Преобразователь частоты и числа фаз Советский патент 1987 года по МПК H02M3/00 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям частоты и числа фаз и может быть использовано в качестве источников питания исполнительных устройств различного назначения, например, в робототехнике.

Цель изобретения - улучшение мае- согабаритных показателей преобразователя при работе его на активно- индуктивную нагрузку и при питании

I

от трехфазной сети с нулевым проводом .

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя; на фиг.З - то же, при регулировании величины его выходного напряжения; на фиг.4 - принципиальная схема блока управления; на фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие работу блока управления.

Преобразователь частоты и числа фаз (фиг.1) содержит два однофазных трансформатора 1 и 2, у которых концы первичной обмотки 3 трансформатора 1 подключены к нулевому проводу и к одной из фаз (А), а концы первичной обмотки 4 трансформатора 2 подключены к двум другим фазам сети (В, С). Вторичные обмотки трансформаторов разделены средними точками 5 и 6 на две обмотки (полуобмотки) 7 и 8 трансформатора 1 и две обмотки (полуобмотки) 9 и 10 трансформатора 2 соответственно. Преобразователь содержит также два трехфазных вентильных моста на диодах I1-16 и 17-22 соответственно с включенными на его выходах полностью управляемыми от блока 25 управления ключами 23 и 24. Начала полуобмоток 7 и 9 подключены к входам одного моста (к точкам соединения диодов 11, 14 и 12, 15), а концы полуобмоток 8 и 10 - к входам другого моста (к точкам соединения диодов 17, 20 и 18, 21), Средние точки 5 и 6 вторичных обмоток образуют фазные выходные выводы 26, 27 преобразователя соответственно, а третьи входы вентильных мостов (точки соединения диодов 13, 16 и 19, 22) объединены и образуют нулевой вывод 28 преобразователя.

Для получения одинакового по амплитуде напряжения на вторичных полуобмотках 7, 8 и 9, 10 необходимо.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чтобы коэффициент трансформации К трансформатора 1 отличался в /3 раз от К трансформатора 2..

Блок 25 управления содержит задающий генератор 29, подключенный к триггеру 30 со счетным входом, последовательно соединенные генератор 31 пилообразного напряжения, на вход которого подается сигнал с триггера 30, а выход подключен к одному входу компаратора 32, на второй вход которого поступает сигнал управления U,,, два логических элемента 2И-НЕ 33 и 34 и логический элемент НЕ 35, выход которого связан после усиления и гальванической развязки в блоке 36 с управляющим входом ключа 24, второй триггер 37 со счетным входом, на вход которого поступает сигнал с триггера 30, а выходной сигнал поступает на второй вход логического элемента 2И-НЕ 33 и на второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 38, первый вход которого подключен к выходу компаратора 32, а выход - к второму входу логического элемента 2И-НЕ 34. Выход логического элемента 34 подключен после усиления и гальванической развязки в блоке 39 на управляющий вход ключа 23.

Преобразователь работает следующим образом.

Трансформаторный узел преобразовывает исходное трехфазное напряжение частоты f в двухфазное U, U (фиг.2 и 3) той же частоты f. При отсутствии необходимости регулирования напряжения с выхода блока 25 управления на ключи 23 и 24 поступают сигналы управления U,, , V (фиг. 2) с частотой f,,, определяемой задающим генератором 29 блока 25 управления. При этом на выходе преобразователя имеет место двухфазное напряжение Ujg, и,, (фиг. 2) с частотой основной гармоники f, /f .

Регулирование выходной частоты преобразователя f., осуществляется изменением частоты f .

Iм

Регулирование величины выходного напряжения преобразователя осуществляется за счет широтно-импульсного регулирования сигналов управления и и , (фиг.З). При этом на выходе преобразователя имеет место двух-- фазное напряжение U и l/j, (фиг.З) с меньшей амплитудой основной гармо

312

НИКИ, чем Ujg , U (фиг.2), величина которой является функцией угла .

Возможность непрерывного протекания тока нагрузки при активно-индук- тивном ее характере обеспечивается непрерывностью преобразующего тракта в процессе преобразования.

Работа блока 25 управления иллюстрируется диаграммами на фиг.5.

