Вентильный умножитель частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

232364

Секте Соеетскив

Социалистические

Респу0лик

Зависимое от гвт. свидетельства М

1;л. 21d-, 14 02

Заявлено 19.1.1967 (№ 1129296 24-7) с присоединением заявки Хс,Лт,ПК Н 02m

S ÄК 621.314.27(088.8) Приоритет

Комитет по делам изооретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 1I.Х11.1968. Бюллетень Хо 1 за 1969 r.

Дата опубликования описания 18.IV.1969

Автор изобретения

В. А. Кухт и н

Заявитель

ВЕНТИЛЪНЬ1Й УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

5 где и„— индуктивность дросселя, а„— индуктивность приемника (инд ктивность в цепи

2уо нагрузки), где /о—

0 То

10 Вентильныйт умножитель частоты содержит входной многофазный трансформатор 1 и управляемые вентили 2, 8 и 4, соединенные в звезду и подключенныс ко вторичным обмоткам 5 трансформатора 1. Умножитсль

15 снабжен регулируемыми дросселямн б, 7 и 8, через которые первичные обмотки 9 трансформатора 1 подключены к питающей сети.

При симметричном управлении вентилями

2 — 4 они открываются поочередно, а именно:

20 вентиль 2 в прямом направлении, затем вентиль 8 в обратном, далее вентиль 4 в прямом, вентиль 2 в обратном, вентиль 8 в прямом, вентиль 4 в обратном и снова вентиль 2 в прямом и т. д. На выходе схемы будет частота

25 fs=3j>.

При несимметричном управлении вентили могут получать открывающие их импульсы от схемы управления одновременно для всех вентилей одного направления тока, либо

30 поочередно на каждый вентиль в последова11звестный вснтильный умно>китель частоты, содержащий входной многофазный трансформатор, дроссели, управляемые вентили, подключенные ко вторичным обмоткам многофазного трансформатора, ие обладает высокой надежностью работы вентилей.

Отличительными особенностями предлагаемого умно>кителя является то, что, с целью повышения надежности работы вентилей, дроссели включены в цепи питания первичных обмоток указанного многофазного трансформатора.

1Iа фиг. 1 дана принципиальная схема преобразователя-умно>кителя частоты при трехфазном трансформаторе; на фиг. 2 — принципиальная схема преобразователя-умножителя частоты при шестифазном трансформаторе.

EIa фиг. 3 показана линейная диаграмма токов и напряжений в умножителе частоты по схеме на фиг. 1 при отсутствии на входе схемы дросселей (а, =О, где а„— индуктивность дросселей); на фиг. 4 — линейная диаграмма токов и напряжений в умножителе частоты по схеме на фиг. 1 при включении дросселей на входе схемы (т 1, где т — длительность периодов проводимости вентилей).

На фиг. 5 — изображены кривые зависимости времени, предоставляемого вентилям для завершения процесса выключения /о, в

Ят функции угла запаздывания а при — = пост, П

232364

20 тельности по порядку их работы. В последнем случае выходная мощность будет в широких пределах (от нуля до максимальной) регулироваться изменением угла запаздывания.

При неизменном угле а=Rm где Qm — угол, прп котором мощность нагрузки 10 максимальная, длительность т периодов проводимости вентилей будет зависеть от параметров схемы. При изменении сопротивления 11 и индуKTHBHocTH 12 (потрсбителя) можно вы;1cp>KHBBTb режим T = 1 изменением емкости

18 и индуктивности дросселей б, 7 и 8.

Если рассматривать работу схемы при последовательном соединении емкости 18 и нагрузки 10, то индуктивность 12 схемы и=2с, +, + „, где а, — индуктивность фазы трансформатора, сопротивление схемы г=2г, + r, + r, где r, — активное сопротивление фазы трансформатора. Все параметры приведены ко вторичному фазовому напря>кению трансформатора.

Расчет!>! и эксперимент показывают, что при включении на первичной обмотке 9 трансформатора 1 дросселей 6 — 8 с индуктпвностью дросселей а, =0,2 — 0,3п линейная диаграмма токов и напряжения принимает вид, показанный на фиг. 4 при т 1. В момент начала последующего периода проводимости падение напря>кения на дроссслях 6 — 8 вызывает снижение напряжения на вентиле (в момент

Т, — при отсчете времени от начала периода

2 проводимости) и увеличивает время 1, (время, предоставляемое вентилем для выключения). Кроме того, кривая напряжения на

IIcHTHлях становится более плавной, благоприятной для устойчивой работы вентилей.

При экспериментальной проверке предлагаемой схемы повышение устойчивости работы ионных вентилей 2--4, вызванное включением дроссслей 6 — 8, позволило повысить мощность нагрузки 10 в 15 раз (в 2 квт прп отсутствии дроссслей до 30 квт при включении) без нарушения работы вентилей 2 — 4.

Изменяя индуктивность дроссслсй б — 8 G. можно изменять и время lo. Ila фпг. 5 пока2t зана зависимость (= " от угла запаздываТо ния для разных m= — для f=3fl для схемы фиг. 1 при т >1, b =90.

Следовательно, при а, =-0,2 —:0,3rJ. имеется возможность работать при т -1 и иметь при этом значительное (=0,2 — при т =1) врсТ, /

2 мя t . При а, =-0 вообще нельзя работать при т =1, так как тогда f будет равно нулю.

