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

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для бесбалластного питания газоразрядных ламп высокого и низкого давления.

Известны ферромагнитный умножитель частоты в четное число раз, содержащий насыщенные сердечники с выходными и входными обмотками и дополнительными обмотками подмз - ничивания, соединенными согласно . последовательно и разделяемых на две группы, каждая, из которых подключена к входу одного из двух последовательно соединенных диодных мостов рЗ и 2.

Данное устройство не обеспечивает необходимого гармонического состава и качества стабилизации тока, так же из-за подмагничивания будут выражены четные гармоники, а внешняя характеристика соответствует источнику стабилизированного напряжения.

Известен также статический ферромагнитный утроитель частоты с трехфазным входом, содержащий насыщенный вращающимся магнитным полем магнитопровод с расположенными на нем трехфазными первичной и вторичной обмотками с различным числом пар полюсов, каждая из которых соединена в звезду СЗ.

Хотя в данном устройстве форма

10 выходного напряжения и тока обладает улучшенными гармоническим составом, но он не обеспечивает стабилизации выходного тока, кроме тогр, параметры выходных величин утроите15ля значительно зависят от колебания напряжения питающей сети„

Известны также трехфазный умножитель частоты, содержащий объеди2Q ненные с помощью магнитных перемычек трехстержневые сердечники с выходными, входными и подмагничивающими обмотками, расположенными на магнитных перемычках ,и лерппмагнитный умножитель частоты, содержащий два многообмоточных трансформатора с насыщенными сердечниками и расположенными на них входными в выходными обмотками, а также обмотками подмагмичивания постоянным током и обмотками самоподмагничивания, включенных между собой через конденсатор встречно параллельно С 5.

Эти устройства также не обеспечивают необходимых характеристик для бесбалластного питания газоразрядных ламп о

Наиболее близким к изобретению . техническим решением является ферромагнитный умножитель частоты, содержащий насыщенные трансформаторы,, на стержнях которых расположены вхоные обмотки и конденсатор продольной компенсации, причем начала входных обмоток и вывод одной обкладки конденсатора подключены к входным выводам для подключения трехфазной питающей сети, а концы входных обмоток объединены в общую точкуj образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки 6.

Этот ферромагнитный умножитель частоты обеспечивает стабилизацию тока нагрузки в сравнительно узком диапазоне изменения нагрузки при неизменном напряжении питающей сети, но качество стабилизации тока в широком диапазоне изменения нагрузки (от короткого замыкания до номинального режима работы)и колебания напряжения сети со.вершенно неприемлемо. Кроме того, из-за действия продольной емкостной компенсации в выходном токе резко выражены нечетные гармоники.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, улучшение качества стабилизации и улучшение гармонического состава тока Поставленная цель достигается тем, что ферромагнитный умножитель частоты, содержащий насыщенные трансформаторы, на стержнях которых расположены входные обмотки, и конденсатор продольной компенсации, причем начала входных обмоток и вывод одной обкладки конденсатора подключены к входным выводам для подключения трехфазной питающей сети, а концы входных обмоток объединены в общую точку, образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки, снабжен обмоткой индуктивности продольной компенсации, выполненной в виде двух последовательно соединенных секций, обмоткой индуктивнбсти поперечной компенсации,

цепью обратной связи по току нагрузки, состоящей из последовательно соединенных датчика тока, компаратора, балансного усилителя и формирователя импульсов, и блоком встречно-параллельно соединенных тирис- . торов, причем обмотки индуктивностей продольной и поперечной компенсации соединены последовательно, образуя цепь, включенную между общей точкой

входных обмоток и выводом другой обкладки конденсатора, общая точка соединения обмоток индуктивностей поперечной и продольной компенсации образует второй выходной вывод для подключения нагрузки, а параллельно одной из секций .обмотки индуктивности продольной компенсации включен блок встречно-параллельно соединенных тиристоров, управляющим входом соединенным с выходом цепи обратной связи по току нагрузки, вход кото(5ой соединен с одним из соответствующих выходных выводов

На фиГо 1 изображена принципиальная схема ферромагнитного умножителя частоты, подключенного к трехфазной сети с нейтральным проводом; на фиг. 2 - то же, подключенное к трехфазной, трехпроводной сети

