Регулируемый преобразователь частоты

2О67О3

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Кл. 21d-, 14! 02

Заявлено 11.Х!.1966 (№ 1112448 24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 08.Xll.1967. Бюллетень ¹ 1

Дата опубликования описания 6.II.1968

МПК Н 02m

УДЕ, 621.314.27(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министрое

СССР

Авторы изобретения

А. Н. Милях, В. Е. Тонкаль, И. В, Во,пков, К. А. Липковский и Л. П. Мельничук

Институт электродинамики АН УССР

Заявитель

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Известен регулируемый преобразователь гвстоты, содержащий блоки с рабочими, выходными и дополнительными обмотками, коммутируемыми двумя включенными встречнопараллельно транзисторами. Зто устройство не позволяет получить широкий диапазон выходных частот.

Основными отличительными особенностями предложенного преобразователя является то, что, с целью увеличения диапазона выходных частот, к каждой фазе питающей сети подсоединено последовательно два указанных блока, причем рабочие и дополнительные обмотки в каждом блоке включены последовательно, и блоки всех фаз соединены в звезду, а их выходные обмотки включены последовательно.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулируемого преобразователя частоты; на фиг. 2 — кривые напряжений на входе, выходе, а также на трансформаторе.

Преобразователь состоит из шести блоков

1, 2, 3, 4, 5 и 6 каждый из которых содержит рабочую 7, дополнительную 8 и выходную о обмотки, а также транзисторы 10, 11 и диоды

12, 13.

Рабочая и дополнительная обмотки в каждом блоке соединены согласно-последовательно. Дополнительные обмотки блоков 1, 2 .i 3 и рабочие обмотки блоков 4, 5 и 6 соответственно соединены согласно-последовательно.

Выходные обмотки блоков 1 и 4, 2 и 5, 8 и 6 соответственно соединены встречно-последова5 тельно с нагрузксй 14.

Транзисторы 10 и 11 управляются от одного задающего устройства (обычного мультивибратора) с двумя выходами, напряжения на которых сдвинуты на 180 по отношению

10 друг к другу.

Так, в одно плечо включают базовые цепи триодов 10 блоков 1, 2, 3 и триодов 11 блоков

4, 5, 6, а в другое — триоды 11 блоков 1, 2,,3 и триоды 10 блоков 1, 2, 3, и триоды 10 бло15 ков 4, 5, 6.

Схема работает следующим образом.

При отсутствии сигнала управления на транзисторах 10 и 11 они «вы ключены», и сумк а наведенных на выходных обмотках 0

20 трансформаторов напряжений равна нулю.

Пусть в момент времени t, (см. фиг. 2) подается сигнал управления длительностью т=-1 — 11 на группу триодов 11 блоков 4, 5, 6 и они открываются. Напряжения фаз А, В и С

25 сети в этот момент времени показаны на фиг. 2,а, а напряжения на выходных обмотках 9 каждой группы трансформаторов — на фиг. 2.6 и 2,в. Через открывшиеся транзисторы ток потечет лишь в том случае, когда на30 пряжения фаз сети приложены к вентилям, 206701 включенным последовательно с открывшимися транзисторами 18 блоков 1, 2, 8 и вентилями

12 блоков 4, 5 и б в проводящем направлении.

Так, в этом случае будет протекать ток по триодам 11 блоков 2, 8 и триоду 10 блока 4, и трансформаторы блоков 2, 8, 4 окажутся закороченными (по одному в каждой фазе).

Напряжения фаз перераспределяются; к оказавшимся незакороченными трансформаторам блоков 1, 5 и б теперь приложено почти все напряжение сети, а к трансформаторам блоков 2, 8, 4 — очень малое напряжение, определяемое активным сопротивлением обмоток и индуктивностью рассеяния. Таким образом, в цепи нагрузки наведется напряжение на обмотках 9 блоков 1, 5 и б, причем, как видно из фиг. 2,б и 2,в (заштрихованная часть напряжений на обмотках), напряжение на нагрузке 14 будет равно сумме напряжений на обмотках. В следующий промежуток времени x= t4 — 4 транзисторы 11 блоков l, 2, 8 и транзисторы 10 блоков 4, 5 и б выключаются, и включаются остальные.

Оказывается теперь ток пропускают триоды

10 блоков 1, 2 и триод 11 блока б; причем триод 10 блока 2 будет пропускать ток только до момента времени t3, пока напряжение в фазе В не поменяет направление (затем от времени t3 до t4 будет открыт триод 11 блока 5). Таким образом, закороченными оказываются трансформаторы блоков 1, 2(5), б, а все напряжение фаз прикладывается к блокам 4, 5(2), 8.

