Ферромагнитный умножитель частоты

< 978295

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 10.06.80 (2() 2938327/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (53)М. Кд.

Н 02 М 5/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30,11, 82. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30. 11.82 (53) УДК 621. 314, .263ТО88.8)) (72) Авторы изобретении

П.И.Бальчюнас, С,А,Тулаба и А,6.Пилкаускас (71) Заявитель

Каунасский политехнический институт им, .Фйтанасв- выемку ;а, (54) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УМНОХИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для бесбалластного питания газоразрядных ламп высокого и низкого давления.

Известны ферромагнитный умножитель частоты в четное число раз, содержащий насыщенные сердечники с выходными и входными обмотками и дополнительными обмотками подмагничивания, соединенными согласно последовательно и разделяемых на две группы, каждая. из которых подключена к входу одного из двух последовательно соединенных диодных мостов (1) и (2), Данное устройство не обеспечи вает необходимого гармонического состава и качества стабилизации тока, так же из-за подмагничивания будут выражены четные гармоники, а внешняя характеристика соответствует источнику стабилизированного напряжения.

Известен также статический ферромагнитный утроитель частоты с трехфазным входом, содержащий насыщенный вращающимся магнитным полем маг-. нитопровод с расположенными на нем трехфазными первичной и вторичной обмотками с различным числом пар полюсов, каждая из которых соединена в "звезду" 3 J, то

Хотя в данном устройстве форма выходного напряжения и тока обладает улучшенными гармоническим составом, но он не обеспечивает стабилизации выходного тока, кроме того, 15 параметры выходных величин утроите" ля значительно зависят от колебания напряжения питающей сети.

Известны также трехфазный умножитель частоты, содержащий обьеди2О ненные с помощью магнитных перемычек трехстержневые сердечники с выходными, входными и подмагничивающими обмотками, расположенными на магнитных перемычках (4),и фероонаr50

3 97829 нитный умножитель -частоты, содержа" щий два многообмоточных трансформатора с насыщенными сердечниками и расположенными на них входными в выходными обмотками, а также обмотка- 5 ми подмагничивания постоянным током и обмотками самоподмагничивания, включенных между собой через конденсатор. встречно параллельно f 5 j.

Эти устройства также не обеспечивают необходимых характеристик для бесбалластного питания газоразрядных ламп.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ферромагнитный умножитель частоты, содержащий насыщенные трансформаторы,. на стержнях которых расположены входные обмотки и конденсатор продольной компенсации, причем начала вход- 20 ных обмоток и вывод одной обкладки конденсатора подключены к входным выводам для подключения трехфазной питающей сети, а концы входных обмоток объединены в общую точку, об- 2s разующую один из выходных выводов для подключения нагрузки j 6 j.

Этот ферромагнитный умножитель . частоты обеспечивает стабилизацию тока нагрузки в сравнительно узком диапазоне изменения нагрузки при неизменном напряжении питающей сети, но качество стабилизации тока в широком диапазоне изменения нагрузки (от короткого замыкания до номиналь35 ного режима раЬоты) и колебания напряжения сети совершенно неприемлемо. Кроме того, из-за действия продольной емкостной компенсации в выходном токе резко выражены нечетные гармоники.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей,, улучшение качества стабилизации и улучшение гармонического состава тока. фф

Поставленная цель достигается тем, что ферромагнитный умножитель частоты, содержащий насыщенные трансформаторы, на стержнях которых расположены входные оЬмотки, и конденсатор продольной компенсации, причем начала входных обмоток и вывод одной обкладки конденсатора подключены к входным выводам для подключения трехфаэной питающей сети, а концы входных обмоток объединены в общую точку, образующую один иэ выходных выводов для подключения нагрузки, снабжен обмоткой индуктивности продольной компенсации, выполненной в виде двух последовательно соединенных секций, обмоткой индуктивности поперечной компенсации, цепью обратной связи по току нагрузки, состоящей из последовательно соединенных датчика тока, компаратора, балансного усилителя и форми" рователя импульсов, и блоком встречно-параллельно соединенных тиристоров, причем оЬмотки индуктивностей продольной и поперечной компенсации соединены последовательно, оЬраэуя цепь, включенную между общей точкой входных обмоток и выводом другой обкладки конденсатора> общая точка соединения оЬмоток индуктивностей поперечной и продольной компенсации образует второй выходной вывод для подключения нагрузки, а параллельно одной из секций обмотки индуктивности продольной компенсации включен блок встречно-параллельно соединенных тиристоров, управляющим входом соединенным с выходом цепи обратной связи по току нагрузки, вход которой соединен с одним из соответствующих выходных выводов

На фиг. 1 изображена принципиальная схема ферромагнитного умножителя частоты, подключенного к трехфазной сети с нейтральным проводом; на фиг, 2 — то же, подключенное к трехфазной, трехпроводной сети.

Устройство содержит насыщенные трансформаторы 1, емкость 2 продольной компенсации, индуктивность

3 продольной компенсации, часть которой шунтирована блоком 4 встречнопараллельно соединенных тиристоров °

Индуктивности 3 и 5 продольной компенсации и поперечной компенса" ции соединены последовательно и включены в цепь между нейтральной точкой насыщенных трансформаторов 1 и свободными зажимами емкости 2. Параллельно зажимам индуктивности 5 включена нагрузка - осветительная установка с газоразрядными лампами

6, в цепи которой последовательно включен датчик 7 тока, соединенный с компаратором 8, балансным усилителем 9 и формирователем 10 импульсов для управления блоком 4. На фиг„ 2 емкость 2 продольной компенсации распределена на три части и включена к фазовым проводам сети, а роль поперечной индуктивной .компенсации

978295 выполняет разделительный, согласующий трансформатор 11.

