Устройство для преобразования частоты

(5)5 ОБРЕТЕНИ СА ДЕТЕЛЬСТВ ОМ ВТО итут имиалист ковле АЗО ВАания ча упреоб Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования частоты переменного тока по принципу преобразования биений напряжения, например, в бесконтактных системах возбуждения мощных турбо- и гидрогенераторов.Целью изобретения является повышение качества формы выходных напряжений и токов.Иа фиг, 1 приведена принципиальная схема преобразователя частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь частоты содержит источник биения напряжений, выполненный в виде каскадного преобразователя 1, состоящего из двух трехфазных асинхронных машин 2, 3, сидящих на одном валу с приводным двигателем (не показан), первичные обмотки 4, 5 первой 2 и второй 3 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(71) Киевский политехнический ин50-летия Великой Октябрьской соческой революции(56) Авторское свидетельство СССй 1104639, кл. Н 02 М 5/27, 1983(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБНИЯ ЧАСТОТЫ(57)Использование: для преобраэстоты переменного тока по принц разования биений напряжения. Сущность изобретения: устр-во содержит источник биения напряжений в виде каскадного преобразо вател я (1), состоя щего из двух асинхронных машин (2, 3), первичные обмотки (4, 5) которых подключены к сети (6), а вторичные (7, 8) состоят из секций (9 - 14), Вентильный коммутатор (15) состоит иэ тиристоров (19 - 54). В блоке (55) выделяется несущая частота, а в распределителе (56) сигналов управления - исходная переключающая функция, согласно которой производится естественная коммутация тиристоров (19 - 36) и со сдвигом 180 тиристоров (37 - 54), 2 ил., 4 табл. машин подключены к питающей сети 6, вторичные обмотки 7, 8 первой 2 и второй 3 машин состоят из трех одинаковых трехфаэных секций 9, 10, 11 и 12, 13, 14 соответственно, вентильный коммутатор 15, состоящий иэ трех групп 16, 17, 18 встречно-параллельно включенных тиристоров 19-54, к входам групп 16-18 тиристоров 19- 54 вентильного коммутатора 15 присоединены начала всех фаэ а 11, Ь 1, с; аг 1, Ьг), сг, аз, Ьз), сз трехфазных секций 9, 10, 11 вторичной обмотки 7 первой машины 2, концы фаз трехфазных секций 9, 10, 11 вторичной обмотки 7 первой машины 2 соединены с началами фаэ одноименных трехфазных секций 12, 13, 14 вторичной обмотки 8 второй машины 3, причем в первых секциях 9, 12 соединены между собой первые а 1), аг, вторые Ь 11, Ь 1 г и третьи си, с 1 г фазы, во вторых секциях 10, 13 - первая аг с третьей сгг, вторая Ьг) с первой агг и третья сг со(фиг.2 в) аС =ьз 2 + 1 аз 1 = Емзп(Йнт - 2400)соз(0 И - 240 ) второй Ь 22 фазами, в третьих секциях 11, 14 - первая аз 1 со второй Ьзг, вторая Ьз 1 с третьей сзг и третья сз 1 с первой азг Фазами, блок 55 выделения несущей частоты, выход которого соединен с входом распределителя 56 сигналов управления, выходы которого подключены к управляющим электродам тиристоров 19 - 54 вентильного коммутатора 15, и трехфазную нагрузку 57, подключенную к выходам всех групп 16 - 18, тиоисторов 19 - 54 вентильного коммутатора 15,Трехфазная нагрузка 57 выполнена разделенной на две одинаковые секции 58, 59, причем выводы каждой фазы А 1, 81, С 1 первой секции 58 нагрузки 57 присоединены к первым выходам соответствующих групп 16-18 тиристоров 19-54 вентильного коммутатора 15, а концы Фаз А 1, 81, С 1 первой секции 58 нагрузки 57 объединены, концы каждой фазы А 2, 82, С 2 второй секции 59 нагрузки 57 подключены ко вторым выходам соответствующих групп 16 - 18 тиристоров 19 - 54 вентильного коммутатора 15, а начала фаз А 2, 82, С 2 второй секции 59 нагрузки 57 объединены, концы фаз трехфазных секций ЗдесьаАсС - суммарная ЭДС соответствующих