коммутируемого данным тиристоромоНа фиГо 1 изображен преобразова- «. тель частоты; на представлены кривые напряжения и тока, когда преобразователь частоты работает без уравнительного реактора, Тоео когда нагрузка чисто активная; на кривые напряжения и тока при подключении в силовую часть преобразователя реактора. Преобразователь частоты состоит из двух трансформаторов 1 и 2 с нулевой точкой во вторичных обмотках. Первичная обмотка трансформатора подключена на фазное напряжение ОА трехфазной сети, а первичная обмотка трансформатора 2 подключена на линейное напряжение ВС. Такое подключение дает возможность получить во вторичнь х обмотках симметричную четырехфазную систему,.Вторичные обмотки трансформаторов 1 и 2 одниг ш концами образуют первую общую точку, а к.д)угим концам вторичных обмоток

присоединены рабочие вентили

V согласно приведенной схеме.

Va,

Разноименные электроды вентилей V ; V2 и Vo; V соединены через реактор Зо Между нулевой точкой вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 и средней точкой реактора 3 подключена нагрузка 4о Входные обмотки трансформаторов 5-8 системы управления состояниями вентилей подключены к выход- ю ным зажимам симметричной четырехфаз- ной системы, а выходные обмотки - к управляющим электродам вентилей Устройство работает следующим образом. При изменении на положительный знак полуволны напряжения во вторичной обмотке трансформатора 5 котора включена согласно с первичной, подае ся отпирающий сигнал на вентиль V-i. В связи с тем, что трансформатор 5 подключен на фазу напряжения (U,) , отстающей на Л/2 по отношению к фазе напряжения, коммутируемого вентилем V.(Uy), вентиль V пропустит половину коммутируемого напряжения U,. Так как трансформаторы 6-8, подаю щие импульс управления на вентили, подключены к фазам напряжений, отстающих на 1л/2 по отношению к фазе напряжения, ккоммутируемого соответст вующими вентилями, то вентили V-, V-, у пропустят половины полуволн коммутируемых фазных напряженийо Рассмотрим изменение напряжения за время, равное одному периоду (фиг.21о В момент, равный О, происхо дит изменение полярности в фазе и при этом поступает импульс на отпирание вентиля V-,, в момент, равный Л/2, происходит изменение в фазе и подается импульс на отпирание вентиля в момент, равный У , меняет полярность фаза d и подается импульс на отпирание вентиля V-, в момент, равный 2 изменяет полярность фаза Ъ и подается импульс на отпирание вентиля Vg; с момента, равного 2Л , повторяется снова вьшеизложенный про цесс, Тое последовательно работают вентили V4; V-.

Как видно из фиго2, выходные напряжения и ток преобразователя меняют свой знак по отношению к входному напряжению дважды за время, равное 2Л.

При активной нагрузке кривые тока и напряжения идентичны друг другуj но возникает вероятность одновременной работы вентилей V.; V и V,; V s так как один вент5-шь не успеет закрыться полностью, в связи с инерционностью полупроводниковых приборов, а второй получает и1-1пульс на отпираниеоДля устранения этого режима в системе управления предусмотрен стабилитрон, который дает определенный сдвиг угла открытия вентиля,, Для случая активно-индуктивной нагрузки кривые тока и напряжения могут иметь сдвиг фаз до J/2 (фиГоЗ). Ток возрастает до тех пор, пока напряжение на питающей фазе трансформатора не станет меньше напряжения на нагрузке, затем в области отрицательнь х значений разности этих напряжений ТОК спадает до нуля. Таким образом, в противоположность случаю чисто активной нагрузки, в цепи с активно-индуктивной нагрузкой возникает постепенно нарастающ ш ток и происходит затягивание момента приращеьшя тока относительно момента перехода фазного напряжения через нулевое значениеа В связи с этим может появиться вероятность межфазного короткого замыкания через силовые вентили и уравьштельный реактор,который рассчитан только на гадтёние уравнительных токов,возникающих во внутреннем контуре преобразователя Для предотвращения аварийных режимов в систему управления состояниями управляемых вентилей включен переменный резистор, позволяющий применять фазное регулирование угла открытия вентилей. Таким образом, предлагаемое устройство упрощает преобразователь, Тае уменьшает количество силовых тиристоров, полупроводниковых приборов в блоке системы управления вентилей, что приводит к yвeJlичeнию надежности устройствао

Ua

фиг.З

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ,содержащий ферромагнитный преобразователь числа фаз на основе трансформаторов , вторичные обмотки которых одними концами объединены в первую общую точку, а другими через тиристоры соединены в две другие общие точки. образуя два выпрямителя по нулевой схеме, включенных между собой встречно-параллельно, а также блок управления состояниями тиристоров, о т - личающийся тем, что, с целью упрощения При умножении частоты сети в два раза, он снабжен реактором, включенным между двумя упомянутЬ1ми точками соединения тиристоров, причем выходные вывода преобразователя образованы указанной первой общей точкой соединения вторичных фазных обмоток и средней точкой обмотки введенного реактора, а управлякицие переходы каждого из тиристоров выi прямителя через введенные цепочки из встречно-последовательно соединен(Л ных стабилитрона, диода и переменного резистора связаны с напряжением фазы, отстающей на Ji /2 по отношению к фазе напряжения, коммутируемого данным тиристором.