Преобразователь частоты Советский патент 1982 года по МПК H02M5/16 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям частоты и числа фаз, и может быть использовано во вторичных источниках электропитания и других устройствах автоматики.

Известен преобразователь частоты, содержащий вентили, силовой ключ со схемой управления и нелинейный дрос- ю сель на двух сердечниках с обмотками, соединенными с источником питания ГП.

Недостатком этого устройства является его сложность.

Наиболее близким к предлагаемому ;является преобразователь частоты, содержащий удвоитель частоты, включающий вентили и дроссель насыщения на двух сердечниках с обмотками, образу-20 ющими совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления 2.

Недостаток устройства - несинусо-i идальность формы кривой выходного напряжения. V

Цель изобретения - улучшение фор- мы кривой выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь частоты, содержащий удвоитель частоты, включающий вентили и дроссель насыщения на двух сердечниках с обмотками, образующими, совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления, дополнительно введены два трансформатора и вспомогательный идентичный удвоитель частоты, причем входные выводы основного и вспомогательного удвоителей частеты образуют выводы для подключения трехфазного источника питания с прямой последовательно-, стью чередования фаз и нулевой вывод, а их выходные выводы подключены к соответствующим первичным обмоткам упомянутых трансформаторов, вторичные обмотки которых включены параллельно и их общие точки соединения образуют выводы для подключения нагрузки. На фиг. 1 и 2 представлены мостовая и дифференциальная (нулевая) схемы удвоителей частоты; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие прин цип их работы. Удвоитель частоты содержит трехфазный источник питания с фазами 13 с прямой последовательностью их чередования и нулевой вывод 4, а так же основной удвоитель частоты на сердечниках 5 и 6 с обмотками 7 и 8 и вспомогательный на сердечниках 9 и 10 с обмотками 11 и 12 Обмотки 7, 8 и 11, 12 (в мостовой схеме - полуобмотки) совместно с вен тилями 13. и 15. 16 соответственно образуют два моста, в диагональ которых включены силовые ключи 17 и 18, соединенные со схемой управления К выходным выводам основного и вспомогательного удвоителей частоты подключёны первичньге обмотки 19 и 20 трансформаторов 21 и 22, а их вторич ные обмотки 23 и 2 включены параллельно и соединены с цепью 25 нагруз ки. Если основной и вспомогател аный удвоитель частоты выполнены по дифференциальной (нулевой) схеме, то средняя точка может быть образована например, дросселями 26 и 27 подклю ченными непосредственно к источнику питания. Преобразователь частоты работает следующим образом. , В результате подключения источника питания в прямой последовательности чередования фаз к основному удвоителю частоты прикладывается линейное напряжение 28 , а к вспомо гательному - фазное напряжение 29 которые между собой обеспечивают фазовый сдвиг на (фиг. 3). Поэтому при идентичных схемах основного и вспомогательного удвоителей частоты процессы, протекающие в них, сдвинут по времени на угол 90. При положительной полярности напряжений 28 и 29 в момент ol О замы кается силовой ключ 18, изменение индукции 30 в сердечнике 9 задерживается и он остается насыщенным, так как в предыдущий полупериод он бып насыщен. Сердечник 10 начинает ничиваться (кривая З)- Через образовавшийся контур вывод 3 - вентил ь 15 - ключ 18 - обмотка 20 - обмотка 11 - вывод k начинает протекать ток и к обмотке 20 прикладывается положительная полуволна напо яжения 32. При угле коммутации cix- ключ 18 размыкается, напряжение 29 перераспределяется поровну между обмотками (полуобмотками) 11 и 12, сердечник 9 начинает размагничиваться, а сердечник 10 продолжает намагничиваться (на фиг. 3 кривые 30 и 31) насыщаясь при cL /Зк . Угол насыщения р, каждого сердечника однозначно связан с углом коммутации соотношением /Ь| 2J -oi. Вследствие этого при неизменной полярности напряжения 29 образуется контур протекания тока вывод 3 - полуобмотка 12 (обмотка) вторая полуобмотка 12 - вьшод k и к , обмотке 20 поикпяпынается отпиилтяпьная полуволна напряжения 32. После изменения полярности напряжения 29 (на фиг. 1 показана в скобках) при о(,. Л замыкается ключ 18, шунтируя полуобмотку 12 (обмотку) и поддерживая сердечник 10 в насыщенном состоянии. К обмотке 20 трансформатора 22 прикладывается напряжение 32 по цепи, вывод k - вентиль 1б - ключ 18 - обмотка 20 - полуобмотка 12 - вывод 3. В момент oL d(c размыкания ключа 18 напряжение 29 распределяется поровну между обмотками 11 и 12; сердечник 10 начинает размагничиваться, а сердечник 9 продолжает намагничиваться и насыщается при оС /Ь . Ток меняет направление, протекая теперь по контуру вывод k - полуобмотка 11 - обмотка 20 - полуобмотка 11 - вывод 3 и к обмотке 20 прикладывается отрицательная полуволна напряжения 32. В следующий период напряжения 29 процессы повторяются. Одновременно с этим аналогичные процессы протекают в основном удвоителе частоты. В течение периода напряжения 28 в первичной обмотке 19 трансформатора 21 прикладывается напряжение 33 удвоенной частоты, сдвинутое относительно напряжения 32 на угол d . Напряжение, снимаемое со вторичных обмоток 23 и 24, суммируется и на нагрузке 25 формируется напряжение 3, состоящее из четных гармоник, не кратных четырем. Гармоники четвертая и крат ные ей компенсируются в нагрузке. Вследствие этого улучшаются коэффициент гармоник и форма кривой выходного напряжения. При углах коммутации форма кривой выходного напряжения близка к синусоидальной. В этом случае можно упростить схему устройства (фиг. 1 и 2). Здесь можно применять один трансформатор, например 21, с двумя первичными 20 и 19 обмотками, к которым с основного и вспомогательного удвоителей частоты прикладывается напряжение 35 и 36 соответственно, и одной вторичной. Напряжение, снимаемое с последней, имеет, форму, показанную кривой 37. Таким образом, в регулируемых источниках переменного тока лучше использовать удвоитель частоты с углом коммутации о-к- ( 3) а для потребителей постоянного тока с углом коммутации (выпрямитель напряжения 37). Трехфазные удвоители частоты выпол няются на основе трех однофазных схем при этом они могут быть,изготовлены мощностью несколько десятков киловат Формула изобретения Преобразователь частоты, содержащий удвоитель частоты, включающий вентили и дроссель насыщения на двух сердечниках с обмотками, образующими совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, дополнительно введены два трансформатора и вспомогательный идентичный удвоитель частоты, причем входные выводы основного и вспомогательного удвоителей частоты образуют выводы для подключения трехфазного источника питания с прямой последовательностью чередования фаз и нулевой: вывод, а их выходные выводы подключе ны к соответствующим первичным обмоткам упомянутых трансфО|Эматоров, вторичные обмотки которых включены па- ; раллельно и их общие точки соединения образуют выводы для подключения нагрузки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ri 8if609, КЛ..Н 02 М 5/16, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 603071, кл. Н 02 М 5/16, 1975.