Фаз;1 а 11 АЗ 1 - ЭДС СООтВЕтСтВУЮЩИХ фаэ первой машины 2;а 12 1 сЗ 2 - ЭДС СООтВЕтСтеуЮщИХ фаэ второй машины 3;Ем - амплитудное значение ЭДС;ОЪ - несущая частотаоа - частота биений,Эти ЭДС можно получить, если одна из машин (например, первая машина 2) работает в режиме электромагнитного тормоза, а вторая машина 3 - в режиме генератора (см. 12, 13, 14 вторичной обмотки 8 второй машины 3 объединены - первая фаза а 12 первой секции 12 со второй фазой Ьгг второйсекции 13 и с третьей фазой сзг третьей5 секции 14, вторая фаза Ь 12 первой секции 12с третьей Фазой с 2 г второй секции 13 и спервой фазой азг третьей секции 14, третьяфаза с 12 первой секции 12 с первой фазойа 22 второй секции 13 и со второй фазой Ьзг10 третьей секции 14, а входы блока 55 выделения несущей частоты присоединены к началам фаз а 11, Ь 11, с 11 вторичной обмотки 7первой машины 2. (Выделение несущей частоты может быть осуществлено и другим15 способом, например, аналогично описанному в а,с, СССР М 1046839, фиг. 2),Преобразователь частоты работает следующим образомПервичные обмотки 4, 5 трехфазных20 асинхронных машин 2, 3 подключены кпитающей сети 6 таким образом, чтобывращение создаваемых ими полей осуществлялось в противоположных направлениях,Тогда нат выходах всех фаз вторичных обмо 25 ток 4, 5, соединенных между собой наводятся суммарные ЭДС:"Теория и методы расчета асинхронных турбогенераторов". Под ред. И.М, Постникова. - Киев: Наукова думка; 1977, с. 115 - 118),Биения напряжений поступают на входы блока 55 выделения несущей частоты, вырезультате чего на его выходе, а следовательно, и на входе распределителя 56 сигналов управления выделяются напряжения несущей частоты (фиг. 2 г). Выделение несущей частоты осуществляется аналогично описанному в кн. Гоноровский И,С. Радиотехнические цепи и сигналы, - М,: Советское радио, 1971 гстр, 195.40 45 50 55 В распределителе 56 сигналов управления из напряжений несущей частоты выделяется исходная переключающая функция (фиг. 2 д,е,ж,з,и,к). сигналы которой подаются на входы тиристоров 19-54, причем на тиристоры 19 - 36 (фиг. 2 д,е,ж) и 37-54 (фиг, 2 з,и,к) сигналы подаются в противофазе, т.е. со сдвигом на 180. Выделение исходной переключающей функции осуществляется аналогично описанному в книге Л. Джюджи, Б. Пелли Силовые полупроводниковые преобразователи частоты, - М.; Энергоатомиздат, 1983 гстр. 52,В течение одного периода модулирующего напряжения низкой частоты сигналы управления на тиристоры 19 - 36 подаются в мометы времени 01, Ь, б,.,(фиг. 2 д, 2 е, 2 ж), а на встречно включенные тиристоры 37-54 - в моменты времени б, 04,6, в (фиг, 2 з, 2 и, 2 к). Коммутация тиристоров показана в табл, 1 - 4,В моменты перехода тока нагрузки через нуль коммутация тиристоров происходит автоматически, согласно показанному в табл. 2.В моменты перехода тока через нуль коммутация тиристоров происходит автоматически, согласно показанному в табл. 4.В результате такой естественной коммутации тиристоров 19 - 54 вентильного коммутатора 15 на первой секции 58 трехфазной нагрузки 57 появляется напряжение: на фазе А - Од 1(фиг, 2 л), на фазе В 1 - Ов 1(фиг. 2 м), на фазе С 1 - Ос 1(фиг. 2 н), и через фазы первой секции 58 будет протекать ток, первая гармоника которого показана на фиг. 2 н, На второй секции 59 трехфазной нагрузки 57 появляется напряжение: на фазе Аг - Од 2 (фиг, 2 р), на фазе В 2 - Ов 2 (фиг. 2 с), на фазе С 2 - Ос 2 (фиг.2 м), и через фазы второй секции 59 будет протекать ток, первая гармоника которого показана на фиг. 2 у.