Статический ферромагнитный стабилизированный умножитель частоты Советский патент 1985 года по МПК H02M5/16 

g(f)

00 и|

СО

ф

Од Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано в ка честве однофазного источника питания повышенной частоты. Известна резонансная схема умно- женин частоты, состоящая из одного колебательного контура и служащая для умножения частоты только в три раза С 1Недостатком этого умножителя является то, что умножение частоты , в этой схеме возможно только при опре деленном (фиксированном )значении параметров и нагрузки. Известен также ферромагнитный умножитель частоты, содержащий трех фазную обмотку с катушками п , г Hj, намотанными на отдельных магнит проводах, последовательно с соответ ствующими катушками включены насы- вдающиеся дроссели. Устройство содер жит также выходную обмотку h для формирования напряжения, наводимого в ней составным магнитным потоко от упомянутых обмоток. Параллельно выходной обмотке включены насыщающийся дроссель и конденсатор 23. Недостатками этого умножителя частоты являются невозможность применения его при однофазном источник питания и отсутствие стабилизации тока нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому является статический ферромагнитный стабилизированный умножитель часто.ты, содержащий два последовательно соединенных нелинейных индуктивных элемента с одинаковым числом витков,к дый из которых зашунтирован конденсат ром, образуя феррорезонансный контур, и цепь нагрузки. Кроме того, устройство содержит еще три аналогичных резонансных контура, соединенных в последовательную цепь, вкл ченную параллельно двум первым резо нансным контурам и входным вьшодамр Известному умножителю частоты присущи недостаточная стабилизация тока нагрузки при изменении входного напряжения сети, больщое коли- чество элементов,повышенные весогабаритные показатели. Цель изобретения - улучшение ста билизации тока нагрузки при изменении входного напряжения и улучшения массогабаритных показателей. Поставленная цель достигается те что в статический ферромагнитный стабилизированный умножитель частоты, содержащий два последовательно соединенных нелинейных индуктивных элемента с одинаковым числом витков, каждый из которых зашунтирован конденсатором, образуя феррорезонанс- ный контур, и цепь нагрузки, дополнительно введен линейный индуктивный элемент, соединенный последовательно с указанными нелинейными индуктивными элементами, образуя цепочку, включенную последовательно с цепью нагрузки, причем свободные выводы указанной цепочки и цепи нагрузки соединены с входными выводами дпя подключения источника питающего напряжения. На фиг,1 приведена принципиальная схема статического ферромагнитного стабилизированного умножителя частоты-, на фиг.2 - осциллограммы входного напряжения U и напряжения на нагрузке DM s на фиг.З - зависимость тока нагрузки,, при изменении напряжения Ugx на входе умножителя. Умножитель частоты состоит из двух нелинейных индуктивных элементов W и W2 с одинаковым числом витков, параллельно которым включены конденсаторы С и С, образуя феррорезо- нансные контуры К-, и К., соединен- ные последовательно между собой, а также последовательно с линейным индуктивным-элементом W., и цепью нагрузки Z,. Свободные выводы цепи нагрузки Z а резонансного контура К соединены с входнь1ми выводами а и Ъ для подключения источника питающего напряжения. При. этом 1г проводимости, учитывающие активные потери контуров. Ста ический ферромагнитный стабилизированный умножитель частоты работает следующим образом. При определенных соотношениях параметров в цепи возбуждаются автопараметрические колебания. При этом фазовые соотношения устанавливаются так, чтобы контур К и/линейная индуктивность W, давали резонанс напряжения на пятой гармонике, а контуры К и К- образовывали фильтрпробку для первой гармоники тока, т.е, чтобы напряжение на контуре К находилось в противофазе напряжению на контуре К, и они были приблизительно равны друг другу, С другой стороны, емкость конденсатора €2 выбирается такой,чтобы обеспечивалась стабилизация тока на пятой гармони-

ке. Кроме того, контур К обеспечивает увеличение полосы умножения частоты. При этом всегда контур К находится в емкостном режиме, а контур Кл - в индуктивном.

