Делитель частоты в два раза для индуктивной нагрузки

оц 738067 ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 010877 (21) 2510599/24-07 51)йй. Кп.2 с присоединением заявки Нов Н 02 М 5/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В.С.Федий и А.В.Козлов Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В ДВА РАЗА ДЛЯ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИИзобретение относится к электротехнике, в частности, к вентильным преобразователям, выходная частота которых равна половине частоты питающей сети. Изобретение может быть испбльзовано для разработки средств повышения качества электрической энергии в одно.0 и многофазных .сетях стабильной или.изменяющейся частоты с нелинейными (в т.ч. вентильными) нагрузками, в кривой потребляемого тока которых имеет место постоянная или низкочастотная составляющая (например,15 тиристорные регуляторы, дуговые печи,однофаэная сварка, электротехнологические источники асимметричного тока и др.) .Известны делители частоты в два Раза 11, 21 и 3.Недостатками делителей, принцип действия которых основан на явлении автопараметрического резонанса, явля 25 ются сложность конструкции многообмоточной электромагнитной системы трансформатора,использование дополнительного источника. постоянного тока, применение фильтров,несинусоидальная форма кривых тока и напряжения, большиевеса и габариты,Более совершенным является делитель частоты в целое чйсло раэ, со=держащий трансформатор с двумя вторичными рабочими обмотками, и управляемые ключи переменного тока 33 . Кнедостаткам данного делителя относится высокое содержание гармоникв кривой входного тока, невозможность получения постоянной составляющей во входном токе, регулируемойпо величине и знаку;Иэ известных устройств наиболееблизким по технической сущности является делитель частоты в два раза,содержащий трансформатор с первичнойи двумя вторичными обмотками, управляемые ключи переменного тока, синхронизатор и формирователь импульсовуправления, причем одна из вторичныхобмоток выполнена со средним отводом,соединенным с одним из выходных выводов, а каждый из ее к 1 айних выводовподключен через соответствующий управляемый ключ переменного то:а к другому выходному выводу, выводы второйвторичной обмотки связаны со гходомсинхронизатОра, к выходу кото 1.егоц о 1: - соэВ -- со всю Ь, 1 оА. (о 1. 40 где 1 - мгновенное значение потребляемого тока;Ц а- соответственно амплитудноеттт тзначение и угловая частота45питающей сети;индуктивность реактора;ч - начальная фаза импульсовуправления,Из приведенного уравнения следует,что в кривой входного (сетевого)тОка содержится постоянная составляющая 1 = в со и переменная составляЦвЬ щ(,цю55ющая 1 = - соаА, которая не з ави сит1 щ 1,подключен формирователь импульсовуправления, и каждый иэ выходовпоследнего подключен к цепи управленйясоответствующего из указанныхуправляемых ключей 1),Недостатком данного устройстваявляется жесткая синхронизация фазыимпульсов управления с фазой напряжения питающей сети, При таком управлении делитель частоты не может бытьиспользован для генерирования в сетьпостоянной составляющей тока, регулируемой по величине и знаку,Целью настоящего изобретения является получение во входном токеделителя постоянной составляющейтока, регулируемой по величине изнаку.Укаэанная цель достигается тем,что в делителе частоты в два раза дляиндуктивной нагрузки, содержащемтрансформатор с первичной и двумявторичными обмотками, управляемые. ключи переменного тока, синхронизатор и формирователь импульсов управления, причем одна из вторичных обмоток выполнена со средним отводом,соединенным с одним из выходных выводов, а каждый из ее крайних выводовподключен через соответствующий управляемый ключ переменного тока к другому выходному выводу, выводы второйвторичной обмотки связаны со входомсинхронизатора, к выходу которогоподключен формирователь импульсовуправления, а каждый из выходов последнего подключен к цепи управлениясоответствующего из указанных управляемых ключей - вторая вторичнаяобмотка трансформатора соединена ссинхронизатором через дополнительновведенное Фазосдвигающее устройство.На фиг,1 приведена схема делителячастоты в два раза; на Фиг.2, 3показаны временные диаграммы токов инапряжений, поясняющие работу устройства,Делитель частоты в два раза(фиг,1) содержит трансформатор с первичной 1 и двумя вторичными обмотками 2 и 3; средний отвод первой вториной обмотки 2 соединен с индуктивнойнагрузкой (например, реактором) 4 тдругой конец нагрузки 4 через управляемые ключи переменного тока с естественной коммутацией 5 соединенс крайними выводами той же обмотки;выводы другой вторичной обмотки 3подключены к фазосдвигающему устройству б, соединенному со входом синхронизатора 7, который связан сФормирователем импульсов управления8;выходы которого соединены с цепями управления ключей 5.