При помощи последовательно соединенных задающего генератора 29 и первого триггера 30 со счетным входом генератор 31 пилообразных импульсов вырабатывает сигнал U ,, который затем подают в компаратор 32. В нем его сравнивают с сигналом управления и J и формируют сигнал U , поступающий затем на одни входы первого 33 и второго 38 логических элементов 2И- НЕ и 2ИЛИ-НЕ соответственно. На другие входы этих логических элементов подают сигнал U , с выхода второго триггера 37 со счетным входом, вход которого соединен с выходом триггера 30. Сигналы Ujj и с выходов логических элементов 33 и 38 подают на входы второго логического элемента 2И-НЕ 34. Выходной сигнал и 34 этого логического элемента является управляющим для одного ключа 23, а управляющий сигнал U - для второго ключа 24 и поступает с выхода логического элемента НЕ 35, на вход которого подают сигнал U, . Пос ле усиления и гальванической развязки в блоках 39 и 36 сигналы управления U j и (фиг.З) подают на входы ключей 23 и 24 соответственно.

Формула изобретения

Преобразователь частоты и числа фаз, содержащий трансформаторный узел, одни разноименные по полярности концы вторичных обмоток которого подключены соответственно к первому

5

1

o

0

0

5

604

и второму входам двух трехфазных вентильных мостов, между выводами постоянного тока которых включены полностью управляемые ключи, причем средние точки вторичных обмоток образуют фазные выходные выводы преобразователя, и блок управления ключами, включающий задающий генератор, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей преобразователя при работе его на активно-индуктивную нагрузку и при питании от трехфазной сети с нулевым проходом, трансформаторный узел выполнен в виде двух однофазных транспорматоров, концы первичных об- моток которого образуют нулевой и фазные силовые входные выводы преобразователя, а коэффициенты трансформации этих трансформаторов различаются между собой в /5 раза, общая точка третьих, входов трехфазных вентильных мостов образует третий выходной вывод преобразователя, блок управления снабжен последовательно соединенными генератором пилообразного напряжения и компаратором, а также цепочкой из последовательно соединенных между собой двух триггеров со счетным входом, двух логических элементов 2И-НЕ и логического элемента НЕ, выход которого связан с управляющим входом ключа одного вентильного моста, причем вход первого триггера подключен к выходу задающего генератора, а его вьпсод - к тактовому входу генератора пилообразного напряжения, выходы второго триггера и компаратора подключены соответственно к первому и второму входам первого логического эЭземента 2И-НЕ и к первому и второму входам первого логического элемента 2 ИЛИ, выход которого подсоединен к одному из входов второго логического элемента 2И-НЕ, связанного своим вы- .ходом с управляющим входом ключа другого вентильного моста.

Фиг.2

ot ,o(.

23

rlh linn ппп ппа ппп f

U(

24

1 ппп ппп ппп ппо пп

0

6Jt

Изобретение относится к преобра- звательной технике, в частности к преобразователям частоты и числа фаз, и может быть использовано в качестве источников питания исполнительных устройств различного назначения, например, в робототехнике. Цель изобретения - улучшение массогабарит- ных показателей преобразователя при работе его на активно-индуктивную нагрузку и при питании от трехфазной сети с нулевым проводом. Преобразователь частоты и числа фаз содержит трансформаторный узел, выполненный в виде двух однофазных трансформаторов 1 и 2, вторичные обмотки которых разделены средними точками 5 и 6 на две пары полуобмоток 7, 8 и 9., 10 со- ответственно. Начала полуобмоток 7 и 9 подключены к входам одного трехфазного вентильного моста, вьшолнен- ного на диодах 11-16, а концы полуобмоток 8 и 10 - к входам другого моста, выполненного на диодах 17-22. Средние точки 5 и 6 вторичных обмоток образуют фазные выходные выводы 26 и 27 преобразователя соответственно, а третьи входы вентильных мостов объединены и образуют нулевой вывод 28 преобразователя. Коэффициент трансформации трансформатора 1 отличается в {З раз от коэффициента трансформации трансформатора 2 для получения одинакового по амплитуде напряжения на вторичных полуобмотках 7-10. Блок 25 управления обеспечи ва- ет регулирование выходного напряжения по принципу двухполярной широт- но-импульсной модуляции. 5 ил. ю (Л кэ ю а

и

26

OJt

4l

aJt

-

Фиг.

J5

Фы.г.4

Гзё ГЖ1

Амючу23 KKAHntyl

Редактор С.Пекарь

Составитель В.Белоновский

Техред В.Кадар .Корректор.А.Тяско

Заказ 284/57Тираж 661 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Рм,г,5