УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1970 года по МПК H02M5/16 

Известен умножитель частоты, содержащий магнитный усилитель с двумя рабочими обмотками, точка соединения которых подключена к одному из вводов однофазной сети, и выходной трансформатор с двумя первичными обмотками, средние точки которых подсоединены к другому из вводов однофазной сети.

Недостатком известного умножителя является невозможность получения высокой относительной величины третьей гармоники в выходном напрял ении.

Предлагаемый умножитель частоты отличается от известного тем, что конны первичных обмоток подключены через диоды к крайним точкам вспомогательных потенциометров, средние точки которых соединены с концами рабочих обмоток магнитного усилителя.

Это отличие позволяет повысить относительную величину третьей гармоники в выходном напряжении.

На фиг. 1 дана принципиальная схема умножителя частоты с компенсацией первой гармоники без применения дополнительного трансформатора; на фиг. 2 представлены эпюры токов в элементах умножителя частоты; на фиг. 3 - принципиальная схема дополнительного трансформатора для компенсации первой гармоники, включенного на выходе умножителя частоты.

Умножитель частоты содержит магнитный усилитель / с рабочими обмотками 2 и 3, точка 4 соединения которых подключена к вводу однофазной сети, содержащей вводы 5 и 6.

Умножитель частоты содержит выходной трансформатор 7 с двумя первичными обмотками S и Я средние точки которых подсоединены к вводу 6. Кроме того, концы нервичных обмоток 8, 9 подключены через диоды 10 к крайним точкам вспомогательных потенциометров //, средние точки которых соединены с концами рабочих обмоток 2, 3 магнитного усилителя ).

При наличии в управляющих обмотках 12 магнитного усилителя / тока такой полярности, что при положительной полуволне магнитного потока в сердечнике с рабочей обмоткой 2 этот магнитный ноток совпадает по направлению с подмагничнвающим магнитным потоком, получим показанные на фиг. 2, а токи: ь - в рабочей обмотке 2 и is - в рабочей обмотке 5. Пунктиром показана первая гармоника тока (9, причем видно, что вслед за ней наибольшую величину имеет вторая гармоника. Из-за включения через двухполупериодные вынрямители, состоящие из диодов 10 и первичных обмоток 8, 9, по первичпым обмоткам 8, 9 трансформатора 7 нроходят выпрямленные значения этих токов i-2 и h. На фиг. 2, а

тнром, причем д.ля тока f;-. цзобра/кены так. чтобы получить величину - 1.1 ,

Напряжение на вторичиой обмотке 1о трансформатора 7 вследствие разнонолярного )5ключения двух нервичных обмоток 5, 9 определяется разностью выпрямленных токов |ь| - I.- , которая показана на фнг. 2, б п состоит из примерно одинаковых но амплитуде пе)вой и третьей гармоник. Простейн1ий сиособ компеисации первой гармоники в выходном направлении состоит в подключении с обратной полярностью дополнительной обмотки 14 в цепь питания со стороны ввода 6 однофазной сети па сумму токов b+i; рабочих обмоток 2, 3 магнитного усилителя /, изображенную на фиг. 2, б. Кривые фиг. 2, б в масштабе представляют вышеупомянутые токи, отнесенные к одному витку трансформатора 7. У кривой -иа фиг. 2, б третья гармоника значительно меньше нервой. Поэтому, выбрав относительно небольшое чнсло витков у дополнительной обмотки 14 и пропуская через нее ток (Il+b), в противофазе отпосительно тока h , текушего в первичных обмотках 8, 9 трансформатора 7, можно полностью скомпенсировать на выходе нервую гармонику, не уменьшив значительно, ток третьей гармоники. Благодаря этому получим утроитель частоты, для которого практически не потребуется фильтр третьей гармоники.

Повышенный выход третьей гармоники в предлагаемом утроителе объясняется тем, что на выходе третья гармоника получается главным образом за счет преобразования второй гармоники (нри помош,и выпрямителя и последуюш,его вычитания), а вторая гармоника имеет наибольшую амплитуду после первой гармоники. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть на фиг. 2, в, где в токах рабоч 1х обмоток, магнитного усилителя (показаны пунктиром иосле выпрямления) оставлены только первая гармоника и вторая гармоника. Получаюш,ийся выходной ток i имеет третью гармонику с большей амплитудой, чем нерва я гармоника.

Графики на фиг. 2 в целях упрощения построены так, как будто выпрямление происходит в безындуктивной цепи. Имеющаяся в цени индуктивность станет производить сглаживание нредставленных крнвых вынрямлеиного тока, особенно в месте острых и глубоких внадни. нслел.етвие чего оудет уменьшаться третья 1армо11нка- Однако даже если ипдукТИВПОСТ1) п,епи окажется настолько большой, что впадины практически выравняются с малой полуволной выпрямленного тока, то и тогда остается значительная доля третьей гармоники, так как тогда, например, кривая fis будет иметь форму двух выступов (положительного и отрицательиого) с расстоянием л между их максимумами и с шириной выступа приблизительно 0,5я.

Хотя потенциометры 11 создают донолнительпые потери, но одновременно уменьщают долю нндуктивности в цели, новышая выход

-третьей гармоники. Поэтому в некоторых случаях опп могут оказаться целесообразными.

Второй ирием компенсации первой гармоники иа выходе устройства изображен иа фиг. 3. Здесь включен дополиительный трансформатор 15, на вторичную обмотку 16 которого включены активное соиротивлеиие 17 и фильтр третьей гармоники, состоящий из параллельно включенных конденсатора 18 и траисформатора 19. Это иозволяет разделить вторичное напряжепие трансформатора 15 па первую н третью гармоники, после чего из нанряжения вторичной обмотки 13 трансформатора 7 вычесть нужную долю первой гармоники, прибавив дополнительную долю третьей гармоники.

Конденсатор 20 является компенсирующим для .ей цени третьей гармоники.

В качестве выходного трансформатора 7 может быть нрименен трансреактор с резонансн.ой емкостью.

Предмет изобретения

Умножитель частоты, содержащий магнитный усилитель с двумя рабочими обмотками,

точка соединения которых подключена к одному нз вводов однофазной сети, и выходной трансформатор с двумя нервичными обмотками, средине точки которых подсоединены к другому из Бво,дов однофазной сети, отличаюишйся тем, что, с целью повышения относительной величииы третьей гармоники в выходиом панряжепии, концы первичных обмоток подключены через диоды к крайним точкам вспомогательных потенциометров, средние точки которых соединены с концами рабочих обмоток магнитного усилителя.

sr

Ри$.2