Преобразователь частоты

ц 957383 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиаРеспублик(51)М. Кл. Н 02 М 5/16 Ввуяврстюай кюинтвт СССР во делан взобретеей н открытнЯ(72) Автор изобретения Г. А. Шадрин Научно-исследовательский институтектромеханики при Томском институте систем управления и радиоэлект оники 71) Заявите 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТО Изобретени технике, в ча телям частоты быть использо точниках элек ройствах авто тся к электрок преобразовафаз, и может вторичных исия и других устотнос тности и числ ано во ропита атики. Известен преобразователь частоты, содержащий вентили, силовой ключ со схемой управления и нелинейный дроссель на двух сердечниках с обмотками соадинанними с источником питания с 11Недостатком этого устройства является его сложность.Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь частоты, содержащий удвоитель частоты, включающий вентили и дроссель насыщения на двух сердечниках с обмотками, образующими совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления 2 . Недостаток устройства - несинусоидальность формы кривой выходного напряжения.Цель изобретения - улучшение фор";5мы кривой выходного напряжения.Указанная цель достигается тем,что в преобразователь частоты, содер"жащий удвоитель частоты, включающийвентили и дроссель насыщения на двух,сердечниках с обмотками, образующимисовместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ,соединенный со схемой управления,дополнительно введены два трансформатора и вспомогательный идентичныйудвоитель частоты, причем входныевыводы основного и вспомогательногоудвоителей частоты образуют выводыдля подключения трехфазного источни ка питания с прямой последовательно-,стью чередования фаз и нулевой вывод,а их выходные выводы подключены к соответствующим первичным обмоткамупомянутых трансформаторов, вторич 3 9573ные обмотки которых включены параллельно и их общие точки соединенияобразуют выводы для подключения нагрузки,На фиг. 1 и 2 представлены мостовая и дифференциальная (нулевая)схемы удвоителей частоты; на фиг, 3 временные диаграммы, поясняющие принцип их работы.Удвоитель частоты содержит трех- Офазный источник питания с фазами 13 с прямой последовательностью ихчередования и нулевой вывод 4, а также основной удвоитель частоты насердечниках 5 и 6 с обмотками 7 и 8 5и вспомогательный на сердечниках 9 и1 О с обмотками 11 и 12Обмотки 7, 8 и 11, 12 (в мостовойсхеме - полуобмотки) совместно с вентилями 13, 14 и 15, 16 соответствен оно образуют два моста, в диагональкоторых включены силовые ключи 17 и18, соединенные со схемой управления,К выходным выводам основного и вспомогательного удвоителей частоты под Зключены первичные обмотки 19 и 20трансформаторов 21 и 22, а их вторичные обмотки 23 и 24 включены параллельно и соединены с цепью 25 нагрузки, 36Бсли основной и вспомогательныйудвоитель частоты выполнены по дифФеренциальной (нулевой) схеме, тосредняя точка может быть образовананапример, дросселями 26 и 27, подключенными непосредственно к источникупитания.Преобразователь частоты работаетследующим образом,В результате подключения источника питания в прямой последовательности чередования Фаз к основному удвоителю частоты прикладывается линейное напряжение 28 Ц , а к вспомогательному - фазное напряжение 29 Осоокоторые между собой обеспечивают Фазовый сдвиг на(Фиг. 3). Поэтомупри идентичных схемах основного ивспомогательного удвоителей частотыпроцессы, протекающие в них, сдвинутыпо времени на угол 90При положительной полярности напряжений 28 и 29 в момент о0 замыкается силовой ключ 18, изменениеиндукции 30 в сердечнике 9 задерживается и он остается насыщенным, таккак в предыдущий полупериод он былнасыщен. Сердечник 10 начинает намагничиваться (кривая 31). Через обра 3 4зовавшийся контур вывод 3 - вентиль 15 - ключ 18 - обмотка 20 - обмотка 