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество формы кривых выходных б напряжений и токов за счет потенциального разделения обмоток источника биения напряжений и разделение нагрузки на две одинаковые секции, причем поскольку одноименные фазы каждой секции нагрузки магнитосвязаны между собой и подключены таким образом, что мгновенные значения выходных токов в них совпадает по направлению, то создается намагничивающая сила, равная удвоенному значению намагничивающей силы каждой обмотки. При этом первые высшие гармоники пульсаций напряжения в обеих секциях сдвинуты по фазе на 180, что и 5 10 15 20 25 30 35 приводит, благодаря электромагнитной связи, к увеличению намагничивающей силыобмоток,Формула изобретения Устройство для преобразования частоты, содержащее источник биения напряжений, выполненный в виде каскадного преобразователя, состоящего из двух трехфаэных асинхронных машин, сидящих на одном валу с приводным двигателем, первичные обмотки обеих трехфазных асинхронных машин подключены к входным выводам, подсоединяемым к питающей сети, вторичная обмотка каждой трехфазной асинхронной машины состоит из трех одинаковых трехфазных секций, а также вентильный коммутатор, состоящий из трех групп встречно параллельно включенных тиристоров, к входам этих групп тиристоров присоединены начала всех фаз трехфаэных секций вторичной обмотки первой трехфазной асинхронной машины, концы фаз трехфазных секций вторичной обмотки первой трехфазной асинхронной машины соединен с началами фаз одноименных трехфазных секций вторичной обмотки второй трехфаэной асинхронной машины, причем в первых секциях соединены между собой первые. вторые и третьи фазы, во вторых секциях - первая с третьей, вторая с первой и третья с второй фазами. в третьих секциях - первая с второй, вторая с третьей и третья с первой фазами,.блок выделения несущей частоты, выход которого соединен с входом распределителя сигналов управления,выходы которого подключены к управляющим электродам тиристоров вентильного коммутатора, и трехфазный электромагнитный узел, подключенный к выходам всех групп тиристоров вентильного коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения искажений выходных напряжений и токов, упомянутый электромагнитный узел выполнен разделенным на две одинаковые и магнитосвязанные между собой секции, причем начала каждой фазы первой секции этого узла присоединены к первым выходам соответствующих групп тиристоров вентильного коммутатора, концы фаз первой секции узла объединены, концы каждой фазы второй секции узла подключены к вторым выходам соответствующих групп тиристоров вентильного коммутатора, начала фаэ второй секции электромагнитного узла объединены, концы фаз трехфазных секций вторичной обмотки второй трехфазной асинхронной машины объединены - первая фаза первой секции с второй фазой второй секции и с третьей фазой третьей секции,183395 ь третьей секции, д входы блока выделения несущей частоты присоединены к началам фаэ вторичной обмотки первой трехфдзной асинхронной машины.5 вторая фаза первой секции с третьей фазой второй секции и с первой фазой третьей секции, третья фаза первой секции с первой фазой второй секции и с второй фазой Таблица 1 фазы, по которым протекает токТиристоры Примечание эакры ва ющиеся%8 %о Йг 034 66 37, 43, 54 40, 45, 50 42, 47, 52 38, 43, 54 40,45, 49 42, 47, 51 38, 43, 53 40, 46, 49 42, 48, 51 38, 44, 53 39, 46, 49 41, 48, 51 37, 44, 53 39, 46, 50 41, 48, 52 41, 47, 52 38, 43, 54 40, 45, 50 42, 47, 52 38; 43, 53 40, 45, 49 42, 47, 51 38, 44, 53 40, 46, 49 42, 48, 51 37, 44,53 39, 46, 49 41, 48, 51 37, 44, 54 39, 46, 50 фазы, по которым протекает ток1833958 ФАЗ1 гафию.2 ф Ое 8 а Составитель А. ГалиновскийРедактор Л. Павлова Техред М.Моргентал Корректор,С. Пекарь ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, у Проиэводствен ина,каз 2691 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб 4/5