Трехфазный умножитель частоты Советский патент 1982 года по МПК H02M5/16 

(S) ТРЕХФАЗНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразователям частоты, в частности умножителям трансформаторного типа. Умножители частоты 400 Гц нашли широкое применение в различных областях техники. Они используются для индукционного нагрева, для сварки, в выпрямительных установках, для питания люминесцентных светильников, радиоаппаратуры, устройств автоматики, быстроход ных двигателей и другой специальной аппаратуры. Известен трехфазный умножитель частоты, содержащий трансформатор, на стержнях которого расположены первичные и вторичные обмотки, а Также обмотки подмагничивания и стабилизатор амплитуд ГОНедостатком этого умножителя часто ты является значительный вес активных материалов, узкий диапазон регулирования выходного напряжения. Наиболее близок к изобретению трехфазный умно)читель частоты, содер жащий трансформатор, на каждом стерж не которого расположены четыре первичные обмотки, объединенные в две пары, каждая из которых замкнута на пару согласно включенных тиристоров, вторичная обмотка, блок управления тиристорами, причем общие точки соединения тиристоров первой и второй пар и обмоток второй пары подключены в соответствии с прянюй последовательностью чередования фаз к входным выводам для подключения фаз источника питания, а общая точка соединения обмоток первой пары соединена с входным выводом для подключения нулевой фазы источника питания 2j. Недостаткомэтого преобразователя ялвяется невозможность получения на выходе напряжения увосьмеренной частоты. . Цель изобретения - получение выходного напряжения увосьмеренной частоты. Указанная цель достигается тем, что в трехфазном умно кителе частоты, содержащем трансформатор, на каждом стержне которого расположены четыре первичные обмотки, объединенные в две пары, каждая из которых замкнута на пару согласно включенных тиристоров, вторичная обмотка и блок управления тиристорами, причем общие точки соединения тиристоров первой и второй пар и обмоток второй.пары подключены в соответствии с прямой последователь ностью чередования фаз к входным выводам для подключения фаз источника питания, а общая точка соединения обмоток первой пары соединена с входным выводом для подключения нулевой фазы источника питания, каждый стержень трансформатора снабжен обмоткой подмагничивания, соединенной с источником постоянного напряжения, каждая из первичных обмоток первой пары снаб жена дополнительной обмоткой, расположенной на том же стержне и соедийенной с ней согласно последовательно, и введены две дополнительные пары согласно включенных тиристоров, каждая из общих точек соединения которых соединена с одним из дополнительных входных выводов для подключения а соответствии с прямой последовательностью чередования фаз выходных выводов фазосддигающего трансформатора, свободные выводы силовых одноимен ных электродов тиристоров дополнитель ных пар объединены и каждая из общих точек соединения подключена к началу одной из дополнительных обмоток, причем катод первого тиристора второ-1 пары соединен с началом первой обмотки второй пары первичных обмоток, а анод второго тиристора второй пары соединен с концом второй обмотки второй пары первичных обмоток. На фиг. t представлена принципиаль ная схема трехфазного умножителя частоты в восемь раз с однофазным выходом; на фиг. 2 - принципиальная схема умножителя частоты в восемь раз с трехфазным выходом; на фиг. 3 даные кривые изменения напряжения; на фиг. 4 - принципиальная схема фазо сдвигающего автотрансформатора. Умножитель частоты с однофазным выходом (фиг. 1) состоит из тиристоров 1-8, дросселя 9 в цепи постоянног тока, сердечника 10 броневого или стерхшевого типа, на котором расположены первичные обмотки 11-16, обмотка 9 94 подмагничивания 17 и вторичная обмотка Г8. Управлениетиристорами осуществляется от блока 19 управления (фазосдвигающего устройства). На первичные обмотки подаются фазное линейное и„(,напряжения, сдвинутые друг относительно друга на угол П/2, а также напряжения сдвинутые друг относительно друга также на угол П/2, а по отношению к фазному напряжению U.pсоответственно на ±П/4. Кривые изменения питающих напряжений показаны на фиг. За, где по20 - напряжение IJ. , 21 - U , зиция II 97 п ° ее V 23 и,. 