Статический удвоитель частоты Советский патент 1981 года по МПК H02M5/16 

(5) СТАТИЧЕСКИЙ УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразованию переменного тока одной часто ты в переменный ток другой частоты с применением полупроводниковых приборов и может быть использовано в устройствах автоматики и телемеханики, в частности для питания электродвигателей. Известен удвоитель частоты, содер жащий подключаемые к источникам пере менного тока, напряжения которых сдвинуты по фазе на 90 эл.градусов относительно друг друга, два выпрямительных моста, минусы которых соединены непосредственно, а плюсы через цепочку из двух последовательно соединенных резисторов, общая точка которых соединена с общей точкой мин сов мостов через стабилитрон, причем нагрузка подключается к плюсам выпря мителей ll J, Недостатком этого удвоителя является низкий КПД, обусловленный потерями а резисторах и стабилитроне. причем эти потери практически не зависят от нагрузки и определяются расчетной мощностью удвоителя. Наиболее близким к предлагаемому является статический удвоитель частоты, содержащий два вентильных выпрямительных моста, вход каждого из которых соединен с соответствующими выводами для подключения двух источников переменного тока, напряжения которых сдвинуты по фазе на 90 эл. градусов относительно друг друга, их отрицательные выводы объединены, а положительные - образуют выводы для подключения нагрузки 2J. Недостатком этого устройства является низкий КПД, обусловленный потерями энергии в цепях по которым проходит постоянная составляющая выпрямленного тока, потерями энергии в реакторагх (или резисторах) , подключенных между плюсом и минусом выпрямительного моста.

Цель изобретения - повышение КПД удвоителя.

Поставленная цепь достигается тем что в статический удвоитель частоты, содержащий два вентильных выпрямительных моста, вход каждого из которых соединен с соответствующими выводами для подключения двух источников переменного тока, напряжения которых сдвинуты по фазе на 90 эл.градусов относительно друг друга, их отрицательные выводы объединены, а положительные - образуют выводы для подключения нагрузки, введены два трансформатора, выполненных каждый с одной первичной и несколькими вторичными обмотками, а параллельно каждому из вентилей выпрямительных мостов подключена цепочка, состоящая из последовательно соединенных диода и транзистора, база - эмиттерным переходом годключенным к одной из вторичных обмоток одного из трансформаторов, первичная обмотка которого включена в диагональ переменного тока соответствующего вентильного выпрямительного моста.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема удвоителя частоты; на фиг. 2 - графики изменения напряжений на отдельных элементах схемы.

Устройство содержит два выпрямительных моста, выполненные на вентилях 1-8, Мосты запитываются от источников 9 и 10, напряжения которых сдвинуты по фазе на 90 эл. градусов. Отрицательные выводы (минусы) мостов соединены непосредственно, а положительные выводы (плюсы) подключаются к нагрузке 11, Восемь цепочек, образованные диодами 12-19 и транзистораM f 20-27, подключаются параллельно каждому из вентилей 1-8. Управление транзисторами 20-23 осуществляется с помощью вторичных обмоток 28-31 трансформатора 32, первичная обмотка которого запитывается от источника ЭУправление транзисторами осуществляется от вторичных обмоток 3336 трансформатора 37, первичная обмотка которого запитывается от источника 10.

Статический удвоитель частоты работает следующим образом (фиг. 2).

Синусоидами Ug и Ц((., изображаются напряжения источников 9 и 10 питания а синусоидами Ujg - , и 113 напряжения на вторичных обмотках

трансформаторов 32 и 37, соответственно. Допустим в первом приближении, что каждый из транзисторов 20-27 работает в режиме ключа, причем состояние транзисторов .определяется полярностью напряжения Ujg - и U gg - . Например, в интервале времени от О до Т, когда напряжения Una, и л имеет отрицательную полярность

0 относительно эмиттера, открыты транзисторы 21- и 22. При открытом состоянии транзисторов 21 и 22 источник Э подключается к источнику 10 и нагрузке 11 через элементы схемы 2, 13,

5 21 и 3, 1, 22. При этом элементы схемы допускают изменение направления движения тока. Так, например, ток проходит в одном направлении через вентили 2, 3 и в обратном через

Q диод 13, транзистор 21 и диод U, транзистор 22,

Напряжение на нагрузке в любой момент времени является суммой мгновенных напряжений источников 9 и 10 с учетом фазировки (полярности) включения источников, которая определяется состоянием транзисторов 20-27. Например,в интервале времени от О до Т/2 источники 9 и 10 соединяются между собой последовательно встречно через элементы 3, 1, 22 и 7, 18, 26 и подключаются к нагрузке 11 через элементы 2, 13, 21 и 6, 17, 25. В интервале времени OTj/2 до Т источники 9 и 10 соединяются

между собой последовательно согласно. Последнее достигается тем, что в этот момент времени транзисторы 26 и 25 закрыты, а транзисторы 2 и 27 открыты.

Результирующая кривая выходной напряжения U , построенная с учетом описанного выше порядка коммутации транзисторов, приведена на фиг. 2. Использование предлагаемого удвоителя в сравнении с известными устройствами дает расчетное увеличение КПД, удвоителя на 2/F. Эта величина составляет долю потерь постоянной составляющей в кривой выходного тока

0 мостовой схемы выпрямления. Фактическое увеличение КПД удвоителя несколько ниже, так как имеют место потери в диодах 12-19, транзисторах 20-27 и цепях управления транзисторами.

Формула изобретения

Статический удвоитель частоты, содержащий два вентильных выпрямительных моста, вход каждого из которых соединен с соответствующими выводами для подключения двух источников переменного тока, напряжения которых сдвинуты по фазе на 90 эл. градусов относительно друг друга, их отрицательные выводы объединены, а положительные - образуют выводы для подключения нагрузки, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД, введены два трансформатора, выполненные каждый с одной первичной и несколькими вторичными обмотками, а параллельно каждому из вентилей выпрямительных мостов подключена цепочка, состоящая из последовательно соединенных диода и транзистора, база-Эмиттерным переходом подключенным к одной из вторичных обмоток одного из трансформаторов,первичная обмотка которого включена в диагональ переменного тока соответстйуйщего вентильного выпрямительного моста.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

В9262П

Фиг. 1