Статический умножитель частоты

(72) С.Л. Воронков и А.Н. Кравченко (71) Могилевский машиностроительный институт(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 145929, кл, Н 02 М 5/16, 1961,2. Авторское свидетельство СССР У 453777, кл, Н 02 М 5/16, 1974.3. Авторское свидетельство СССР У 904149, кл. Н 02 М 5/16, 1982. (54)(57) СТАТИЧЕСКИЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с выводами для подключения трехфазной сети, двумя вторичными,обмотками, каж-дая из которых соединена в звезду, свободные выводы которой подключены к транзисторному выпрямителю, собранному по нулевой схеме, и дополнительными вторичными обмотками, причем положительные выводы выпрямителей образуют выходные выводы, а их отривключфдруга УДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ ССОРамц нкаевю.ибМЬМ ОПИСАНИЕ ИЗО автаеснйе аиатеас дательные выводы объединены, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, вторичные обмотки трансформатора соединены в две обратные э -фаэнце звезды, где п 1 3;4,5, дополнительные вторичные обмотки соединены также в /две обратные Ф-фаэнце звезды, каждый иэ свободных выводов которых через дополнительно введенный диод, включенный в обратном направлении, соег дииен с базой соответствующего транзистора одного из выпрямителей, а нулевая точка каждой звезды через дополнительно введенный резистор подключена к одному из выходных выводов, причем коллектор-эмиттернцй переход каждого иэ транзисторов выпрямителей зашунтирован дополнительно введенным вспомогательным диодом, включенным в прямом направлении, а вторичная и дополнительная вторичная обмотки, принадлежащие одному выпрямителю,ены встречно относительно друг1 10926Изобретение относится к преобразованию переменного тока одной частотыв переменный ток другой частоты иможет быть использовано в качествеисточника питания электродвигателейи устройств автоматики.Известен статический удвоитель час"тоты, содержащий подключенные к источникам переменного тока, напряжения которых сдвинуты по фазе на 1090 эл. град. относительно друг друга, два выпрямительных моста, выполненных на диодах, при этом минусывыпрямителей соединены непосредствен"но, а плюсы подключаются на нагрузку 15через фильтры, разделяющие постоянную и переменную составляющие выходного тока Г 13.Недостатком этого удвоителя является низкий КПД, обусловленный потерями энергии в цепях, по которым проходит постоянная составляющая выпряи"ленного тока, потерями энергии в реакторах (или резисторах), подключенных между плюсом и минусом выпрями" 25тельного моста.Известен также статический умножитель частоты, содержащий два выпрямителя по двухполупериодной схеме с нулевой точкой, выполненные на 30фтранзисторах и трансформаторах, первичные обмотки которых соединены последовательно и запитываются -от трех.фазной сети, на сердечник трансфор.матора второго выпрямителя намотаныдополнительные вторичные обмотки,, соединенные последовательно с вторичными обмотками трансформатора первого выпрямителя, при этом отрицатель-ный вывод первого выпрямителя соеди- щнен с положительным выводом второговыпрямителя, отрицательный вывод которого соединен через катушку с положительным выводом первого выпрямителя 21,45 . Это устройство характеризуется низким ХПД, значительным отличием формы выходного напряжения от синусоидальной, связанными с тем что1 50 при последовательном согласном соединении выпрямителей через нагрузку проходит пульсирующий ток одного на" правления. Полезно используется только переменная составляющая этого тока, а постоянная составляющая вызы 55 вает нагрев нагрузки и выпрямителей,Наиболее близким к изобретению является статический умножитель час 79 2тоты, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с выводами для подключения трехфазной се-,ти, двумя вторичными обмотками, каждая из которых соединена в звезду,свободные рыводы которой подключенык транзисторному выпрямителю, собранному по нулевой схеме, и дополнительными вторичными обмотками, причем положительные выводы выпрямителей образуют выходные выводы, а ихотрицательные выводы объединены 3 3.Недостатком этого устройства является ограниченная область применения.Так как транзисторы обладают свойством обратимости (т.е. способностьюпроводить ток в обоих направленияхпри наличии сигнала управления), тов случае их применения в многофазных схемах выпрямления будет наблюдаться режим короткого замыкания приуправлении транзисторами синусоидальными токами с частотой сети. Поэтомуописанный в известном устройствепринцип .умножения частоты нельзяраспространить путем простого копирования на случай умножения частоты вв .раз (где .1 ъ - целое число 3, 4 ит,д.) без решения синхронного с сетьюуправления транзисторами,Цель изобретения - расширение диапазона выходных частот.Поставленная цель достигается тем,что в статическом умножителе частоты,содержащем трансформатор с первичнойобмоткой, соединенной с выводами дляподключения трехфазной сети, двумявторичныии обмотками, каждая из которых соединена в звезду, свободные вы-.