Умножитель частоты Советский патент 1987 года по МПК H02M5/16 

13343

чены к питающей сети. В каждом трансформаторе основная 4 и дополнительные 5 вторичные обмотки включены встречно последовательно и соединены с одной из соответствующих пар диодов 7-14 по мостовой схеме. Пары диодов объединены в две разнополярные группы, соединенные каждая согласно с одним из -тиристоров 15, 16. Свободные выводы силовых электродов тирис горов 15, 16 и средние выводы вторичных обмоток 4 образуют выходные выводы для под1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различного электрооборудова- наия переменным током повышенной частоты .

Цель изобретения - повышение надежности и качества работы путем улучшения формы выходного напряжения и коммутационного режима тиристоров.

На фиг.1 предстайлена злектричес- кая схема умножителя частоты (на примере учетверителя частоты) на фиг.24- графики формы магнитного потока Ф в магнитопроводах и напряжения U вторичных обмоток.

Умножитель частоты содержит группу трансформаторов, каждый из которых имеет два магнитопровода 1 и 2, охваченных первичными обмотками 3. Вторичные основные обмотки 4 с выводом от середины их витков (выводы средних точек) расположены на магнитопроводе 1, а вторичные дополнительные обмотки

5расположены на магнитопроводе 2. Выводы средних точек обмоток 4 объединены, образуя один из выходных, выводов 6. Дополнительные вторичные обмотки 5 соединены в каждом трансформаторе последовательно-встречно с основной вторичной обмоткой 4. Первичные обмотки трансформаторов в данном случае соединены между собой по схеме, обеспечивающей сдвиг по фазе магнитодвижущих сил последовательно каждого трансформатора на угол 45 . Пары диодов .7-14 соединены с вторичными обмотками соответствующих трансформаторов по мостовой схеме и образуют

ключения нагрузки. Введение пар вторичных обмоток 5 и ненасьпценного маг- нитопровода 2 позволяет улучшить форму выходного напряжения за счет снижения содержания в нем высших гармоник , исключить ложное открытое состояние тиристоров путем обеспечения естественнной коммутации тиристоров и исключить протекание аварийных токов короткого замыкания. Этим достигается поставленная цель. 4 ил.

две равные группы противоположной полярности. Каждая группа диодов соединена последовательно-согласно с одним из тиристоров 15 и 16. Свободные силовые выводы тиристоров 15 и 16 объединены, образуя выходной вывод 17. Управление тиристорами 15 и 16 осуществляется блоками 18 и 19 управления, режим которым задается от си

ловой части умножителя частоты.

Умножитель частоты работает следующим образом.

Ток, протекающий по первичным обмоткам, создает магнитодвижущие силы в трансформаторах, сдвинутые по фазе на угол 45 последовательно. В магнитопроводах 1 и 2 проходят магнитные потоки Ф, и Ф (фиг.2). Магнитопровод

1 находится в насыщенном состоянии, поэтому положительная и отрицательная полуволны магнитного потока имеют форму, близкую к трапеции Ф, . Во вторичных обмотках 4 въщеляются раз- .

нополярные импульсы напряжения (фиг.З), сдвинутые друг относительно друга на 180 . Магнитопровод 2 ненасыщен, поэтому его поток косинусоидален (Ф,), следовательно, во вторичной обмотке 5 напряжение имеет синусоидальную форму и . Так как вторичные обмотки 4 и 5 соединены встречно, то на выходе получается разностное результирующее напряжение (фиг.4), подающееся на

диоды м тиристоры. Это напряжение Ugri имеет требуемую форму в рабочей части интервала времени и противоположную по знаку в нерабочих интервалах 0-Ь,и . Такое напря1

жение на входе диодов и тиристоров обеспечивает лучшую форму выходного напряжения умножителя частоты и улучшает процесс естественной коммутации тиристоров. Каждый трансформатор за период питающей частоты вьщеляет пару импульсов напряжения, которые сдвинуты во времени на требуемую величину. В такт вьщеления импульса напряжения блок управления открывает соответствующий тиристор и подключает нагрузку к вторичной полуобмотке, при этом другой тиристор закрыт. После прохождения импульса работавший тиристор закрывается и следующим импульсом открывается другой тиристор и т.д.

