Мзвестиый вентильный умножитель частоты, содержаи1,ий входной многофазный трансформатор, дроссели, управляемые вентили, подключенные ко вторичным обмоткам многофазного трансформатора, не обладает высокой надежностью работы вентилей.
Отличительными особенностями предлагаемого умножителя является то, что, с целью повышения надежности работы вентилей, дроссели включены в цепи питания первичных обмоток указанного многофазного трансформатора.
На фиг. 1 дана принципиальная схема преобразователя-умножителя частоты при трехфазном трансформаторе; на фиг. 2 - нринципиальная схема преобразователя-умножителя частоты при шестифазном трансформаторе.
На фиг. 3 показана линейная диаграмма токов и нанряжений в умножителе частоты по схеме на фиг. 1 при отсутствии на входе схемы дросселей (од 0, где Ид - индуктивность дросселей); на фиг. 4 - линейная диаграмма токов и напряжений в умножителе частоты по схеме на фиг. 1 при включении дросселей на входе схемы (, где т - длительность иериодов проводимости вентилей).
для завершения процесса выключения /Q , в функции угла запаздЕ шания а при- пост,
п
где ад - индуктивность дросселя, а - индуктивность нриел ника (индуктивность в цепи
нагрузки), где / - .
Вентильный умножитель частоты содержит входной многофазный трансформатор / и управляемые вентили 2, 3 и 4, соединенные в звезду и подключенные ко вторичным обмоткам 5 трансформатора 1. Умножитель
снабжен регулируемыми дросселями 6, 7 и 8, через которые первичные обмотки 9 трансформатора / подключены к питающей сети.
При симметричном уиравлении вентилями 2-4 они открываются поочередно, а именно:
вентиль 2 в прямом направлении, затем вентиль 3 в обратном, далее вентиль 4 в прямом, вентиль 2 в обратном, вентиль 3 в прямом, вентиль 4 в обратном и снова вентиль 2 в прямом и т. д. На выходе схемы будет частота
/2 3/1.
При несимметричном управлении вентили могут получать открывающие их импульсы от схемы управления одновременно для всех вентилей одного направления тока, либо
тельпости по порядку их работы. В последнем случае выходная мощность будет в широких пределах (от нуля до максимальной) регулироваться изменением угла запаздывания.
При неизменном угле а - а., где а - угол, при котором мондность нагрузки 10 максимальная, длительность т нериодов проводимости вентилей будет зависеть от параметров схемы. При изменении сонротивления // н индуктивности 12 (потребителя) можно выдерживать режим изменением емкости 13 и индуктивности дросселей 6, 7 и 8.
Если рассматривать работу схемы при последовательном соединении емкости 13 и нагрузки 10, то индуктивность 12 схемы а 2ад 4- + п. где а. - индуктивность фазы трансформатора, сопротивление схемы / 2/д +т + п ) где Гт - активное сопротивление фазы трансформатора. Все параметры приведены ко вторичному фазовому напряжению трансформатора.
Расчеты и эксперимент показывают, что при включении на первичной обмотке 9 трансформатора / дросселей 6-8 с индуктивностью дросселей ад -0,2-0,3а линейная диаграмма токов и напряжения принимает вид, показанный на фиг. 4 при т:51. В момент начала последующего периода проводимости падение напряжения на дросселях 6-8 вызывает снижение нанряжения на вентиле (в момент
IL 2
при отсчете времени от начала периода
(
проводимости) и увеличивает время /о (время, предоставляемое вентилем для выключения). Кроме того, кривая напряжения на вентилях становится более плавной, благоприятной для устойчивой работы вентилей. При экспериментальной проверке предлагаемой схемы повышение устойчивости работы ионных вентилей 2-4, вызванное включением дросселей 6-8, позволило повысить мощность нагрузкн 10 в 15 раз (в 2 кет прн отсутствии дросселей до 30 квг при включении) без нарушения работы вентилей 2-4.
Изменяя индуктивность дросселей 6-8 ад, можно изменять и время /о- Иа фиг. 5 пока,, 2(„ зана зависимость L от угла запаздываи Т 2
ПИЯ для разных т для /2 3/ для схемы
фиг. 1 при , 6 90.
Следовательно, прн ссд 0,,За имеется возможность работать при н иметь при
этом значительное (0,2 - при )
мя IQ . При Од 0 вообще нельзя работать при , так как тогда /Q будет равно нулю. При / преобразователь работает в режиме наложения нериодов проводимости двух вентилей 2-4. В этом режилге в момент включения носледующего вентиля предыдущий еще не выключеи и иод влиянием разности потенциалов коллекторов этих вентилей в контуре обеих обмоток трансформатора /, к которым присоединены вентили. Через вентили будет нроходить кольцевой ток помимо нагрузки, заставляющий предыдущий вентиль ироводить ток в течение большего времени, чем, если бы последующий пеитиль не вступил в работу (время Д).
