Вентильный преобразователь для умножения частоты Советский патент 1978 года по МПК H02M5/27 

подключена нагрузка 12, параллельно которой подсоединен шунтирующий ключевой элемент, В удвоителе частоты ключ, шунтирующий клк чевой элемент, выполнен однополупериодным и состоит из последовательно включенных j тиристора 13 и диода 14. В умножителе при кратности умножения больше двух встречно параллельно последним подключают тиристор 15 и диод 16. Между общими точками соединения тиристоров 13 и 15 сjo диодами 14 и 16 ключа - нулевого вентиля и тиристоров 4, 5 и 6, 7 с диодами Г8, 9 и Ю, 11 подключены коммутирующие конденсаторы 17-20 (в удвоителе частоты на фиг. 1 конденсаторы 19,2О отсутствуют)

Принцип работы устройства на примере двоителя частоты следующий (см. фиг. 1). положительный полупериод напряжения пиания 21 (плюс показан точкой) при пере- 20 оде тока 22 нагрузки через нуль (при oi S f , см. фиг. 2), открывается тиристор 5 и по цепи обмотка 2 - диод 9 - тирисор 5 - нагрузка 12 - обмотка 2 начинает ротекать ток 23 (фиг. 2), а к нагрузке 25 12 прикладывается напряжение. 24 (заштрихованная площадка). При заданном угле регулирования оС сЛ-л} , открывается тирисор 13 нулевого вентиля. Конденсатор 17, имеющий полярность, приведенную на фиг. 1 30 без скобок, запирает тиристор 5 и перезаряжается по контуру: плюс обкладка тиристор 13 - нагрузка 12 - обмотка 2 диод 9 - минус обкладка. В момент равен-„ ства напряжений на конденсаторе 17 и на 35 обмотке 2 открывается диод 14. Ток 25, поддерживаемый в, прежнем направлении за счет ЭДС самоиндукции, начинает протекать по короткозамкнутому контуру нагрузки 12. Он медленно спадает по экспоненте на ин- 40 тервале tзC 4 «А, Полярность конденсаторов 17-20 (см. фиг. 1, 3) приведена в исходном состоянии для положительного полупериода, т.е. когда плюс на обмотках 2 и 3 показан точкой.

ПриоС«еХ.2 отпирают тиристор 6 второго двухполупериодного ключа. Конденсатор 18 своим напряжением запирает тиристор 13 и перезаряжается током 22 нагрузки по цепи: плюс обкладка - тиристор 6 на- 50 грузка 12 - диод 14 - минус обкладка. Когда потенциал анода диода 1О станет потенциала катода, он откроется и через oбJ aзoвaвщyюcя цепь избыточная реактивная мощность рекуперируется в сеть. Ток 35 26, протекая ьстречно напряжению на обмотке 3 через диод 10 и тиристор 6, быстро спадает до нуля при оС Тч это время открывается тиристо 7 этого же ключа и через негх) протекает ток 27 на ин- вО

тервале TI oL 6 V последний момент тиристор естественно запирается. В следующий полупериод напряжения питания 21 (1Г-2Т ) процессы повторяются.

В момент Л открывается тиристор 6. Через образовавшийся контур протекает ток 28 (зона потребления), при отпирании тиристора 13 образуется короткозамкнутый контур нагрузки, через . протекает ток 29, а конденсатором 18 запирается тиристрр 6, с момента открывания тиристора 5 образуется контур рекуперации избыточной реактивной энергии нагрузки через обмотку 2 и диод 9 и тиристор 5 - ток ЗО, при этом тиристор 13 запирается конденсатором 17. При нулевом значении тока 22 открывается тиристор 4 и через него протекает ток 31. Выше ток 22 нагрузки представлен, суммой токов 23, 25-31, протекающим по отдельным элементам умножителя частоты.

