Преобразователь частоты

.БЫ( ИЕ ИЗОБРЕТЕНСВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИ ТОРСКО ектростот. пользовано в системах вторичн питания с частотой ниже сете Целью изобретения является надежности путем исключения рядного тока, Преобразовател два однофазных тиристорных 7-10, получающих питание от риодного управляемого выпрям ристоре 12 с выходным конден Цель достигается соответствую шением значений емкости кон параметров нагрузки, а также ющими алгоритмам управлен рами преобразователя. 2 ил. кого по,КалиниингрмА,Полян ов,во СС СТОТЫ силовой преожет быть исГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Псковский филиал Лелитехнического института(51)5 Н 02 М 5/45 ОГО ЭЛ вой ча повышение бросков заь содержит моста 2-5 и однополупеителя на тисатором 11. щим соотноденсатора и соответствуия тирмсто(7)мулу (4) 35 40 45 50 тура,С - емкость кол Вн - активное с Из принципа р следует, что частот ра в общем случае вичной сети, пита(фиг. 2), следующим 2 а и - 0,5 где и - четное чис частота первичной и = 2 Л 1 с - угли торое дели ло, насети;овая ч ота первичн ет Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использсвано для электропитания приемников непромышленной частоты, а также в устройствах автоматики, телемеханики, связи и т.п.Цель изобретения - повышение надежности путем исключения бросков зарядного тока.На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя частоты; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, в частности при делении частоты на два.Преобразователь содержит управляемый инвертор 1, образованный тиристорами 2-5, подключенный шинами питания встречно-параллельно к управляемому инвертору 6, образованному тиристорами 7 - 10 (фиг, 1). Параллельно выводам постоянного тока инверторов 1 и 6 подключен конденсатор 11. Для заряда конденсатора 11 от первичной сети в положительные полупериоды служит управляемый ключевой элемент 12. Со стороны выводов переменного тока инверторов последовательно с нагрузкой 13 включен дроссель 14. Конденсатор 11, дроссель 14 и нагрузка 13 образуют колебательный контур. Для вывода соотношения между емкостью конденсатора 11 и индуктивностью дросселя 14 с учетом полного сопротивления нагрузки 13 используют формулу для расчета частоты колебательного контура(1) где й, - собственная условная частота колебател ь ного контура;- индуктивность колебательного кон ебательного контура; опротивление нагрузки. аботы преобразователя а колебательного конту- связана с частотой перющей преобразователь образом4 л 1 с(2) 1 с - частота первичной сети.Активное сопротивление нагрузки Йнрез мощность и напряжение основнойрмоники (частота этой гармоники равнастоте нагрузки Ьн = 1 с/и) выражается такО О 2 соз иВн = 2 соз гр = - соз о -- , (3)Я Р 5 10 15 20 25 где 2 - полное сопротивление нагрузки дляосновной гармоники;созе - коэффициент мощности нагрузки по основной гармонике;О - действующее значение основнойгармоники напряжения на нагрузке;Я, Р - полная и активная мощности поосновной гармонике.Аналогичным образом определяетсявыражение для индуктивности колебательного контура (с учетом индуктивности нагрузки)= .др. +., (4)гдедр - индуктивность дросселя;н - индуктивность нагрузки,Х=2 п з 1 ер= - соз узап р =, (5)О О 2 з 1 п 2Р 2 Ргде Х - индуктивное сопротивление нагрузки для основной гармониких пх1 н= - =йн СОсгде вн= 2 л 1, - угловая частота тока и напряжения на нагрузке.Подставляя выражение (5) в формулу (б),получим 2 Рамос Подставляя выражение (7)л;чим 2 и О ып 2 у(8)дР 2 РвПодставляя выражения (8) и (3) в выражение(1) и с учетом(2), найдем соотношение для активно-индуктивной нагрузки с В п-ва и вв пи+пипиив (9)иивтгиииввио виве пи -Оку опппв ВБлок 15 управления (фиг. 1) содержит синхронизированный с сетью задатчик частоты в виде формирователя 16 импульсов прямоугольной формы и делителя 16 частоты импульсов, одновибраторы 18 - 19, узел 20 задержки, распределители 21 - 22 импульсов, сумматоры 23-4 и усилительноразвязывающие узлы 25 - 27.