Согласно фиг.2, с уменьшением проводимостей и (j- контуров К -и К уменьшается влияние первой гармоники тока.

Работу устройства можно пояснить следующим образом.

При подаче напряжения Ugxlt) по обмоткам идентичных нелинейных эле- матов W и W контуров К и Кн протекает ток, имеющий нечетные гармоники, так как нелинейные элементы имею ток вида J c(+ЪЧ Этот ток создает магнитный поток, в котором имеются те же нечетные гармоники, что и в токе..

Ток, создаваемый феррорезонансным контуром К , определяется по выражению, dv ,,«1,.ЪЧ . С другой стороны i i + i + i .. , Ч 11 .13 IS где V - магнитный поток контура К - ток 1-й гармоники в конту ре К , ц,- ток 3-й гармоники в конту ре . i - ток 5-и гармоники в конту ре N. Высшими гармониками пренебрегаем. Ток, создаваемый феррорезонансн контуром К2 определяется из выраже ,J.,«V,bM, 2 Высшими гармониками пренебрегаем. Один контур находится в-емкост режиме, а другой - в индуктивном. Тогда можно записать V .nc«{ + (3u)i.) Sin(u;-t + oij ) (wt- ) ( ) ( ) . Между потоком и напряжением име место зависимость и шЧ

Выражения для потокг и V учитывают, что по цепи протекает ток Ч, имеющий частоту 5f. Напряжение сети равновешивается напряжением 1-й гармоники Lig(fl и;,+и. Для 3-й гармоники 23 - гармоники 05 + . В Z| входит сопротивение линейного элемента W и сопроивление Z..

Взяв 1-ю и 2-ю производные потоков и 2 и подставив в выражение для тока i и ч , можно получить выражения для токов -через потоки и все входящие в феррорезонансные контуры элементы.

Полученные -выражения можно решить, учитывая, что в цепи должен протекать стабилизированный ток частоты 5, т.е. выполняться условия,

что Т Т 7

15 25 I

1 4 i - О 11 2t эффект стабилизации достигается тем, что при решении уравнения находятся условия, обеспечивающие постоянство амплитудного значения магнитного потока. В результате,получаем фазовые и амплитудные соотношения между потоками 4 sinu)t + (3u)) ч Sin (Slot-SO) 51(101-100)-V.jSin(3ust-i-50°) + + V-.VsAn(5u)-t-50°) , V, V,, 0,7eV ( 0.078 V, .V,,,S4. Емкости рассчитываются по форму5. .г. о,.. . S--0,,-0.9V;C2 086f VO S:W u)2 - О г где - условный поток, который исит от приложенного напряжения сети V (П ои Подключенная последовательно ферроагнитным контурам и нагрузке линейая индуктивность обеспечивает протеание стабилизированного тока 5-й армоники со строго определенной наальной фазой. Индуктивность выбирается из услоия0+0 TZ 15 25 и 5 Таким образом, предлагаемое устройство при меньшем количестве элементов, по сравнению с 113А996 прототипом, обеспечивает достаточ но хорошую стабилизацию тока нагрузки.

СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий два последовательно соединенных нелинейны индуктивных элемента с одинаковым числом витков, каждый из которых зашунтирован конденсатором, образуя феррорезонансный контур, и цепь нагрузки, отличающийся тем, что, с целью улучшения стабилизации тока нагрузки при изменении входного напряжения и улучшения массо-габаритных показателей, в него дополнительно введен линейный индуктивный элемент, соединенный последовательно с указанными нелинейными индуктивными элементами, образуя цепочку, включенную .последовательно с цепью нагрузки, причем свободные выводы указанной i цепочки и цепи нагрузки соединены W с входными выводами для подключения источника питающего напряжения.

Фи9.1