Принцип работы умножителя частоты на фиг. 3 отличается незначительно. На интервале О . «Л. :& «А. (включая открытое состояние тиристора 7) процессы аналогичны. При угле d. г ot отпирается тиристор 15. Конденсатор 20, разряжаясь по цепи: обкладкадиод 11 - обмотка 3 - нагрузка 12 - тиристор 15 - обкладка, запирает тиристор 7 и перезаряжается до напряжения на обмотке 3 с полярностью, показанной на фиг. 3 в скобках. Ток по короткозамкнутому контуру нагрузки протекает до «A-ict . В последний момент (Л, 6.) при отпирании тиристора 4 с помощью конденсатора 19 запирается тиристор 15, Конденсатор 19 перезаряжается током нагрузки через диод 16, нагрузку 12, тиристор 4 и заряжается полярностью, указанной на фиг. 3 в скобках. Ток 22 нагрузки быстро спадает до нуля по контуру: нагрузка 12 - тиристор 4 - диод 8 - обмотка 1 - нагрузка, при этом в момент его перехода через нуль открывается тиристор 5 первой группы. Через последний нагрузку 12 обмотку 2, диод 9 начинает протекать ток, потребляемый от источника питания. Этот tOK после смены полярности напряжения 21 на обмотке 2 при угле (Л. , определяемом постоянной времени нагрузки, достигает нуля. В следующий полупериод напряжения 21 (при /. ЯГ ) процессы повторяются. Порядок отпирания тиристорных ключей следующий; тиристор 6 (зона потребления), тиристор 13(короткоаамкнутый контур), тиристор 5 (зона рекуперашга), тиристор 4 (зона потребления), тиристор 15 (короткозамкнутый контур), тирнстоо 7 (зона рекуперации), тиристор 6 (зона потребления) и так далее. Процессы, протекакмцие

при умножении частоты в любое целое число раз больше трех происхсдят аналогачно.

Описанная выше последовательность работы элементов умножителя частоты обеспечивает независимость формирования кривой выходного напряжения умноженной частоты от величины и характера нагрузки, а поскольку в любой момент времени обеспечен контур протекания тока нагрузкиjUpHHimnHa- ально исключаются перенапряжения на элементах умножителя частоты. Перезаряд конденсаторов происходит под действием тока нагрузки и напряжение на их обкладках не превышает амплитудного значения питающего напряжения (одной из вторичных обмоток) При колебаниях питающего напряжения из-за наличия .диодов нш1ряжение на коммутирующих конденсаторах не изменяется. Коммутационные потери восполняются от питающей сети, что приводит к -стабилизации зарядно- го тока ;конденсаторов4 Энергетические показатели повышаются за счет меньших потерь в коммутирующих контурах и за счет того, что в моменты пауз ток через нагрузку протекает, а из питающей сети не потребляется.

Предлагаемый умножитель частоты выгодно отличается от известных, поскольку он выполняет две функции - преобразователя частоты и регулятора напряжения.

Формула изобретения

Вентильный преобразователь для умножения частоты однофазного напряжения, Р полненный по схеме управляемого реверсивного двухполупериодного выпрямителя с шунтирующим ключевым элементом на выходе, причем плечи вьшрямителя состоят из последовательно включенных дирда. и тиристора, а между общими точками последних включен коммутирующий емкостной элемент, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, коммутирующий элемент выполнен в виде пар последовательно соединенных конденсаторов, причем общая точка каждой пары подключена к общей точке цепочек, образованных каждая последовательно соединенными дополнительными диодом и тиристором и используемой в качестве шунтирующего ключевосо элемента,

Источники информашга, принятые во внимание при экспертизе:

1.Чиженко И. М., Руденко В. С. и Сенько В. И. Основы преобразовательной техники, Изд-во ЛЗысшая школа , М., 1974, с. 251, 281.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 453777, Н О2 М 5/16, Н ОЗ К23/1О, 1973,

3.Авторское свидетельство СССР № 500569, Н 02 М 5/16, 1973.

wt. 1