Трехфазный умножитель частоты Советский патент 1992 года по МПК H02M5/16 

Изобретение относится к преобразователям частоты, в частности к умножителям частоты трансформаторного типа, и может найти применение в качестве источника питания быстроходных двигателей различных переносных инструментов, строительных машин, устройств автоматики и т.д.

Известны умножители частоты, содержащие тиристоры и многообмоточный трансформатор.

Недостатком известных устройств является то, что в процессе формирования выходного напряжения используется вторая половина синусоиды питающего напряжения, что ухудшает энергетические показатели устройства в целом,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является трехфазный умножитель частоты, содержащий выпрямительный блок, трехфазный следящий трансформатор с парой последовательно соединенных фазных и парой последовательно соединенных линейных вторичных обмоток, тиристоры и выходной трансформатор.

Недостатком этого умножителя являются повышенный расход активных материалов (из-за наличия выходного трансформатора) и неполное использование синусоиды питающего напряжения в процессе формирования выходного напряжения повышенной частоты.

Цель изобретения -улучшение массога- баритных и энергетических показателей трехфазного умножителя частоты.

Указанная цель достигается тем, что в трехфазный умножитель частоты, содержащий выпрямительный блок с положительным и отрицательным выходами, трехфазный следящий трансформатор с одной парой последовательно соединенных фазных и одной парой последовательно соединенных линейных вторичных обмоток на каждую фазу нагрузки, и четыре основных тиристора, каждый из которых соединен последовательно с одной из указанных вторичных обмоток, причем аноды тиристоров объединены в общую точку, соединенную с положительным выходом выпрямительного блока, на каждую фазу нагрузки введены по четыре дополнительных тиристора, каждый из которых катодом соединен с отрицательным выходом выпрямительного блока, образующим один из выходных выводов для подключения нагрузки, а анодом - к общей точке соединения одной из указанных вторичных обмоток с соответствующим основным тиристором, причем общие точки соединения линейных и фазных пар вторичных обмоток соединены между собой, образуя другой выходной вывод.

На фиг. 1 приведена электрическая схема умножителя частоты в четыре раза с однофазным выходом; на фиг. 2 - диаграммы напряжений умножителя частоты.

Умножитель частоты (фиг. 1) состоит из следящего трансформатора 1, на сердечниках которого расположены выходные обмот0 ки 2 и 3 с фазными напряжениями Uao и U0a и обмотки 4 и 5 с линейными напряжениями UBC и DCB, причем линейные напряжения имеют фазовый сдвиг по отношению к фазным на я/2. Каждая пара обмоток соедине5 на последовательно согласно и замкнута на встречно включенные тиристоры 6 и 7, 8 и 9 соответственно. Общая точка соединения тиристоров 6-9 подключена к положительному выходу выпрямительного блока. Отри0 цательный выход выпрямительного блока подключен к одному из выводов нагрузки 10 и к общей точке соединения катодов тиристоров 11-14, которые со стороны анода каждый подключен к точке соединения од5 ного из тиристоров 6-9 и выходной обмотки следящего трансформатора. Второй выход нагрузки соединен с общими точками соединения фазных и линейных пар обмоток. Умножитель частоты работает следую0 щим образом.

Принцип работы умножителя поясняет диаграмма напряжений, приведенная на фиг. 2. В момент времени t 0 подается управляющий импульс на тиристор 6, он от5 крывается и по обмотке 2 начинает протекать ток. При пояснении принципа действия умножителя принято, что переход тиристора в закрытое состояние происходит в момент равенства выпрямленного Ua и

0 синусоидального (следящего) напряжения Uao. Путь протекания тока: плюс выпрямительного блока, тиристор 6, обмотка 2 нагрузка 10, минус выпрямительного блока. В момент времени t2 включается тири5 стор 11 и обеспечивает протекание тока через нагрузку 10 по цепи: обмотка 5, тиристор 11, нагрузка 10. Тиристор закрывается при уменьшении тока до значения меньшего, чем ток удержания.

0 В момент времени ta включается тиристор 9. Путь тока: от плюса выпрямительного блока через тиристор 9, обмотку 5, нагрузку 10, к минусу выпрямительного блока. В момент времени t4 включается тири5 стор 13 и ток циркулирует в цепи обмотки 3, тиристора 13, и нагрузки 10. В момент времени ts включается тиристор 7, в момент т.б-12, , ts-14 и далее процесс повторяется. При допущении, что тиристоры включаются мгновенно при подаче управляющих

импульсов и ЭДС самоиндукции отсутствует кривая напряжения на нагрузке UH имеет вид, приведенный на фиг, 2.

Умножитель частоты в четыре раза в трехфазном исполнении состоит из трехфазного трехстержневого трансформатора на стержнях которого расположены фазные и линейные обмотки, выпрямительного блока и двадцати четырех тиристоров.

Формула изобретения Трехфазный умножитель частоты, содержащий выпрямительный блок с.положи- тельным и отрицательным выходами, трёхфазный следящий трансформатор с одной парой последовательно соединенных фазных и одной парой последовательно соединенных линейных вторичных обмоток на каждую фазу нагрузки, и четыре основных

тиристора, каждый из которых соединен последовательно с одной из указанных вторичных обмоток, причем аноды тиристоров объединены в общую точку, соединенную с

положительным выходом выпрямительного блока, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных и энергетических показателей, на каждую фазу нагрузки введены по четыре дополнительных тиристора, каждый из которых катодом соединен с отрицательным выходом выпрямительного блока, образующим один из выходных выводов для подключения нагрузки, а анодом - к общей точке соединения одной из

указанных вторичных обмоток с соответствующим основным тиристором, причем общие точки соединения линейных и фазных пар вторичных обмоток соединены между собой, образуя другой выходной вывод.

Использование изобретение относится к умно ителям частоты трансформаторного типа и предназначено для питания различных машин и механизмов Сущность изобретения устройство состоит из следящего трансформатора 1, на сердечниках которого расположены выходные обмотки 23с фазными напряжениями Udo и U0d и обмотки 4, В Фм1 5 с линейными напряжениями UBC и UCB Линейные напряжения сдвинуты по отношению к фазным на угол, равный л/2 Каждая пара обмоток соединена последовательно согласно и замкнута на встречно включенные тиристоры 6, 7 и 8, 9 соответственно Аноды тиристоров 6-9 соединены с положительным выводом выпрямительного блока отрицательный вывод которого соединен с ксггодами дополнительно введенных тиристоров 11-14 и с одним из выходных выводов для подключения иаг0уз ки Другой вы одной вывод образован общей точкой соединения обмоток 2-5 Аноды тиристоров 11-14 соединены с катодами со ответствующих тиристоров 6-9 Указанное выполнение устройства позволяет получить ток учетверенной частоты используя и ьа чальную и конечную части синусоиды питающего напряжения без применения устройств для коммутации тиристоров При этом следящий трансформатор одновременно выполняет и роль выходного транс форматора ил ;сл /- |С- VI Ь. О сл о

u I % и Аи исв ЦОА fy

Фиг.г