В схеме фиг. 1 при ад 0 работа при иевозможиа, так как кольневой ток быстро нарастает и переходит в ток короткого замыкания трансфорлгатора через вентили. При Яд 0,2-0,1а в схеме фиг. 1 нредыдущий вентиль выключается с момента, когда сумма тока /к и тока этого вентиля станет равной нулю. Этот момент настунает при 250
при ,, где Л/-отрезок времени, ci
считая от момента .
Вследствие увеличения длительности периода проводимости вентилей ири а,„ улучшаются многие показатели работы преобразователя.
Содержание высших гармоник кривой тока преобразователя падает, и увеличивается доля действующего значения тока основной гармоники в полном токе нреобразователя с 90 до 99,5%. Соответственно улучшается и коэффициент мощности на входе схемы и при /2 3/1, увеличивается до 0,81 при и.
Кривая преобразованного напряжения нрн параллельном соединении емкости 14 и нагрузки 15 при т 1 содержит меньше высших гармоник, чем нри , и нреобразователь - умножитель частоты становится более пригодным для питания электроприводов.
Уменьшается коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора. Так, при Ь 50-200 (в параллельном преобразователе- умножителе частоты при Ь„ 200-
500, где 6п 7Г ) Г1ри /2 3/i и изменении
2-1.„
т от т 0,85 до коэффициент Л
уменьшается на 10%.
Ток
трансформатора
замыкания
короткого 6-8 снижается, / при наличии дросселей веитилей 2 --4 в аварийных облегчая защиту режимах.
Использование данной схемы особенно эффективно в случаях, когда для получения оптимального режима работы преобразователя- умножителя частоты (Ь 50-200 при ) требуется увеличение индуктивности схемы (мала индуктивность потребителя).
Вместо включения дросселей 6-8 в цепь нагрузки 10 целесообразно поместить три дросселя индуктивностью ад каждый на первичиой обмотке 9 трансформатора 1. Например, если для получения оптимального значения параметра b требуется включение в схему дросселя индуктивностью ап, то при этом мощность дросселя равна
А , а при размещении на первичной етороис 9 трансфо)матора, учитЕлвая соотношения
и,.
д 0,2а, ,
I 1,5
(1,5
где U - необходимая индуктивность схемы, нОоЛучим 0,8-AP,jj . То есть мощность
дросселей 6-8 на иервнчной стороне трансформатора может быть меньше, чем мощность дросселя, включае.гого в неиь нагрузки 10 при той же а схемы. Также меиьщими могут быть и нотери в активном сопротивлении дросселей 6-8 нежели в дросселе, помещенном в иепь иагрузки 10, если их выполнить нз нровода одинакового сечения (но тогда А Язд % А Pctjj ). Следовательно, и к.н.д. схемы может быть нри этом увеличен.
Приведенный расчет верен и для параллельного преобразователя - умножителя частоты нри , где / - ток в цепи нагрузки, что соблюдается в дианазоне оптимальных режимов при меиьших зиачениях Ь„ и больших значениях собственио частоты колебаний контура ГдУ.С.
При больших значениях параметра &„, когда становится /„ /, целесообразно, с целью уменьшения потерь в дросселях 6-8, выполнять последние насыщающимися с таким расчетом, чтобы индуктивность ад в момент включения последующего вентиля была достаточной для получения требуемого значения времени о при TS.
Из этих же соображений, особенно при частотах 500 гц, целесообразно выполнять дроссели насыщающимися и для последовательиого иреобразователя - умножителя частоты.
В данных схемах встречно-параллельно включенные вентили заменен) на симметричные т 1ристоры, специально разработаннь е для работы при полной мощности для такого включения.
В при шестнфазном трансформаторе потребуется сравнительно (со схемами инверторов) небольшое число вентилей .шесть - 16, 17, 18, 19, 20, 21, вместо значительного их количества - двенадцать щтук при использовании в схеме ,чных одноканальных вентилей.
Предмет изобретения
Вентильный умножитель частот, содержащий входной многофазный трансформатор, дроссели, управляемые вентили, подклЕочениые ко вторичным обмоткам многофазного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повыщен Ш надежности работы вентилей, дроссели включены в цепи нитания первичных обмоток указанного многофазного трансформатора.
OS
Nl
