Устройство для повышения частоты @ -фазного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M5/27 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЧАСТОТЫ m -ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам повь1шения частоты напряжения, и может быть использовано в автоматике И силовой преобразовательной технике. Избестно устройство для повышения частоты m -фазного напряжения, содержащее трансформатор, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми вен тилями, включаемыми в диагонали диодгных мостов. Катодные концы управляемы вентилей соединены с трехфазньтм коле- бательным контуром, соединенным по сх& ме треугольника и состоящим из последо вательно соединенных индуктнвностей, емкостей и резисторов, подключенных к выходам диодных мостов. Управление вентилей осуществляется системой допол нительных трансформаторов и блоков упр ления. Повышение частоты с помощью -данного устройства осуществляется путем суммирования напряжения каждой фазы и напряжением трехфазного колебательного контура 1 . Недостатками данного устройства яв-, ляются словкность конструкции и дополнительная потеря мощности в трехфазных контурах коммутации. Известен также вентильный умножитель частоты с искусственной кгалмутаиией 2. Недостатками его являются сложность и дополнительная потеря мощности в трехфазных контурах ксалмутации. Известно также устройство для повышения частоты, которое содержит .основной и выходной многообмоточные трансформаторы, ключевые элементы к дополнительную нагрузку. Трансформаторы я ключевые элементы имеют число обмоток кратное числу фаз питающего напряжения. Ключевые элементы выполнены в виде .транзисторов, цепи баз которых включены последовательно со вторичными обмотками основного трансформатора и допопш тельной нагрузкой, а цепи коллекторов включены последовательно с первичными обмотками выходного трансформатора и дополнительным источником постоянного тока. Транзисторы отпираются в моменты времени, когда напряжения вторичных обмоток основного трансформатора становятся максимальными и соответствующей полярности при этом, T.ie. один раз за период напряжения питающей сети. В эти же моменты времени протекают токи по первичным обуткам выходного трансформатора. В результате сложения этих токо на вторичной обмотке выходного траноформатора получается напряжение -утроенной частоты СЗ. Этот пришпш построения может быть раатространен т случай сети с проиэбольной зностью m . Недостаток известного устройства заключается в относительной сложности. Цель изобретения - упрощение констру ции. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для повышения частоты Ш -фазного напряжения (содержащем m-фазный основной трансформатор и однофазный многообмоточный трансформатор, втфичная обмотка которо го подключена к нагрузке, а его первичные обмотки, числом кратные числу m , через ключевые элементы и через вторичные обмотки основного m -фазного трансформатсра связаны с дополнитель ной нагрузкой постоянного тока) в качес ве ключевых элементов установлены ве№тшти, соединенные в схему В шрямителя, к выходным выводам которого иодюпочена упомянутая нагрузка, а первичные обмотки однофазного выходного трансформатора включены между вторичными обмотками основного гп -фазного трансформатора и входными выводами указанного выпрямителя. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для повышения частоты в 3 раза:, на фиг. 2 - временteie диаграммы, поясняющий его работу. При конструировании различных выпрямителей интерес с точки зрения получения гладкой формы выпрямленного на пр5пкеиия представляет использование многофазных (т. е. построенных на базе ЦТ -фазных электрических цепей), выпрямителей. Однако для такого рода выпрямителей характерна импульсная нагрузка каждой фазы сети, т. е. прот екание импульсных, сдвинутых по фазе токов, «буо ловленных моментами времен, когда напряжение данной фазы выше по величине по отношению к напряжениям дру1-их фаз. С увеличением фазности выпрямителей форма фазных импульсньгх токов будет приближаться к прямоугольной. Если полученные в результате работы