Делитель частоты в два раза работает следующим образом. При подключении трансформатора к сети с частотой ць на вторичной обмотке 2 появляются напряжения П, 0 ,"равйыепо величине и сдвинутые относительносредней точки на 180 эл.град (Фиг.,2,а).Переменное напряжение, снимаемоесо вторичной обмотки 3, сдвигаетсяс помощью фаэосдвигающего устройства б на угол 6 относительно напряжения Ъ (фиг.2,6), Синхронизатор7 формирует импульсы управления счастотой (6, жестко привязанные кфазе напряжения фазосдвигающего устройства б, частота которых затем делится пополам с помощью формирователяимпульсов 8 (фиг,2,в) . Далее импульсы управленияпоступают на управляющиеэлектроды ключей 5. При включенииверхнего ключа к реактору будет 15 прикладываться напряжение Б обмотки2, нижнего - напряжение Б , Такимобразом, кривая напряжения на реакторе формируется из отрезков напряжений, 1) , при этом в реакторепротекает несинусоидальный ток счастотой в два раза ниже частотысети (фиг.2,г).На фиг,3 приведены диаграммывходных тока и напряжения (при угле9 = + 30 эл.град), Как видим, вкривой входного тока делителя имеетместо постоянная составляющая. Регулируя величину фазового сдвига от 0до 180 эл.град., можно плавно регулировать (от нуля до максимума) величину, а также изменять полярностьпостоянной составляющей тока.Кривая входного тока делителячастоты на два, нагруженного нареактор, описывается следующим выражением (эа начало отсчета принят момент времени), когда напряжение сетипроходит через нуль) от величины угла 9, Бысщие гармоники в сетевом токе отсутствуют.Изменяя дискретно Фазу импульсов управления, можно получить во входном токе делителя низкочастотную составляющую. Поскольку изменения Фазы из-за неполной управляемости ключей (тиристоров, симисторов и т.п.) могут происходить не чаще одно;го раза за период питающего нап) яжения, то низкочастотная составляющая будет представлять собой прямо-угольно-ступенчатую кривую тока, сдлительностью каждой ступени, равнойпериоду питающего напряжения, Естественно, чем больше количество ступенек тока, тем точнее и с меньшимколичеством дополнительных гармоникможно осуществить аппроксимацию низкочастотной составляющей.С другой стороньт; благодаря формированию этоготока из отдельных ступенек не требуется установки каких-либо силовых устройств, обеспечивающих регулировки поФазе низкочастотной составляющей,чтонеобходимо, например, в случае испольэования данного устройства для компенсации низкочастотной составляющей .в токе различных потребителей.Использование предлагаемого изобретения позволит повысить качествоэлектрической энергии, в частности,в системах электроснабжения с мощными нелинейными одно- и многофазными нагрузками,путем компенсациипостоянной и (или) низкочастотнойсоставляющих в кривой сетевого тока 25этих нагрузок.Это позволит, например, исключить подмагничивание сило-.вых трансформаторов и, как следствие,устранить генерирование в сеть четных гармоник тока с первичной сторо- ЗОны трансформатора,формула изобретенияделитель частоты в два раза дляиндуктивной нагрузки, содержащий трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, управляемые ключи переменного тока, синхронизатор и Формирователь импульсов управления, причем одна из вторичных обмоток выполнена со средним отводом, соединеннйм с одним из выходных выводов, а каждый иэ ее крайних выводов подключен через соответствующий, управляемый ключ переменного тока к другому выходному выводу, выводы второй вторичной обмотки связаны со входом синхронизатора, к выходу которого подключен формирователь импульсов управления, а каждый из выходов последнего подключен к цепи управления соответствующего из укаэанных управляемых ключей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения во входном токе постоянной составляющей, регулируемой по вепичине и знаку, вторая вторичная обмотка трансформатора соединена с синхронизатором через дополнительно введенное фаэосдвигающее устройство.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 93718854,кл.321-69, 1973.2, Бадмас А.М, и др. ферромагнитные делители частоты, М,-Л Энер- гия, 1967,3. Патент Японии Р 48-44971, кл, Н 02 М 5/26, 1972,