трехфазный умножитель частоты

Формула изобретения

Трехфазный умножитель частоты, содержащий трехфазный трансформатор, на каждом из трех стержней которого расположены две пары первичных обмоток, подключенных к сети через транзисторы, и выходная обмотка, отличающийся тем, что на каждом стержне трехфазного трансформатора расположены две пары встречно-параллельно включенных цепочек, каждая из которых состоит из последовательно включенных обмотки и транзистора, работающего таким образом, что используется начальная часть синусоиды питающего напряжения, причем одни пары цепочек, расположенные на разных стержнях магнитопровода, подключены к трем входным выводам по схеме «звезда», а другие пары аналогичных цепочек подключены к тем же выводам по схеме треугольник.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразователям частоты, в частности к умножителям трансформаторного типа, и может быть использовано в качестве источника питания потребителей тока 100 и 200 Гц.

Известны ферромагнитные умножители частоты, в которых используются трансформаторы и силовые тиристоры в качестве ключевых элементов [1, 2]. Недостатками этих умножителей частоты являются большие массогабаритные показатели и низкий коэффициент мощности.

Прототипом предлагаемого устройства является трехфазный умножитель частоты [3], содержащий трехфазный трансформатор, на каждом из трех стержней которого расположены две пары первичных обмоток, подключенных к сети через тиристоры, и выходная обмотка. Недостатком этого умножителя является низкий коэффициент мощности, т.к. в процессе формирования повышенной частоты тиристоры, работая в ключевом режиме, используют вторую половину синусоиды питающего напряжения, поскольку используется естественный режим коммутации тиристоров. В этом случае центр тяжести кривой тока первичной цепи смещается в сторону отставания по отношению к центру тяжести кривой питающего напряжения, и как следствие этого имеем низкий cos [4].

Цель данного изобретения - улучшение энергетических показателей трехфазного умножителя частоты за счет создания опережающего cos .

Поставленная цель достигается тем, что в умножителе частоты, являющемся прототипом [3], обмотки подключаются к сетевому напряжению не через силовые тиристоры, а через силовые транзисторы, что позволяет в процессе формирования повышенной частоты использовать начальную часть синусоиды питающего напряжения. В результате этого центр тяжести кривой тока первичной цепи смещается в сторону опережения по отношению к центру тяжести кривой питающего напряжения и получается опережающий cos .

На фиг.1 изображена принципиальная схема умножителя частоты; на фиг.2 - изменения кривых фазного и линейного напряжения, наведенных в обмотках трансформатора при условии, что ЭДС самоиндукции отсутствует и преобразователь работает без нагрузки.

Трехфазный умножитель частоты (фиг.1) состоит из сердечника трансформатора 1, выполненного в виде трехфазного магнитосвязанного магнитопровода стержневого типа с намотанными на его стержнях первичными обмотками 2-13 и вторичными обмотками 14-16, транзисторов 17-28, управление которыми осуществляется от системы управления (не показано).

Умножитель частоты работает следующим образом.

Рассмотрим работу первой группы обмоток 2-7, подключенных через транзисторы 17-22 по схеме звезды к трехфазной сети. В момент времени t ₁ (фиг.2, а) включается транзистор 17 и по первичной обмотке 2 фазы А начинает протекать ток. На концах зажимов обмоток фазы А наводится ЭДС, а поскольку магнитопровод является магнитосвязанным и имеет симметричную систему, то в обмотках фазы В и С будут также наводиться ЭДС по величине, в два раза меньшей и противоположной по знаку. В момент времени t₂, t₃ включаются соответственно транзисторы 22 фазы С и 19 фазы В. Последовательность включения транзисторов данной схемы ...-17-22-19-18-21-20-.... Для обмоток 8-13, включенных по схеме треугольника, последовательность подключения их через транзисторы к источнику питания будет аналогичной. Порядок включения транзисторов соответственно ...-23 -28-25-24-27-26-....

На фиг.2 приведены кривые напряжения на входе умножителя (а), изменение кривых фазных (б, в, г) и линейных (д, е, ж) напряжений, наведенных в обмотках трансформатора.

На фиг.2, з показана кривая напряжения на вторичных обмотках 14-16 трансформатора при одновременной работе обмоток 2-7, включенных на фазное напряжение источника питания, и обмоток 8-13, включенных на линейное напряжение источника питания. Данная кривая по форме близка к синусоиде за счет наложения на ЭДС основной фазы дополнительных ЭДС, наведенных от других фаз трансформатора. На кривой результирующего напряжения (фиг.2, з) видны характерные зубцы, соответствующие моментам коммутации транзисторов.

Экспериментальные исследования заявляемого умножителя частоты показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип) данное устройство имеет лучшие энергетические показатели.

Источники информации

1. А.с. СССР №762108, Кл. Н 02 М 5/16, 1980.

2. А.с. СССР №1069095, Кл. Н 02 М 5/16, 1984.

3. А.с. СССР №1744777, Кл. Н 02 М 5/27, 1992.

4. Супронович Г. Улучшение коэффициента мощности преобразовательных установок: Пер. с польск. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - С.60-71.