воды которой подключены к транзисторному выпрямителю, собранному по нулевой схеме, н дополнительными вторич.ными обмотками, причем, положительныевыводы выпрямителей образуют выходные выводы, а их отрицательные выводы объединены, вторичные обмоткитрансформатора соединены в две обратные в-фаэнце звезды, где а = 3, 4,5, дополнительные вторичные об-мотки соединены также в две обратныеяфаэнце звезды, каждый из свободныхвыводов которых через дополнительновведенный диод, включенный в обратном направлении, соединен с базойсоответствующего транзистора одногоиз выпряиителей, а нулевая точкакаждой зведц через дополнительно введенный резистор подключена к одномуиз выходных выводов, причем коллекторразностью мгновенных значений напряжений Ч 1 и Ч н может быть представлено кривой, представляющей собой переменное напряжение утроенной частоты. направления движения тока через него при напичии сигнала управлрния. Сигналы управления снимаются с дополнительных обмоток 5 в . 7, Возможность одновременной подачи управляющих сигналов на два транзистора, приво: дящая к режиму короткого замыкания,исключается введением в схему резистора 26.В в фазных схемах выпрямления каждый из вентилей пропускает ток в те 2 лчение - град. Если последовательно с каждым вентилем 27 - 29 включить 1 цополнительную нагрузку (какой являются база-эмиттерные переходы транзисторов 5 - 7), то время пропускания тока увеличится и будет определяться соотношениями величин сопротивлений база-эмиттерных переходов.транзисторов 5 - 7 и резистора 26, Для надежной работы необходимо, чтобы величМ- на сопротивления резистора 26 была иного больше сопротивлений база-эмиттерных переходов транзисторов 5 - 7,При активно-индуктивном характере нагрузки ток, протекающий через транзистор в обратном направлении, может вывести его в активную область. Для предотвращения этого явления транзисторы 5 - 7 шунтируются диодами ЗО 32. Обратный ток в этом случае протекает через диоды и потери в транзисторах уменьшаются.Использование предлагаеиого умно- жителя по сравнению с известньии позволяет расширить применения устройства, так как описанный на примере утроителя принцип работы устройства можно распространить на случай ,3 10926эмиттерный.переход каждого из транзисторов выпрямителей зашунтировандополнительно введенным вспомогательным диодом, включенным в прямом направлении, а вторичная и дополнитель- Так как транзисторы обладаютная вторичная обмотки, принадлежащие свойством обратимости, то каждый изодному выпрямителю, включены встреч-транзисторов 5 " 7 можно рассматрино относительно друг друга, вать как ключ, допускаощий изменениеОписанное вьпре соедийение обмотокобеспечивает необходимый (по принци Опу действия) сдвиг по фазе напряжений,На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема умножителя(утроителя) частоты, на фиг. 2 - графики изменения напряжений на отдель.ных элементах схемы.Устройство содержит два вцпрямитепя 1 и 2, отрицательные выводы которых объединены, а положительные выводы подключены на нагрузку 3. Вы" 2 рпрямнтели 1 и 2 выполнены по нулевой схеме на трансформаторе 4, итранзисторах 5 - 10. Первичные обмотки 11 - 13 трансформатора 4 соединены в трехфазную систему и запита- . 25ны от трехфазнай сети, Вторичные обмотки 14 - 16 и 17 - 19 трансформа-.тора 4 соединены в две трехфазныезвезды. На сердечнике трансформатора4 намотаны дополнительные вторичныеобмотки 20 -22 и 23 - 25, которыесоединены в две трехфаэные обратныезвезды. Общая точка обмоток 20 - 22через резистор 26 подключена к положительному выводу выпрямителя 1, акаждая из фаз через диоды 27 - 29;35подключена к базе транзисторов 5 - 7,между эмиттером и коллектором котЬрыхподключены диоды 30 - 32. Общая точ"ка обмоток 23 - 25 через резистор 33подключена к положительному выводувыпрямителя 2, а каждая иэ фаз через .диоды 34 ф - 36 подключена к базе транзисторов 8 - 10, между эмиттером иколлектором которв 1 х подключены диоды .37 - 39.Статический умножитель частоты работает следующим образом.Кривыми Ч 1 и Ч 2 изображаютсямгновенные значения выходных напряже Оний выпрямителей 1 и 2 В связи суказанным соединением обмоток 14 -. 16и обмоток 17 - 19, мгновенные значения выходных напряжений Ч 1 и Ч 2 сдвинуты по фазе на угол У/3. Так какминусы выпрямителей 1 и 2 объединены,а плюсы подключаются на нагрузку,то напряжение на нагрузке 3 являетсяумножения частоты в ю раз (где ю -целое число 3, 4, 5 и т.д.) путем простого увеличения числа фаз выпрямленного напряжения. При этом с изменением числа фаз выпрямленного напряжения автоматически будет изменяться и время подачи управляющихнапряжений на транзисторы,Следовательно, одним и тем же устройством можно умножить частоту в /ц раэ(где/И целое число 3,4 и т.д.)путемпростого переключения числа фаз.1092679 Составитель Л, Устин Техред В.Далекорей актор М, Товти аз 3272/4 113 Филиал ППП "Патент", г. Унгород, ул, Проектна Тираа 667 ИИПИ Государстелам изобре Москва, Ж-,З на КорректоР Ю, Макаренко . Подписноеенного комитета СССРений и открытий