Умножитель частоты четной кратности Советский патент 1980 года по МПК H02M5/16 

t

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, для формирования импульсов или для питания различных электропотребителей, преимущественно асинхронных электродвигателей, напряжением повышенной частоты.

Известны преобразователи частоты, содержащие многообмоточные насыщающиеся трансформаторы. На сердечниках трансформаторов расположены обмотки первичные, вторичные, подмагничивания постоянным током и самоподмагничивания,емкостными токами различных гармоник. Принцип работы основан на искажении магнитного поля за счет насыщения электротехнической стали и выделения соответствующей гармоники соединением фазной группы выходных обмоток в открытый многоугольник

Ю и СгЗв умножителе частоты С21 с целью обеспечения стабилизации выходного напряжения, повышения надёжности и упрощения устройства соответствующие пары фазных обмоток самоподмагничивания трехфазных трансформаторов включены между собой через конденсатор встречно-параллельно.

в этом устройстве трехфазные.трансформаторы связаны магнитными перемычками , расположенными перпендикулярно основной плоскости магнитопровода, что является недостатком. Для выделения четных гармоник в данной конструкции обязательно наличие обмоток подмагничивания постоянным током и самоподмагничивания емкостными то10ками четвертой и двенадцатой гармоник, что требует значительного расхода меди, а также существенно усложняет конструкцию. Наличие феррорезонансного контура приводит к неустой-

15 чивым режимам при изменении как первичного напряжения, так и нагрузки.

Умножитель частоты для выделения четных гармоник снабжен обмот-ками подмагничивания постоянным то20ком и емкостными токами второй гармоники. С целью увеличения жесткости внешней характеристик он снабжён управляемыми варикондами в цепи второй гармоники. При этом необходимо

25 применение емкостей компенсации на выходе.

Большое число обмоток и наличие феррорезонансных контуров-недостдтки данной конструкции.

3D

Общими иедостатками умножителей этого, типа являются необходимость применения различныхобмотокс целью поляризации сердечников для выделения четных гармоник, большое внутреннее индуктивное сопротйвлёние и вследствие этого для его компенсации необходимость применения конденсаторов j приводящих к ряду неустойчивых процессов,

Известен также статический преобразователь частоты трехфазного переменного тока, предназначенный для получения более низких частот, т.е. используется как циклokoнвepтop. Управление тиристорами осуществляется от блока управления. Преобра.зователь

с6ст Ойт из группы, трансформ аторов , к выходнЁм обмоткам каждого подключены йстречно-параллельно пара тиристоров. Нагрузка подключается между общими точками обмоток и тиристоров. одобную конструкцию- возможно.испольsSBafb для умножения частоты питающей сети, если трансформаторы пере- . вести в режим работы глубокого насыщения, тогда в выходных обмотках будут выделяться импульсы напряжения. Cbotв ё1t;1r вyющйм управлением тиристорами можно сформировать на дыходе напряжение устроенной частоты. При этом уменьшаетсявнутреннее индуктивное сопротивление выходной цепи. Аналогичное устройство можно использова Ь для выделения четных гармоник, если выполнить в них соединение выходных, обмоток через тиристоры 33

Недостатками этих конструкций являются сложная многообмоточная схема ферромагнитных элементов, большое количество (управляемых вентилей) тиристоров и, следовательно,

гр ОВДОЗДкая схема управления тиристорами.

Наиболее близким к изобретению является умножитель частоты четной крайности, содержащий rpiynny трансФорматербВ с первйчншяи ивторичнымйЪ бмбтками и ива тиристора, одни ,

разноймённые силовые выводы электродов которых объединены и их общая точка подключена к одному из выходных выводов. . . V

Однако этот умножитель имеет СЛОЖНУЮ конструкцию и не обеспечи вает достаточную стабилизацию выходного напряжения.

Цель изобретения - упрощение устройства и обеспечение стабилизации выходного напряжения. ,

Указанная цель достигается тем,

что умножитель частоты четной Кратности, содержащий группу трансфорsmfbE 6B c пёрви-Чными и вторичными обмотками и два тиристора, одни

ра1§йбймеШые силовые ёыводы электродов которых объединены и их обща:й

б«Гй1 подключен а к одному йз йШ:еаных 1ыводов,снабжен тго числу вторичных

обмоток парами диодов, а каждая из вторичных,,обмоток выполнена с выводом от срёдйёй точкии соединена с соответствующей парой диодов по мостовой схеме, причем все выводы вторичных обмоток объединены и их общая точка подключена ко второму входному вьщоду, а каждый из диодов одной пары включен согласно с тиристором, другой из указанных силовьрс выводов которого подключен к общей точке соединения диодов этой пары.