11 - вывод 4 начинает протекать ток и к обмотке 20 прикладывается положительная полуволна напряжения 32. При угле коммутации с(к - ключ 18 размыкается, напряжение 29 перераспределяется поровну между обмотками (полуобмотками) 11 и 12, сердечник 9 начинает размагничиваться, а сердечник10 продолжает намагничиваться (на Фиг. 3 - кривые 30 и 31) насыщаясь при Ы = р , Угол насыщения р каждого сердечника однозначно связан с углом коммутации ск соотношением фк = 2 У -ск, Вследствие этого при неизменной полярности напряжения 29образуется контур протекания тока вывод 3 - полуобмотка 12 (обмотка) вторая полуобмотка 12 - вывод 4 и к обмотке 20 поикпапцвается отпинатепьная полуволна напряжения 32. После изменения полярности напряжения 29 (на фиг. 1 показана в скобках) при К = л замыкается ключ 18, шунтируя полуобмотку 12 (обмотку) и поддерживая сердечник 10 в насыщенном состоянии. К обмотке 20 трансформатора 22прикладывается напряжение 32 по цепи,вывод 4 - вентиль 16 - ключ 18 - обмотка 20 - полуобмотка 12 - вывод 3. В момент с(, =с(, размыкания ключа 18 напряжение 29 распределяется поровнумежду обмотками 11 и 12; сердечник 10 начинает размагничиваться, а сердечник 9 продолжает намагничиваться и насыщается при с(. = Ък, Ток меняет направление, протекая теперь по контуру вывод 4 - полуобмотка 11 - обмотка 20 - полуобмотка 11 - вывод 3 и к обмотке 20 прикладывается отрицательная полуволна напряжения 32. В следующий период напряжения 29 процессы повторяются. Одновременно с этим аналогичные процессы протекаютв основном удвоителе частоты, В течение периода напряжения 28 в первичной обмотке 19 трансФорматора 21 приклвдывается напряжение 33 удвоенной частоты, сдвинутое относительно напряжения 32 на угол о =. Напряжение, снимаемое со вторичных обмоток 23 и 24, суммируется и на нагрузке25 Формируется напряжение 34, состоящее из четных гармоник, не кратных четырем. Гармоники четвертая и кратные ей компенсируются в нагрузке.Вследствие этого улучшаются коэффициент гармоник и Форма кривой выходно 5 9573 го напряжения. При углах коммутации д.к- форма кривой выходного наЛ%пряжения близка к синусоидальной.В этом случае можно упростить схему устройства (фиг. 1 и 2). Здесьможно применять один трансформатор, ,например 21, с двумя первичными 20 и 19 обмотками, к которым с основного и вспомогательного удвоителей частоты прикладывается напряжение 35 и 36 со- В ответственно, и одной вторичной. Напряжение, снимаемое с последней, имеет, форму, показанную кривой 37.Таким образом, в регулируемых источниках переменного тока лучше ис- И пользовать удвоитель частоты с углом коммутации -ск- (кривая 34)Л Л1а для потребителей постоянного токас углом коммутации ск 4 - (выпрямиЛтель напряжения 37).429Трехфазные удвоители частоты выполняются на основе трех однофазных схем при этом они могут быть, изготовлены мощностью несколько десятков киловатт.2формула изобретенияПреобразователь частоты, содержащий удвоитель частоты, включающий 83 6вентили и дроссель насыщения на двух сердечниках с обмотками, образующими совместно с вентилями мост, в диагональ которого включен силовой ключ, соединенный со схемой управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, дополнительно введены два трансформатора и вспомогательный идентичный удвоитель частоты, причем входные выводы основного и вспомогательного удвоителей частоты образуют выводы для подключения трехфазного источника питания с прямой последовательностью чередования фаэ и нулевой: вывод, а их выходные выводы подключены к соответствующим первичным обмот" кам упомянутых трансформаторов, вторичные обмотки которых включены параллельно и их общие точки соединения образуют выводы для подключения нагрузки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР й 484609, кл;,Н 02 Н 5/16, 1975 2, Авторское свидетельство СССР М 603071, кл, Н 02 И 5/16, 1975,