Преобразователь частоты с квази-ОдНОпОлОСНОй пОдуляциЕй Советский патент 1981 года по МПК H02M5/27 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С КВАЗИОДНОПОЛОСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, при построении устройст в для преобразования многофазного напряжения одной (стабильной или изменяющейся) частоты в многофазное регулируемое или стабилизированное по величине напряжение другой (регулируемой или стабилизированной) частоты.

Устройство с такой функциональной характеристикой применяется в различного типа частотно-управляемых электроприродах, для питания линейных двигателей в установках электромагнитного перемешивания ж-здких металлов, а также при решении задачи получения стабильной частоты при переменной скорости вращения привода генератора ,на автономных подвижных объектах.

Известны преобразователи, обеспечивающие преобразование одной частоты в другую и регулирорание величины преобразованного выходного напряжения. Это преобразователи частоты со звеном постоянного тока и преобразователи частоты с непосредственной связью Ш, Г21 и Гз}.

Недостатками преобразователей частоты (ПЧ) первого типа являются сравнительно низкое качество преобразованного напряжения (типичный коэффициент гармоник напряжения порядка 0,3), а также схемотехническая усложненность или ухудшение массогабаритных показателей в тех случаях, когда требуется обмен

0 реактивной и активной мощностью нагрузки с сетью.

ПЧ с непосредственной связью, выполняемые на тиристорах с естественной коммутацией, имеют.ограниченные функциональные возможности,

так как не позволя зт получить частоты больше (0,25r-0,3)fVCгдe f-, - час. тота напряжения питающей сети), а также имеют довольно сложную систему

0 управления с непосредственной связью на тиристорах с искусственной коммутацией позволяют получить частоты выше частоты питающей сети, однако

5 схемы по-прежнему характеризуются сравнительно большим значением коэффициента гармоник напряжения

(0,31).

Кроме того ПЧ, выполняемые на тиристорах с искусственной коммутацией, имеют увеличенную массу и габариты (из-за наличия блока искусственноП коммутации).

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь частоты с квазиоднополосной модуляцией с суммированием в общем контуре (ПЧ с КМ с сок). Этот преобразователь содержит m модуляторов, выполненных в виде однофазных инверторных ячеек на .полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, и блок управления, включающий в себя задающий генератор, распределитель импульсов и усилительно-развязывающий узел, выходами подключенный к управляющим соответствующих ключей модуляторов . Силовые входы модуляторов образуют входные выводы преобразователя для подключения их к соответствующим фазам m фазной сети, а выходные выводы каждого модулятора подключены к первичной обмотке одного из m трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно, образуя цепь, соединенную с выходнь1ми выводами преобразователя Гз.

К недостаткам такого преобразователя следует отнести невысокое качество его выходного напряжения, а также большие габариты трансформаторов ,

. Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник а также улучшение массо-габаритных показателей путем уменьшения массы трансформаторов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе частоты с квазиоднополосной модуляцией, содержащем m модуляторов, выполненных в виде однофазных инверторных ячеек на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, и блок управления, состоящий из последов.ательно связанных между собой Зсщакмчего генератора, основного распределителя импульсов, выполненного по схеме пересчетного кольца, и усилительно-развязыва1эдего узла, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих ключей модуля торов, причем силовые входы каждого модулятора образуют силовые входные выводы преобразователя для подключения их к соответствующим фазам тфазной сети, а выходные выводы каждого модулятора подсоединены к первичной обмотке одного из m трансформаторов, последовательно соединенные вторичные обмотки которых образуют цепь,связанную с выходными выводамк преобразователя,первичные обмотки каждого из m трансформаторов выпонены с отпайка ли, соединенными с силовыми входами соответствующего данному трансформатору модулятора

через дополнительно введенные ключи с двухсторонней проводимостью, блок управления снабжен .дополнительным распределителем импульсов и основным логическим узлом, формирующим заданные последовательности импульсов для управления ключами мо дуляторов и подключенным своими входами к соответствующим выходам основного и дополнительного распределителей импульсов, а выходгили связанным со входами усилительноразвязывающего узла, причем входы дополнительного и основного распределителей импульсов подключены к выходу задающего генератора, первый непосредственно, а второй - через дополнительно введенный делитель частоты.

При т 3 первичные обмотки каждого из трех трансформаторов выполнены с одной отпайкой, делящей обмотку на две части, числа витков которых W и WJ, отвечают соотношению V;: Wj, 1 : 1,3В.

Числа витков W и W , отвечают соотношению U 1 : 1.

Кроме того, преобразователь снабжен демодулятором, выполненным по схеме однофазного мостового инвертора на управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, силовыми входными выводами, подключенными к упомянутой цепи из последовательно соединенных вторичных обмоток трансформаторов, а выходными выводами образующими выходные выводы преобразователя, а также триггером со счетным входом и дополнительным логическим узлом, включенным между выходами основного и логического входами усилительно-развязывающего узлов, причем счетный вход триггера подключен к выходу задакмдего генератора, а его выход через усилительноразвязывающий узел .связан с управляющими входами ключей, демодулятора.

Первичные обмотки каждого из трех трансформаторов выполнены с двумя отпайками, делящими обмотку на три части, числа витков которых wJ , w, w отвечают .соотношению 1 : W) : w. 1 : 1,045 : 4,1, а упомянутая цепь из последовательно соединенньох вторичных обмоток трансформаторов подключена к НЕСХОДНЫМ силовым выводам преобразователя непосредственно.