т -фазного выпрямителя импул ы выделить и просуммировать (например, с помощью трансформатора) с учетом юс временных фазовых сдвигов, то существует возможность получения однофазного переменного напряжения повышенной (в m раз) частоты, по форме близкой к прямоугольной. Устройство для повышения частоты (фиг. 1) включает основной трансформатор 1, втфичные обмотки 2, 3 и 4 которого включены последовательно с первичными обмотками 5, 6 и 7 выходного трансформатора 8. Свободные концы обмоток 2, 3 и 4 подключены к входным выводам моста 9, выполненных в данном примере на двенадцати вентилях (диодах) 10-21, соединенных поггарно параллельно (по схеме выпрямителя). К вторичной обмотке трансформатора 8 подключена нагрузка 22, а к выходным выводам моста 9 подключена дополнительная нагрузка 23. Преобразование частоты питающего напряжения осуществляется следующим образом. При включении обмоток основного трансформатора 1 в трехфазную, сеть переменного тока на вторичных обмотках 2, 3 и 4 . каждой фазы индуцируются синусоидальные напряжения, сдвинутые между собой на 12О°. В промежутках времени -t --tn (фиг. 2) ток в схеме будет протекать через вентиль 13 дополнительную нагрузку 23, вентиль 16 и первичную обмотку 5 выходного трансформатора 8. Все остальные вентили в этом момент времени заперты, так как напряжение данной фазы больше по величине, чем напряжение других фаз, соответственно не протекают токи и по другим обмоткам. В момент tn мгновенное значение напряжения обмотки 4 основного трансформатора 1 становится больше напряжения обмоток 2 и 3. Диоды 16 и 13 .запираются, а диоды 12 тл 21. отп:ираются, и ток протекает по обмотке 4 трансформатора 1. Аналчгнчное происходит и с обмоткой 3, но уже в момент времени tjЧерез период питающей сети процессы в обмотках повторяются. В результате работы предлагаемого устройства на вторичной обмотке выходного трансф| матора 8 формируется однофазное переменное напряжение О ц с частотой 150 Гц, по форме близкое к прямоугольной, представляющее собой результат суммы трех сдвинутых по фазе импульсных токов, протекающих в его nei винных обмотках ( ig ь 1 Если на производстве- имеется относвнтельно мощная нагрузка постоянного тока и требуется еще построить источник переменного тока повыщенной частоты, на иболее прость м, эффективным и дешевым 5шится предлагаемое устройство, которое обеспечит одновременное питание двух полезных нагрузок, по постоянному току и по переменному току повышенной частоты. В качестве примеров подобного дуального использования устройства можно пр вести схему одновретленного питания цепи электролиза алюминия - мощная нагрузка постоянного тока - 100 мгВт - и це пей питания электроинструмента, сварочных процессов на переменном токе, и непосредственного питания асинхронных дви гателей перемещения анода электролизера с изменением скорости перемещения путем изменения частоты, а также и других внутризаводских нужд. Форм у л а изобретения Устройство для повышения частоты m -фазного напряжения, содержащее 9 06 m -фазный основной трансформатор и однофазный многообмоточный выходной трансформатор, вторичная обмотка кото рог о подключена к нагрузке, а его первичные обмотки, числом кратные числу ГЦ , через ключевые элементы и через BTOpHtные обмотки основного m -фазного трансформатора связаны с дополнительной Heir- рузкой постоянного тока, отличающееся тем, что, с цепью упрощения, в качестве ключевых элементов использованы вентили, соедЕненные в схему вы1фямителя, к выходным вывод1ам которого подключена упомянутая неигрузка, а первичные обмотки однофазного выходного трансформатора включены между вторичными обмотками основного m -фазного трансформатора и входными выводами указанного выпрямителя. Источники информации, принятые во при экспертизе 1.Патент Швейцарии № 479Ql8, кл. Н 02 гл 5/22, 1974.. 2.Авторское свидетельство СССР № 565361, кл. Н 02 М 5/27, 11974. 3.Отчет по НИР 58/61, № 71О6471, гос. реестр, инв. № Б-174503, М., МЭИ, 1971, с. 14.

ЛBe

«Xf о N

-Л

22 -О

Диf%ь

f%

И

Ь%

.1

/э

/-J

01-

/5

1-

W-

Jt

h

/

Ч

.; I

// .

т

Фиг. 2