22 Таким образом получается восьмифазная система напряжений, позволяющая увеличить частоту униполярного тока, протекающего по первичным обмоткам, в восемь раз. Трехфазный умножитель частоты работает следующим образом. В момент времени, когда положительные напряжения на соответствующих тиристорах начинают отклоняться от своей амплитуды в сторону уменьшения более, чем 0,38, включаются соответствующие тиристоры подачей управляющих импульсов от фазосдвигающего устройства, и по первичным обмоткам протекают униполярные токи увосьмеренной частоты по отношению к частоте источника питания. Гашение тиристоров происходит при переходе тока через нуль. В этот момент возникает 9ДС самоиндукции, величина которой зависит от соотношения активного и индуктивного сопротивлений обмотки. Полярность тока подмагничивания по отношению к первичному току выбрана таким образом, чтобы увеличивать ЭДС самоиндукции. Так в обмотках трансформатора наводятся напряжения увосьмеренной частоты. Выходное напряжение умножителя можно регулировать от нуля до максимальной величины за счет изменения фазы управляющих импульсов 2k, 25, подаваемых на тиристоры (ФнГ- 36 и). Диапазон регулировки фазы управляющих импульсов составляет О-П/8, кроме того, специальной подстройкой фазы управляющих импульсов устраняется модуляция выходного напряжения. . НапряженияУдГрИ ОдЧу которым соответствуют кривые 22 и 23, берутся с фазосдвигающего трансформатора (фиг. |) который содержит сердечник .6 трехфазного трансформатора. 59 первичную обмотку 27, вторичные обмотки 28 и 29, число витков которых меньше числа витков первич ной обмотки. Таким образом, при сложении равных напряжений ОдоИ U получается напряжение Одо в 1 раза большее слагаемь(х и сдвинутых по отношению к U0C идо Ha±n/t. В связи с этим к первичным обмоткам 11 и 12 умно хителя добавляются обмртки 13 и 1. Число витков обмоток 13 и I составляет 0,+1 витков по отношению к виткам обмоток 11 и 12. Мощность, поступающая на вход умножителя с фазосдвигающего автотра форматора составляет часть мощно ти, поступающей из сети. Данный умножитель частоты не требует для гашения тиристоров специаль ного коммутирующего устройства, коммутация естественная при переходе то ка через нуль. Действительная кривая выходного напряжения при холостом ходе и при (нагрузке мало отличается от идеализи рованной, а при работе на двигательную нагрузку имеет практически синусо идальную форму. Умножитель с трехфазным выходом .;фиг, 2 ) включает в себя три умножителя с однофазным выходом, при этом выходные обмотки могут быть соединет ны в звезду либо в треугольник, в свА зи с чем из линейных напряжений исклЮ чаются третьи и кратные трем гармоники. Как и.у всех умножителей трансформаторного типа необходимо применя емкостную компенсацию. Формула изобретения Трехфазный умножитель частоты, со держащий трансформатор, на каждом стержне которого расположены четыре первичнь.1е обмотки, объединенные в две пары, каждая из которых замкнута на 9 Пару согласно включенных тиристоров, вторичная обмотка и блок управления тиристорами, причем общие точки соединения тиристоров первой и второй пар и обмоток второй пары подключены в соответствии с прямой последовательностью чередования фаз к входным выводам для подключения фаз источника питания, а общая точка соединения обмоток первой пары соединена с вход ным выводом для подключения нулевой фазы источника питания, о т л и ч .аю щ и и с я тем, что, с целью получфния выходного напряжения увосьмеренной частоты, каждый стержень трансформатора снабжен обмоткой подмагничива-1 ния, .соединенной с источником постоянного напряжения, каждая из первичных обмоток первой пары снабжена дополнительной обмоткой, расположенной на том же стержне и соединенной с ней согласно последовательно, и введены две дополнительные пары согласно включенных тиристоров, каждая из общих точек соединения которых со единена с одним из дополнительных входных выводов для подключения в соответствии с прямой последовательностью чередования фаз выходных выводов фазосдвигающего трансЛорматора свободные выводы силовых одноименных электродов тиристоров дополнительных пар объединены и каждая.из общих точек соединения подключена к началу одной из дополнительных обмоток, причем катод первого тиристора второй .пары соединен с началом первой обмотки второй пары первичных обмоток, а анод второго тиристора второй пары соединен с концом второй обмот-; ки второй пары первичных обмоток. Источники информации, Принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №230273, кл. Н 02 М 5/16, 19б7. 2. Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 М 5/16, 1975.

(риг. / KA К N ut.3