На фиг.1 представлен вариант струтурной схемы силовой части ПЧсКМ с СОК при т ЗСа) и временные диаграммы, поясняющие формирование сигналов управления ключами модуляторов (б); на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие формирование выходного напряжения преобразователя на фиг.1) на фиг.З - структурная схема блока управления преобразователя на фиг.1, на фиг.4 - вариант структурной схемы силовой части ПЧ с КМ с СОК с прмежуточным высокочастотным (ПВЧ) пробразованием (а) и временные диаграммы, поясняющие формирование сигналов управления ключами модуляторов (б); на фиг,5 - временные диаграммы, поясняющие формирование выходного напряжения преобразователя на фиг.4; нафиг,6 - структурная схема блока управления преобразователя на фиг.4; на фиг.7 - форма кривой модулирующего воздействия для ПЧ с Ю4 с СОК, первичные обмотки трансформаторов которого выполнены с двумя отпайками (т 3),

Рассмотрим конкретный пример выполнения преобразователя с т 3.

Предлагаемый преобразователь (фиг,1) содержит три модулятора 1-3, выполненные в виде однофазных инверторных ячеек на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью 4-21. Силовые входы 22-25 модуляторов образуют входные выводы преобразователя для подключения его к трехфазной сети. Силовые выходы 26-34 ка}кдого модулятора подключены к первичным обмоткам 3537 одного из трех трансформаторов 38-40. Вторичные обмотки 41-43 трансформаторов 38-40 соединены последовательно, образуя цепь, подключенную к выходным выводам 44 и 45 преобразователя.

Блок 46 управления (фиг,3) содержит задающий генератор 47, делитель 48 частоты, основной 49 и дополнительный 50 распределители импульсов, логический узел 51,, состоящий из трех идентичных каналов 5254 и усилительно-развязывшощий узел 55. Выход задающего генератора 47 подключен ко входу дополнительного распределителя 50 импульсов и ко входу делителя 48 частоты, выход которого подключен ко входу основного распределителя импульсов 49. Выходы основного 49 и дополнительного 50 распределителей импульсов соединены со входами логического узла 51, каждый из трех идентичных каналов 52-54 которого состоит из четырех двухвходовых логических элементов ИЛИ 55-58, двух логических элементов НЕ 59 и GO и связан своими выходами через усилительно-развязывающий узел 61 с управляющими входами соответствующих ключей модуляторов 1-3.

На фиг.1 б приведены временные диаграммы, поясняющие формирование сигналов управления, ключами модуляторов преобразователя по фиг.1 и напряжений на; вторичных обмотках трансформаторов. На диагра1 5ме обозначены: напряжение иа фазы А исходной сети; сигналы Уд -г Мд управления ключами 4-9 модуляторов,- напряжение и на вторичной обмотке 41 трансформатора 38/ сигналы а-1 на выходах дополнительного распределителя импульсов 50 (фиг.З).

На диагрс1М ле фиг,2 обозначены модулирующие воздействия д i . , напрюхения U, т U на, вторичных обмотках 41-43 трансформаторов 3840, выходное напря)хение U-j преобразователя.

Преобразователь работает следующим ббразом.

0

Выходное напряжение Uij. преобразователя получают суммированием напряжений на вторичных обмотках 41-43 трансформаторов 38-40

П,} rti, 3 .

Й 1/ МГ|Г/

5

i.- номер фазы, где

частичное напряжение. Формирование частичных напряжений и поясним на примере модулятора

0 1, нагруженного на трансформатор 38, При подключении питания к блоку управления и к силовой части преобразователя на управляющие входы ключей 4-9 модулятора 1 поступают сиг5налы управления V4 - Vg , формирование которых осутчествляют в логическом узле суммированием соответСТВУ1ЭДИХ сигналов (Ь, е, h, k, n, V на фиг.З), поступаюищх с выходов

0 основного 49 и дополнительного 50 распределителей импульсов

V. b+ e-t- V

+ fe-t- n V b + e V 4г

V

и

40

(фиг.1б) отHa интервале

-1

крыты ключи 4-9 модулятора 1. Напря5хение питания прикладывается ко всей обмотке 35 трансформатора 38,

5 и на вторичной обмотке 41 формируется первая ступень напря)хения uL В момент времени t запирают ключ 4 и открывают ключ 6, Напряжение пи0тания при этом прикладывается к части первичной обмотки 35, что приводит к увеличению коэффициента трансформ.ации трансформатора 38, а на вторичной обмотке 41 формируется вторая ступень напряжения U/j,

5 (интервал ц- t/j на фиг,1б). Дальнейшее формирование напряжения U происходит аналогично в соответствии с временными диаграммами, приведенными на фиг,16,

0

Модификацией преобразователя фиг.1а может быть преобразователь с ПВЧ преобразованием, структурная схема силовой части которого приведена на фиг.4а. В этом преобразо5вателе цепь из последовательно соевыводам преобразователя непосредственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

А 0п.1

6

r йц

V-l/

fut.7

Составитель И. Никитин Редактор Ю. Середа Техред 3.Фанта; Корректоре.

«,«, - «.«.«..------ - ------

заказ 5157/77 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная 4

843134

Date : 03/05/2001

Number of pages : 4

Previous document : SU 843015

Next document : SU 843017