Формирователь 16 импульсов преобразует синусоидальный сигнал в прямоугольные импульсы (фиг, 2 в), а также осуществляет гальваническую развязку между первичной сетью и блоком управле ния. В качестве формирователя 16 могут быть использованы, например, оптоэлектронные коммутаторы логических сигналов или оптоэлектронные ключи.Для деления частоты импульсов применяется делитель 17 частоты, в качестве которого может быть использован счетчик импульсов с коэффициентом деления, выбираемым в зависимости от выходной частоты преобразователя (фиг, 2 г).Одновибрэтсры 18 и 19 (эгр 1 мер, и.тегрэльные микрссхелы Е 155 А 3) срабатывают соответственно пс г 1 ереднему и заднему фронтам выходного сигнала делитЕЛя ЧаСтстЫ (фИГ, 2 д И) И фООмируЮт ИМ- пульсы задаваемой длительности узел 20 задержки служит для создания задержки выходных импульсов однсвибрэт ра 1890 эл,град. (фиг. 2 е). Для распределе 1 ия кпульсов между выходными ус л.;гельнс.рэзвязывающими узлами 25 и 2; применяются двухкэнальнье рэс чрегелители 21 и 22, Сумматоры 23; "4 выполнены двухвходовыми и служат для суммирования сигналов, поступающих нэ их входы Усилительно-развязывающие узлы 2 26 фсрлируют управляющие импульсы достаточной мощности и выполнены с несколькими галь ванически развязанными выходами.Преобразователь при делении цэстсть на два работает следующим обэазсПри поступлении нэ вход пр:бразсвэтеля положительной полуволныэ,ря к; - ния первичной сети О 1 В мом нт 101 фи, 2":;) на управляющий электрод тисистора 1, фиг, 1) поступает импульс упрэвл. ия 5 иг, 2 д), тиристор 12 открывается, и с зтогс момента до момента т 1,конденсатор 1 заряжается до амплитудно Го значения напряжения 01 с полярностью, указанной на фиг, ",.В момент т 1 процесс зэоядэ конден".а- тора 11 прекращается и тиристср 112 закрывается. В дал ьнейшем заряжен ы й конденсатор 11 разряжается по ксебэтеч. - ному закону в течение одного периода нэ нагрузку 13 чеоез дроссель ,4 с момент1 до момента "4 (фиг, 2 а, б) п;чи открыаани, тиристоров 2 и 3 упрэвляемсгп инвертсрэи тиристоров 7 и 8 управляемогс инвертсрэ 6, При этом в лсмент т 1 Открывэдтся тири сторы 2 и 3 и с этого момента до момента .ч (фиг. 2 а, б) через нагрузку 13 прсгекает пс ложительнэя полуволнэ синусоидально с тока (фиг. 26). Длительность поотекэния тока обеспечивается выбором емкос-и конденсатора 11 и индуктивнссти дросселя 14 согласно формуле (9), По окончанию положительной полуволны тока 1 момен 1 зтирлсторы 3 и 4 закрываются, э тиоисторь 7 и 8 управляемого инвертора 6 открываются, и с этого момента до момента тл (фиг. 2 а, б) через нагрузку 13 протекает Отрицательная полувол на раз рядно го тока. По о кончаи ю отрицательной полуволны тока ". момент 14 тиристоры 7 и 8 закрываются, а тисистср 12 открывается, и с этого момента до момента 15 конденсатор 11 вновь заряжается до амплитудного значения нэпряжени 1 О 1 прежней полярностью, В моме г т процесс заряда прекращается и тлристор 12 закры-:вается, С этсгс момента кон,. енса гос 11 разсчжэется на нагрузку 13 по колебательномузакс у в теение одчсгс перисда дс момен 5 тэ 1 э (фиг, 2 а, б) при открывании тиристоров4 и 5 упрачля змогс инвертсрэ 1 и тиристоров 9 и 10 упраьляемогч инэертсра 2. Приэтом ток через нагрузк, протекает в проти-." ЧогкСМ: .ОаВЛЕНИИ Г,С СРЭВНЕНИЮ С10 пе;з, ь м и".рипдсм, Далее -рсцсссы повто-с ютсяДля сбесгеце.ия протекания положи.тел ных пслугслтока через тиристоры 2 и3 19 и 1 О) и отрицательных полуволн тока15 через тирисчсры 4 и 5 (7 и 8) ;мпульсы уп,1 В,.ния нэ их управляющие электроды посту;Отсгствет;.твенно в момет т 1(17)(фиг;1 ес . Р Гэрмсники выхсднОГО тока 12 и20 нэп-.яжец. я 1, ,"л сг эстоту 1- В два разаг; ьшую,л цчсгст 11 напряжения сетичь; 2,;), Гс , кс;,енсзтср :1,".;ряжать не;Х.,1 С П:ЛС ,:,ЛЬНСй ПСЛУВОЛНЫ НЭпряж;ния сег э через сду, две и т,д, с25 последу;сгциГИ разрядом и при соответству 1.ще;л выборе;.