Устройство содержит насыщенные трансформаторы 1, емкость 2. продольной компенсации, индуктивность 3 продольной компенсации, часть которой шунтирована блоком 4 встречнопараллельно соединенных тиристоров. Индуктивности 3 и 5 продольной компенсации . и поперечной компенсации соединены последовательно и включены в цепь между нейтральной точкой насыщенных трансформаторов 1 и свободными зажимами емкости 2, Параллельно зажимам индуктивности 5 включена нагрузка - осветительная установка с газоразрядными лампами 6, в цепи которой последовательно включен датчик 7 тока, соединенный с компаратором 8, балансным усилителем 9 и формирователем 10 импульсов для управления блоком „ На фиг 2 емкость 2 продольной компенсации распределена на три части и включена к фазовым проводам сети, а роль поперечной индуктивной .компенсации выполняет разделительный, согласующи трансформатор 11, Устройство работает следующим образом,, При включении в трехфазную сеть в ферромагнитном умножителе 1 частоты возникает ЭДС утроенной частоты, содержащая зна-чительный процент высших гармоник Величина ЭДС при определенной постоянной степени насыщения сердечников в.основном зависит от параметров элементов 2 и 3 последовательного фильтра продольной и величины индуктивного сопротивления 5 поперечной компенсаций а Когда сопротивление нагрузки 6 равно нулю (режим короткого замыкания), -эквивалентное индуктивное составляющее сопротивление поперечной компенсации также равно нулю При этом ЗДС третьей гармоники в основном определяется только параметрами последовательного фильтра LC-продольной компенсации и через нагрузку 6 проте кает ток определенной величины При увеличении сопротивления нагрузки 6 автоматически увеличивается и индуктивное составляющее сопротивление поперечной компенсации, последовательный фильтр LC-продольной компен сации приближается к резонансу на утроенной частоте При этом ЭДС сохраняется почти неизменной, общий ток в цепи увеличивается настолько, чтобы ток в цепи нагрузки остался почти неизменным, а напряжение на нагрузке увеличивается почти пропорционально в зависимости от сопротивления нагрузки Для повышения жесткости выходной характеристики (u и уменьшения влияния колебания напряжения питающей сети использована внешняя обратная связь по току нагрузки от датчика 7 тока сигнал под ется- на компаратор 8, разностный сиг нал которого направлен в балансный усилитель 9 и формирователь 10 импульсов, формирующий фазорегулируемые импульсы управления блоком Ц встречно параллельно включенных тиристоров, шунтирующих часть- индуктивности фильтра продольной компенсации. Степень шунтирования зависит от момента отпирания тиристоров: при снижении тока нагрузки по сравнению с заданным тиристором отпираются позже, при этом степень шунтирования уменьшается, а индуктивное сопротивление фильтра возрастает, что приводит (по вышеуказанным причинам) к повышению тока нагрузки до заданной величины, С целью обеспечения синусоидальности выходного тока в широком диапазоне изменения нагрузки тиристорами шунтируется только часть индуктивности 3, соотношение частей распределения, с одной стороны, определяется допустимым процентом содержания высших гармоник в кривой тока, а с другой стороны необходимой жесткостью- выходной характеристики и степенью влияния факторов возмущения. Таким образом,можно обеспечить высокую жесткость выходной характеристики (u) и синусоидальность формы тока в пределах .изменения нагрузки от режима короткого замыкания до номинального режима работы за счет внутренней обратной связи по м-той гармонике тока подмагничивания умножителя и внешней обратной связи по току нагрузки. Аналогичный принцип работы устройства сохраняется и в схеме (фиг, 2), в которой емкость 2 фильтра продольной компенсации распределена по фазам сети, а роль индуктивности поперечной компенсации выполняет трансформатор 11, позволяющий согласовать параметрыосветительной установки с преобразователем. Таким образом, данный ферромагнитный умножитель частоты, сочетая функции преобразователя частоты и системы, может обеспечить высокое качество стабилизации тока, улучшение гармонического состава в широком диапазоне изменения нагрузки и в определенном диапазоне колебания напряжения сети, что приводит к значительному повышению эффективности работы осветительной установки. Формула изобретения Ферромагнитный умножитель частоты, содер жащий насыщенные трансформаторы , на стержнях которых расположены входные обмотки, и конденсатор продольной компенсации, причем начат ла входных обмоток и вывод одной обкладки конденсатора подключены к входным выводам для подключения трехфазной пи ающей сети, а концы входных обмоток объединены в общую точку, образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки. отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, улучшения гармонического состава и улучшения качества стабилизации, он снабжен обмот кой индуктивности продольной компенсации , выполненной в виде двух последовательно соединенных секций, обмоткой индуктивности поперечной компенсации, цепью обратной связи по току нагрузки, состоящей из последовательно соединенных датчика тока, компаратора, балансного усилителя и формирователя импульсов., и блоком встречно-параллельно соединенных тиристоров, причем обмотки индуктивностей продольной и попереч ной компенсации соединены последова тельно, образуя цепь, включенную между общей точкой входных обмоток и выводом ДРУГОЙ обкладки конденсатора, общая точка соединения обмото индуктивостей поперечной и продольной компенсации образует второй выходной ВЫ8ОД для подключения нагруз ки, а параллельно одной из секций /г 5 С 000

Фиг 58 обмотки индуктивности продольной компенсации включен блок встречнопараллельно соединенных тиристоров, управляющим входом соединенным с выходом цепи обратной связи по току нагрузки, вход которой соединен с од(ним из соответствующих выходных выВОДОВо Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР по заяаке № 2711984/2 4-07, кл. Н 05 В , 1979. 2. Авторское свидетельство СССР № 660168, кл, Н 02 М 5/16, 1977. 3. Авторское свидетельство СССР N 615575, кл„ Н 02 М 5/16, 1975о 4, Авторское свидетельство СССР № 612361, кл. .Н 02 М 5/16, 1975о 5« Авторское свидетельство СССР W , кло Н 02 М 5/16, 1977. 6о Лось Ю.А. Трехфазные магнитотиристорные умножители частоты с непосредственной связью, Канд дис, Уфа ,1975.