Устройство может быть выполнено и на другую выходную частоту. Для получения любой частоты должны соблюдать- ся следующие условия:

-число трансформаторов в фазе равно кратности увеличения частоты К ,, где f и f, - соответственно выходная и входная частоты,

-число диодов равно удвоенной кратности умножения частоты,

-число тиристоров неизменно: два на фазу,

-сдвиг по фазе магнитодвижущих сил первичных обмоток определяется отношением 360 /К.

В предлагаемом устройстве за счет применения дополнительного ненасьш1ен- ного магнитопровода 2 с парой обмоток во вторичную цепь вводится дополнительное напряжение U. Поскольку вторичные обмотки включены встречно, то напряжение U действует в противофазе с основным напряжением j. В результате их совместного действия образу- ;ртся на выходе обмоток напряжение Urp специальной формы: фронт и хвост этого напряжения имеют противоположные по знаку значения по отношению к основной импульсной части. Отрицательное значение фронта препятствует ложному отпиранию тиристора, а отрицательное значение хвоста обеспечивает закрывание тиристора путем естественной коммутации. Таким образом исключается выделение части фронта и хвоста в выходном напряжении умножителя частоты, что улучшает форму напряжения. Кроме того, исключается

5

|Q5п

25

35

40

45

50

55

ложное открытое состояние тиристоров, что улучшает коммутационный режим, в итоге повьш1ается надежность и качество работы.

Формула изобретения

Умножитель частоты, содержащий группу трансформаторов, на магнито- проводах которых расположены первичные и вторичные обмотки, два тиристора, каждый из которых снабжен блоком управления, и по числу трансформаторов - пары диодов, объединенные в две группы противоположной полярности, причем первичные обмотки трансформаторов соединены между собой по схеме, обеспечивающей в зависимости от кратности умножения К последовательный относительно друг друга сдвиг по фазе магнитодвижущих сил трансформаторов на УГОЛ, равный , и подключены к входным выводам для подключения питающей сети, вторичная обмотка каждого трансформатора выполнена с отводом от середины ее витков и все отводы обьединены в общую точку, образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки, катоды диодов одной группы объединены в общую точку, соединенную с анодом одного из указанных тиристоров, аноды диодов другой группы объединены в общую точку, соединенную с катодом другого тиристора,- а свободные выводы силовых электродов этих тиристоров соединены между собой, образуя другой выходной вывод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и качества работы за счет улучшения формы выходного напряжения и коммутационного режима тиристоров, каждый из трансформаторов снабжен дополнительным ненасьш енным магнитопроводом с расположенной на нем дополнительной парой вторичных обмоток, включенных последовательно-встречно с основной вторичной обмоткой данного трансформатора, причем один вывод каждой из дополнительных обмоток данной пары соединен с одним из соответствующих свободных вьшодов основной вторичной обмотки, а ее другой вывод - со свободным вьшодом силового электрода диода соответствующей пары.

Ф

(pug. I

и

Редактор Л.Пчолинская

Составитель Л.Устинкина

Техред М.Ходанич Корректор А.Зимокосов

Заказ 3976/54Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственнаго комитета СССР

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

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

Фие. it

Изобретение относится к области, электротехники и может быть использовано для,питания электрооборудования переменным током повышенной частоты. Цель изобретения - повышение надежности и.качества работы. Устройство содержит группу трансформаторов с двумя магнитопроводами 1, 2 каждый. Магнитопровод 2 ненасыщенный. Первичные обмотки 3 трансформаторов подклю(Л 00 00 liS :о / фиг. г