К нагрузке 14 (если рассмотреть напряжение на выходных обмотках этих трансформаторов по фиг. 2,б, в период t4 — 4) напряжение будет приложено в сторону, противоположную тому напряжению, которое действовало в предыдущий промежуток времени (заштрихованные площадки на фиг. 2,б и в). По величине напряжение нагрузки 14 все время одинаково и отличается лишь на величину напряжения пульсаций при шестифазном выпрямлении (фиг. 2,г).

Таким образом, частота напряжения в нагрузке зависит от частоты, с которой управляются группы триодов 10 и 11. Изменение направления напряжения на нагрузке происходит автоматически благодаря включению последовательно с триодом неуправляемого диода 12 и 18.

Несмотря на большое количество элементов в схеме, установленные мощности диодов

12, 18 и триодов 10, 11 на единицу мощности нагрузки такие же, как в схеме преобразователя частоты сети в регулируемую частоту (осуществленного без каких-либо устройств для предотвращения короткого замыкания и компенсации реактивной мощности нагрузки).

Из фиг. 2 видно, как изменяется напряжение на трансформаторе — кривая напряжения сети является только огибающей амплитуд импульсов напряжения, следующих с более высокой частотой (при условии, что частота напряжения сети меньше частоты напряжения

4 нагрузки). Поэтому каждый из трансформаторов рассчитан не на индукцию, изменяющуюся с частотой сети, а на среднее значение индукции за период этой частоты. Мощность каждого из трансформаторов при таком режиме работы может быть уменьшена в 1,б—

1,8 раза по сравнению с мощностью трансформатора, работающего в нормальном режиме при частоте сети. Следовательно, и мощность электромагнитных элементов предлагаемого преобразователя не превышает мощности таких элементов в других преобразователях.

Общеизвестно, что транзисторы не выдерживают перегрузок по току или напряжению.

В предлагаемой схеме даже в случае возникновения сквозного короткого замыкания (когда одна из групп триодов не успела «выключиться», а вторая уже «включилась») все напряжение сети прикладывается к электромагнитным элементам и большой ток может протекать по обмоткам трансформаторов, а не транзисторам и, кроме того, в цепи возникновения токов в.к.з. участвуют (так же как и в дифференциальной схеме инвертора) индуктивность рассеяния обмоток трансформаторов, Поэтому в этом отношении схема оказывается более надежной, чем все известные.

Особенно хорошо выявляются ее достоинства при активно-индуктивной нагрузке. В известных схемах при закрытии транзисторов к ним прикладывается сумма напряжений источника питания и напряжения, возникающего при отдаче энергии, запасенной в индуктивности нагрузки. В предлагаемой схеме при таких переключениях напряжение сети и напряжение, возникающее из-за индуктивности нагрузки, не суммируются, так как прикладываются не последовательно, а параллельно.

Например, пусть питающими обмотками были обмотки 9 блоков 1, 2, б, и ток I „протекал по нагрузке 14 от а к в (обмотки 9 блоков 4, 5 и 8 замкнуты накоротко с помощью транзисторов 10 и 11). Замыкание разомкнутых транзисторов происходит без каких-либо ненормальных процессов. При размыкании «включенных» транзисторов к ним сразу же прикладывается напряжение, возникающее на обмотке, к которой они подключены (на это напряжение они рассчитываются). Л напряжение, возникающее из-за влияния индуктивности нагрузки, оказывается приложенным параллельно (например, если к эмиттеру транзистора 11 блока 4 прикладывается напряжение сети(+)(см. фиг. 1), то к выходной обмотке 9 этого трансформатора в том же направлении прикладывается напряжение, обусловленное индуктивностью нагрузки 14, но эти напряжения не складываются.

К преимуществам данной схемы следует также отнести полную идентичность ее электромагнитных элементов — трансформаторов, в то время, как в известных схемах для согласования напряжения питания, допустимого напряжения на триоде и требуемого напряжения на нагрузке требуется два различных

206701

3 с и, 6 г

О фиа 2

Составитель Л. Борисова

Редактор Е. Кречетова Техред А. А. Камышникова Корректоры: А. П. Татаринцева и В. Г. Ионова

Заказ 4590/14 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 трансформатора, рассчитываемых на разные напряжения, частоты и мощности.

Предмет изобретения

Регулируемый преобразователь частоты, содержащий блоки с рабочими, выходными и дополнительными обмотками, коммутируемыми двумя включенными встречно-параллельно транзисторами, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона выходных частот, к каждой фазе питающей сети подсоединено последовательно два указанных блока, причем рабочие и дополнительные обмотки в каждом блоке включены последовательно, и блоки всех фаз соединены в звезду, а их выходные обмотки включены последовательно.