Устройство работает следующим образом.

При включении в трехфазную сеть в ферромагнитном умножителе 1 частоты возникает ЭДС утроенной частоты, содержащая значительный процент высших гармоник. Величина ЭДС при определенной постоянной степени на- 10 сыщения сердечников в основном зависит от параметров элементов 2 и 3 последовательного фильтра продольной и величины индуктивного сопротивления 5 поперечной компенсаций. Когда 15 сопротивление нагрузки 6 равно нулю (режим короткого замыкания), .эквивалентное индуктивное составляющее сопротивление поперечной компенса" ции также равно нулю. При этом ЭДС 20 третьей гармоники в основном определяется только параметрами последовательного фильтра LC-продольной компенсации,и через нагрузку 6 протекает ток определенной величины„ При 2$ увеличении сопротивления нагрузки 6 автоматически увеличивается и индуктивное составляющее сопротивление поперечной компенсации, последовательный фильтр LC-ïðîäîëüíîé компен- 3Q сации приближается к резонансу на утроенной частоте. При этом ЭДС сохраняется почти неизменной, общий ток s цепи увеличивается настолько, чтобы ток s цепи нагрузки остался почти неизменным, а напряжение на нагрузке уввличиваетая почти пропорционально в зависимости от сопротивления нагрузки. Для повышения жесткости выходной характеристики 1=Г(н и уменьшения влияния колебания на" пряжения питающей сети использована внешняя обратная связь по току нагрузки; от датчика 7 тока сигнал подается на компаратор 8, разностный сигнал которого направлен в балансный усилитель 9 и Формирователь 10 им- пульсов, Формирующий фаэорегулируемые импульсы управления блоком 4 встречно параллельно включенных ти50 ристоров, шунтирующих часть индуктивности фильтра продольной компен" сации. Степень шунтирования зависит от момента отпирания тиристоров: при снижении тока нагрузки по сравнению с заданным тиристором отпираются

55 позже, при этом степень шунтирования уменьшается, а индуктивное сопротивление Фильтра возрастает, что приводит (по вышеуказанным причинам) к повышению тока нагрузки до заданной величины, С целью обеспечения синусоидальности выходного тока в широком диапазоне изменения нагрузки тиристорами шунтируется только часть индуктивности 3, соотношение частей распределения, с одной стороны, определяется допустимым процентом содержания высших гармоник в кривой тока, а с другой сторонынеобходимой жесткостью. выходной характеристики и степенью влияния факторов возмущения, Таким образом,мож" но обеспечить высокую жесткость выходной характеристики I=f(u) и си" нусоидальность формы тока в пределах .изменения нагрузки от режима ко" роткого замыкания до номинального режима работы за счет внутренней обратной связи по м-той гармонике тока подмагничивания умножителя и внешней обратной связи по току нагрузки, Аналогичный принцип работы устройства сохраняется и в схеме (фиг. 2), в которой емкость 2 фильтра продоль" ной компенсации распределена по фазам сети, а роль индуктивности попе" речной компенсации выполняет трансФорматор 11, позволяющий согласовать параметры осветительной установки с преобразователем, Таким образом, данный ферромагнитный умножитель частоты, сочетая функции преобразователя частоты и системы, может обеспечить высокое качество стабилизации тока, улучшение гармонического состава в широком ди" апаэоне изменения нагрузки и в определенном диапазоне колебания напряжения сети, что приводит к значительному повышению эффективности работы осветительной установки.

Формула изобретения

Ферромагнитный уиножитель частоты, содержащий насыщенные трансформато" ры, на стержнях которых расположены входные обмотки, и конденсатор продольной компенсации, причем нача-, ла входных обмоток и вывод одной обкладки конденсатора подключены к входным выводам для подключения трехфазной питающей сети, а концы входных обмоток объединены в общую точку, образующую один из выходных вы" водов для подключения нагрузки, 978295 отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, улучшения гармонического состава и улучшения качестваа стабилизации, он снабжен обмоткой индуктивности продольной компенсации, выполненной в виде двух последовательно соединенных секций, обмоткой индуктивности поперечной компенсации, цепью обратной связи по току нагрузки, состоящей из последовательно соединенных датчика тока, компаратора, балансного уси-. лителя и формирователя импульсов, и блоком встречно-параллельно соединенных тиристоров, причем обмотки индуктивностей продольной и поперечной компенсации соединены последовательно, образуя цепь, включенную между общей точкой входных обмоток и выводом другой обкладки конденсатора, общая точка соединения обмоток индуктивостей поперечной и продольной компенсации образует второй выходной вывод для подключения нагрузки, а параллельно одной из секций

I обмотки индуктивности продольной компенсации включен блок встречнопараллельно соединенных тиристоров, управляющим входом соединенным с вы5 ходом цепи обратной связи по току нагрузки, вход которой соединен с од ним из соответствующих выходных вы водов.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР по заявке N 2711984/24-07, кл. H 05 В 41/18, 1979.

15 2. Авторское свидетел тво СССР Р 660168, кл. Н 02 M g/16, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

N 615575, кл. H 02 M 5/16, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР

N 612361, кл..Н 02 М 5/16, 1975.

5. Авторское свидетельство СССР

NÃ 655045, кл. H 02 M 5/16, 1977.

6. Лось И.А, Трехфазные магнитотиристорные умножители частоты с непосредственной связью. Канд. дис, Уфа,1975.

978295

Составитель Л. Устинки на

Редактор С,Пекарь Техред Е.Харитончик Корректор Н ° Король

Заказ 923 / 2 Тираж 21 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,