На чертеже дана схема предложенного умножителя частоты четной кратности на примере учетверителя частоты.

. Устройство содержит четыре трансФорматора, восемь диодов (Д1-Д8) два тиристора (Т, и Т) и систему управления тиристорами (СУ).Транс-форматоры имеют первичные и вторичные обмотки. Соотношение витков первичных обмоток, указанное на схеме подобрано .так, что сдвиг результирующей намагничивающей силы каждого последующего трансформатораосуществляется на 45°. Вторичные обмотки имеют вывод бт .вредней точки. Диоды со вторичной обмоткой каяодого трансформатора образуют выг-рямительный мост.

Каждый из диодов одного моста включен согласно с тиристором, подключенным к общей точке соединения диодов этого моста.

Нагрузка подключается к зажимам, образованным: первый - объединенными выводами от средних точек вто-рйчных обмоток, второй - общей точкой соединения разноименных выводов силовых электродов тиристоров. Управление каждым тиристором осуществляется системой рт силовой части преобразователя.

Работа умножителя частоты осуществляется следующим образом.

При подключении к сети по первичным обмоТкам протекают токи, обеспечивающие режим насыщения электротехнической стали. Положительная и отрицательная полуволны магнитного потока имеют одинаковую форму - трапеции. Верхнее основание соответствующее насыщенному состоянию, имеет продолжительность, равную 135° . Потоки в сердечниках трансформаторов сдвинуты по времени предьщущий от последующего на 45°. .

Во вторичных обмотках каждого трансформатора выделяются разнополярные импульсы ЭДС продолжительностью 45° и сдвинутые друг от друга на 180° . Диоды осуществляют вййрямлёнйё ртриштельного импульса ина выХОйёмоста имеем два импульс ЭДС- одной пОлярйОсти, сдвинутые на 180® . Каждый трансформатор за период первой гармоники вкщеляет пару импульсов напряжения, которые сдвинуты во времени. Положительные импульсы поступают на один тиристор; а отрицательн1:ле на другой. В гакт вьвделения импульса ЭДС система управления открывает соответствующйй тиристор (при этом второй заперт) . и подключает нагрузку к одной полуоб-. мотке. Последовательность работы диодов за. период гармоники Д1,ДЗ, Д5,. Д7 Д2, Д4, Д6, Д8, а тиристоров поочередно Т-, и Т в -следующий период аналох ично.

В отличие от известных в предложенном умножителе частоты отсутст- вуют обмотки подмагничивания постоянным током и обмотки самоподмагничивания емкостными токами второй либо четвертой и двенадцатой гармоник, что существенно упрощает конструкцию ферромагнитных элементов. Устраняется также последовательное соединение выходных обмоток, что уменьшает внутреннее индуктивное сопротивление и увеличивает жесткость внешней характеристики. Поскольку ток нагрузки протекает по вторичной обмотке только четверть периода, сечение ее уменьшается в четыре раза. Вышеуказанное позволяет существенно снизить расход меди и стали наферромагнитные элементы.

Предложенная конструкция позволяе также сократить количество тиристоров и, следовательно систему управления, что также упрощает и удешевляет конструкцию. С ростом кратности умножения частоты количество тиристоров и система управления не меняются Трехфазный умножитель выполняется из- трех однофазных. Вместо.тиристоров могут быть использованы транзисторы .

Система управления тиристорами, поскольку ее работа задается той же силовой частью, является одновременно и Обратной связью, позволяющей осуществлять регулирование напряжения путем изменения угла отпирания тиристоров.

Формула изобретения

Умножитель частоты четной кратности, содержащий группу трансформаторов с пер1вичными и вторичными обмотками и два тиристора, одни разноимённые сйЙбШе Иыёоды электродов которых объединены и их общая точка подключена к одному из вьгходных выводов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и обеспечения стабилизации выходного напряжения, он снабжен по числу вторичных обмоток парами диодов, а каждая из вторичных обмоток выполнена с выводом от средней точки и соединена с соответствующей парой диодов по мостовой схеме, причем все выводы вторичных обмоток объединены и их общая точка подключена ко второму выходному выводу, а каждый из диодов одной пары включен согласно с тиристором, другой из указанных силовых выводов которого подключен к общей точке соединения диодов этой пары.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 275213, кл. Н 02 М 5/16, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 497695, кл. Н 02 М 5/16, 1975. 3.Патент ФРГ № 1438406, кл. 21б2- 14/02, 1970.