При i ) I преобразователь работает в режиме наложения периодов проводимости двух венTHлей 2 — 4. В этом рс>ки»е в момент включения последующего вентиля предыдущий сщс не выкгпочен и под влиянием разности потен25

З0

65 циалов коллекторов этих вентилей в контуре обеих обмоток трансформатора 1, к которым присоединены вентили. С1ерсз вентили будет проходить кольцевой ток помимо нагрузки, заставляющий предыдущий вентиль проводить ток в течение болыпего времени, чем, если бы последующий гснтиль нс вступил в работу (время М).

В схеме фиг. 1 при а„= — 0 работа прн -. - 1 певозмо>кна, так как кольцевой ток быстро нарастает и llcpL . IoäHT в ток ко!>Откого за 11>1кания трансформатора через вентили. При

>„=0,2 — 0,1а в схеме фиг. 1 предыдущий вентиль выключается с момен га, когда сумма тока i K и тока этого вентиля станет равной нулю. Зтот момент наступает при 6(250

Т., при Л1 (0,1 —, где М вЂ” отрезок времени, То считая от момента 1== г

Вследствие увеличения длительности периода прОВО-1нмОсти всн Гилея при Гl., у лу 1шаются мно1ч1с показатели работы преобразователя.

Содер>канне высших гармоник кривой тока преобразователя падает, и увеличивается доля действующего значения тока основной гармоники в полном токе преобразователя с =90 до 99,5О/о. Соответствснно улучшается и коэффициент мощности на входе схемы и при

/ =3)„увеличивается до 0,81 при и

Кривая преобразованного напряжения прн параллельном соединении емкости 14 и нагрузки 15 при т 1 содержит меньше высших гармоник, чем при т (1, и преобразователь — умножптель частоты становится более пригодным для питания электроприводов.

Уменьшается коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора. Так, при b=50 — 200 (в параллельном преобразователе — умножитслс частоты при b„=200—

rÄ

500, где b„= " ) при /.=3/, и изменении

2z„ т от т =0,85 до т =! коэффициент К, уменьшается на 10%.

Ток короткого замыкания трансформатора

1 при наличии дросселей 6 — 8 снижается, облегчая защиту вентилей 2 — 4 в аварийных режимах.

Использование данной схемы особенно эффективно в случаях, когда для получения оптимального режима работы преобразователя — умножителя частоты (b=50 — 200 при т = — 1) требуется увеличение индуктивности схемы (мала индуктивность потребителя).

Вместо включения дросселей б — 8 в цепь нагрузки 10 целесообразно поместить три дросселя индуктивностью ад каждый на первичной обмотке 9 трансформатора 1. Например, если для получения оптимального значения параметра b требуется включение в схему

ДРОССЕЛЯ ИНДУКТИВНОСТЫО G. !!, ТО IIPH ЭТОМ мощность дросселя равна

232364 о

U„

U„, = (: 1,5

7. (",5

ЛР„„= 1„У,,„, а при размещении на первичной стороне 9 трансформатора, учитывая соотношения

1, = и,, =0,2т., =-2 и, (1,5 где и — необ.;одимая индукп1виость скемы, получим ЛР„, =0,8 ЛР,„. То есть мощность дроссслсй 6 — 8 на первичной стороне транс- 10 форматора может быть меньше, чем мощность дросселя, включаемого в цепь нагрузки 10 при TOlf iK0 tJ C. 1011171. Также 7101II7IIIHIIH могуT быть и потери в активном сопротивлении дроссслсй 6 — 8 нежели в дросселе, помещенном в цепь нагрузки 10, если и.; выполнить из провода одинакового сечения (но тогда

Л P.,„Л P ). Следовательно, и к.п.д. сксмы может быть при этом увеличен.

2О

Приведенный расчет верен и для параллельного преобразователя — умно7китсля частоты при l„ (l, где I — ток в цепи нагрмзки, что соблюдается в диапазоне оптимальнык режимов при меиьшик значениях b„и большик значения.; собственной частоты колебаний контура г„.7.„С.

При бо IblllHx значенияк параметра 17„, когда становится I„)l, целесообразно, с целью уменьшения потерь в дросссляк б — 8, выпогп1ять последние иасыщающимися с таким расчетом, чтобы индуктивность аи в момент вкл1очения последующего вентиля была достаточной для получения трсбуемого значения времени lо при т 1.

Из этик же соображений, особенно при частотак 500 el», целесообразно выполнять дроссели насыщающимися и для последовательного преобразователя — умножителя часа оты.

В данны.; сксмак встречно-параллельно вкл1очснныс вентили заменены на симметричпыс тиристоры, специально разработанные для работы при полной мощности для такого вкл ючен ия.

В скеме при шестифазном трансформаторе потребуется сравнительно (со сксмами инвсрторов) небольшое число вентилей .шесть—

16, 17, 18, 19, 20, 21, вместо значительного ик количества — двенадцать штук при использовании в сксме обь11нык одноканальнык вентилей.

Предмет изобретения

Вентильный умножитель частоты, содержащий вкодной многофазный трансформатор, дроссели, управляемые вентили, подключенные ко вторичным обмоткам многофазного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы вентилей, дроссели включены в цепи питания перI;I1чнык обмото1 3 11332HHQI о многофазного трансформатора.

232364 о

4 ч с д о

Г

Составитель Л. Борисова

Редактор Е. Кречетова Тскрсд А. А. Камышникова Корректор С. М. Сигал

Заказ 448, 1О Тираж 437 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типографии, пр. Сапунова, 2