мкссти конденсатора 11 иинд,.т Внссчи дросселя 14, частота будетлег ит. Ол ссствегственнс на 4, 6 и ч,д.Осуществлени е разряда конденсатора30 11 В течение одного периода позволяет иск-,лк: ить б.чсски зэр днсго тс. в связР с тем,цт, :,чэльнсе напр чжеие на конденсаторепои Вр де илеет ту же полярность, что и /напряжение первичной сети, и поэтому кон-,35,1 е с ;ср ",нждыЙ рэз лишь дозаряжается,кеь е бросков з;рядОго тока позволяе 1 "сэы . тьэдежнсс ь преобразователя.Бросок зэояднсгс тока во время пускапресбрэзсязтеля устрэ 1 яется трэдиционс 11, ны,и м и сдэ ли, напри, с, используя предВэр,тельный заряд конденсатора отпс.-.-орсннего истоцни л питания. Напри е 1 В;треч 1 о-параллельс включенные тиристпры 2 и 9, 3 и 10, 4 и 7, 5 и 845 г. м.;эзовэтеля могут быть заменены четырьмя симисторэли,Оормула изобретенияг".реобрэзсвэтель частоты, содержащийг,.;, люценную к входным вь;водам цепочку50 г последовательно сединенных управляемсгс ключевого эчемантэ и конденсатора,подключенный к обкладкам этого конденсатора шинами питания однофазный мостовой инвертср с дросселем В Выходной цепи,55 э также блок управления, включающий всеб: зэдатчик частоты, выполненный в видеггзслсдовэтельно соединенных м=жду собойфсГ лисова Геля прялоугольных импульсов и",цц Геля частоты, первый Одновибратор,последовательно соединенные между со 1617575бой узел задержки и первый двухканальный распределитель импульсов, три усилительно-развязывающих узла с несколькими гальванически развязанными выходами, причем входй блока управления соединены 5 с входными выводами преобразователя для подключения к первичной сети и входами формирователя прямоугольных импульсов, первый выход блока управления соединен с выходом первого усилительно-развязываю щего узла и управляемым входом ключевого элемента, а второй и третий, четвертый и пятый выходы блока управления, соединенные соответственно с первыми и вторыми выходами второго и третьего усилительно развязывающих узлов, подключены к управляющим входам диагонально расположенных тиристоров мостового инвертора, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения надежности путем иск лючения бросков зарядного тока, он дополнительно снабжен вторым однофаэным мостовым инвертором, подключенным шинами питания встречно-параллельно к первому инвертору, а блок управления 25 преобразователя снабжен двумя двухвходовыми сумматорами и последовательно соединенньгми между собой вторым одновибратором и вторым двухканальным распределителем импульсогпричем пер вые входы первого и второго сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам первого распределителя импульсов, а вторые входы - к соответствующим выходам второго распределителя им ИР, э ф ( Ф где п - четное число, на которое делится частота первичной сети;Р - активная мощность нагрузки по основной гармонике;вю - угловая частота первичной сети; О - действующее значение напряжения основной гармоники на нагрузке;зпав) - угол между активной и реактивной составляющими тока на основной гармоник со ки по окоэффициент ной гармоник ности нагрузпульсов, вход второго одновибратора подключен к соединенным между собою выходу упомянутого делителя частоты импульсов и входу первого одновибратора, к выходу которого подключены входами первый усилительно-развяэывающий узел и узел задержки, входы второго и третьего усилительно-развязывающих узлов соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, шестой и седьмой, восьмой и девятый выходы блока управления, подключенные соответственно к третьим и четвертым выходам второго и третьего усилительно-развязывающих узлов, соединены с управляющими входами диагонально расположенных тиристоров второго инвертора, а значения емкости С конденсатора и индуктивности др дросселя связаны между собой соотношением1617575 д и ЛСоставитель Г. Мыцык Редактор М, Келемеш Техред М.Моргентал Корректор Л. Пат Заказ 4126 Тираж 497 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина