RU1800569C - Однофазный преобразователь частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике. Цель - повышение надежности путем уменьшени  рабочего напр жени  на ключах переменного тока (КПТ). Устройство содержит два запоминающих конденсатора, которые через зар дные КПТ соединены с входными выводами и через разр дные КПТ - с выходными выводами. Коммутаци  третьего и четвертого КПТ обеспечиваетс  в фазе с первым и вторым КПТ блоком управлени . 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к статическим преобразовател м переменного напр жени  одной частоты в переменное напр жение другой частоты.

Цель изобретени  - повышение надежности путем уменьшени  рабочего напр жени  на ключах переменного тока.

На фиг, 1-3 изображены схема преобразовател  частоты, диаграммы напр жений и блок управлени  в развернутом виде.

Преобразователь частоты содержит два запоминающих конденсатора 1, 2, первые обкладки 3, 4 которых св заны с входными выводами 5, 6 через первый 7 и второй 8 зар дные ключи переменного тока на ключевых элементах 9-12 и с первым входным выводом 13 через первый 14 и второй 15 разр дные ключи переменного тока и блок управлени  16, выходные каскады которых св заны с соответствующими управл ющими электродами зар дных и разр дных ключей переменного тока и обеспечивают коммутацию разр дных ключей переменного тока с частотой .входного напр жени  с

изменением последовательности переключени  при переходе с одного полупериода выходного напр жени  на другой и включение соответствующих зар дных ключей переменного тока в момент перехода через нуль входного напр жени  на интервалах 0-ТВых/4 и Твых/2 - ЗТвых/4 и в момент максимума входного напр жени  интервалах ТВых/4-Твых/2 и ЗТвых/4 -ТВых каждого периода Твых выходного напр жени , а их включение - в момент равенства мгновенных значений напр жени  запоминающих конденсаторов и задающего напр жени , третий 17 и четвертый 18 разр дные ключи переменного тока, первые 19, 10 силовые электроды которых объединены и подключены к второму выходному выводу 21, вторые 22, 23 силовые электроды соединены с соответствующими выводами 5, 6 и вторыми обкладками 24, 25 запоминающих конденсаторов, а управл ющие электроды св заны с выходными каскадами блока управлени , обеспечивающими коммутацию указанных ключей переменного тока в фазе с первыми 14 и вторыми 15

ел

о

разр дными ключами переменного тока. На фиг. 2 представлено входное 26 напр жение , задающее 27 напр жение, напр жени  28-35, формируемые на отдельных элементах блока управлени , показанных на фиг. 3, напр жение 36 управлени , подаваемое на разр дные ключи 17,15 и 14,18 переменного тока, выходное 37 напр жение на выходных выводах 13 и 21, напр жени  38-41 управлени , подаваемые соответственно на ключевые элементы 9-12. На фиг. 3 показан блок управлени  в развернутом виде. Он содержит первый 42 формирователь пр моугольного напр жени , первую 43 фазосд- вигающую схему, второй 44 формирователь пр моугольного напр жени , подключенный входом к источнику 45 задающего напр жени , вторую 46 фазосдвигающую схему, восемь двухвходовых логических элементов И 47-54, два амплитудных компаратора 55; 56, два логических элемента НЕ 57, 58, восемь трехвходовых логических элементов И 59-66, шесть двухвходовых логических элементов ИЛИ 67-72 (выходные каскады блоку управлени ), выходы которых соединены с соответствующими управл ющими электродами ключей переменного тока .

Преобразователь частоты работает следующим образом. Входное 26 напр жение поступает на первый 42 формирователь пр моугольного напр жени , который обеспечивает получение на выходах двух напр жений 28 и 28 (напр жение 28 получаетс  инвертированием напр жени  28). Такие формирователи могут выполн тьс  по различным схемам, например на основе амплитудного компаратора, логического элемента НЕ, одновмбраторов и логического элемента ИЛИ, которые обеспечивают получение импульсов напр жени  в момент перехода входного 26 напр жени  через нуль. Далее эти импульсы напр жени  синхронизируют , например, триггер или мультивибратор , на выходе которых формируютс  напр жени  28 и 28. Напр жение 29 формируетс  из напр жени  28 (принципиально его можно сформировать из напр жени  26) первой 43 фазосдвигающей схемой. Принцип построени  таких схем достаточно известен . На двух выходг фазосдвигающей схемы 43 формируютс  напр жение 29, сдвинутое на 90° относительно напр жени  28, и проинвертированное напр жение 29. Источник 45 задающего напр жени  формирует на выходе задающий сигнал, например , по форме задающего напр жени  27. Второй 44 формирователь пр моугольного напр жени  и втора  46 фазосдвигзюща  схема выполнены по аналогии с первым 42

формч эователем пр моугольного напр же- ни  и первой 43 фазосдвигающей схемой и формируют на выхода х соответственно напр жени  30, 30, 31, 31. Двухвходовые логические элементы И 47-50 обеспечивают получение на выходах импульсов напр жени  32, 33, 35, З4.  получени  импульсов напр жени  36 и 36 управлени , примен емых дл  управлени  разр дными ключами

переменного тока 15, 17 и 14, 18 с частотой входного 26 напр жени  и с изменением последовательности переключени  при переходе с одного полупериода выходного напр жени  на другой, используют двухвходовые логические элементы И 51-54 и двухвходовые логические элементы ИЛИ 71, 72. На выходе логического элемента И 51 формируетс  напр жение 36 в интервале времени логической единицы напр жени 

30. На выходе логического элемента И 52 формируетс  напр жение 36 в интервале времени логического нул  (30) напр жени  30. Аналогичным образом формируетс  напр жение 36 управлени  на выходе двухвходового логического элемента ИЛИ 72. В момент времени to импульс напр жени  39 управлени  поступает на ключевой элемент 10, что обеспечивает подключение конденсатора 1 к питающей сети дл  зар да. В это

врем  импульс напр жени  36 управлени  поступает на ключи переменного тока 15, 17 и нагрузка получает питание от конденсатора 2. Импульс напр жени  управлени  на ключевой элемент 10 поступает с выхода

логического элемента ИЛИ 68 следующим образом. На первый вход логического эле- мент& И 62 поступает напр жение 28, на второй вход - логическа  единица с выхода амплитудного компаратора 56, а на третий

вход - напр жение 35. На вход амплитудного компаратора поступает задающее 27 напр жение и напр жение с конденсатора 1. При условий, что задающее 27 напр жение больше напр жени  конденсатора 1 (а это

т

всегда будет на интервале 0- на выходе амплитудного компаратора будет логическа  единица. Логический нуль будет на выходе амплитудного компаратора в момент равенства указанных напр жений, что приведет в конечном итоге к выключению ключевого элемента 10. При этом в амплитудном компараторе нужно сделать защелку , котора  исключает зар д конденсатора

1 в интервале t0-ti после первого срабатывани  амплитудного компаратора. В интервале к нагрузке подключаетс  конденсатор 1 за счет подачи импульсов напр жени  36 управлени  на ключи переменного тока 14, 18, и в момент t2 включаетс  ключевой элемент 11, обеспечивающий зар д конденсатора 2 от сети переменного тока. При этом моменты t0, t2, t4,..., т. е. моменты включени  зар дных ключевых элементов, совпадают с моментом перехода входного 26 напр жени  через нуль, что обеспечив.ает м гкий зар д конденсаторов 1 и 2, Напр жение 40 управлени , поступающее на ключевой элемент 11, подаетс  с выхода логического элемента ИЛИ 70 следующим образом. На первый вход логического элемента И 66 поступает напр жение 28 с выхода первого 42 формировател  пр моугольного напр жени , на второй вход - логическа  единица с выхода амплитудного компаратора 55, а на третий вход - напр жение 35 с выхода логического элемента И 49. Амплитудный компаратор 55 работает аналогично компаратору 56, В момент равенства амплитуды задающего напр жени  и напр жени  на конденсаторе 2 амплитудный компаратор формирует на выходе логический нуль, что приводит в конеч- ном итоге к выключению ключевого элемента 11. Далее в интервале t4-te включены оп ть разр дные ключи 15, 17 переменного тока и ключевой элемент 10 согласно напр жению 39 управлени . Последовательность поступлени  импульсов напр жени  управлени  на ключевые элементы 10, 11 представлены на диаграммах напр жени  39,40 управлени , а на разр дные ключевые элементы - на диаграммах напр жени  36 управлени , В интервале импульсы напр жени  38-41 напр жени  поступают соответственно на ключевые элементы 9-12 в моменты максимума входного 26 напр жени , чем обеспечиваетс  м гкий разр д конденсаторов 1 и 2, Импульс напр жени  41 управлени  в интервале tso-t32 подаетс  на ключевой элемент 12 с выхода логического элемента ИЛИ 69 следующим образом. На первый вход логического элемента И 63 поступает напр жени  29 с выхода первой 43 фазосдвигаю- щей схемы, на второй вход - логическа  единица с выхода логического элемента НЕ 58, так как в указанный момент времени мгновенное значение напр жени  конденсатора 2 может быть больше задающего 27 напр жени , а на третий вход-напр жение 32, Длительность импульса напр жени  41 управлени , поступающего на ключевой элемент 12, определ етс  интервалом времени , когда напр жение конденсатора 2 больше текущего значени  задающего 27 напр жени . В интервале аналогичным образом включаетс  ключевой элемент 9 согласно диаграмме напр жени  38 управлени . Импульсы напр жени  38 управлени  формируютс  на выходе логического элемента ИЛИ 67 следующим образом. На первый вход логического элемента И 59 поступает напр жение 29 с выхода первой 43 фазосдвигающей схемы, на второй вход - логическа  единица с выхода логического элемента НЕ 57, так как в указанный момент времени мгновенное значение напр жени 

0 конденсатора 1 может быть больше задающего 27 напр жени , а на третий вход - напр жение 32. Длительность импульса напр жени  38 управлени , поступающего на ключевой элемент 9, определ етс 

5 интервалом времени, когда напр жение конденсатора 1 больше текущего значени  задающего 27 напр жени . Последовательность поступлени  импульсов напр жени  управлени  на ключевые элементы 9-12 на0 гл дно иллюстрирует работу преобразовател  частоты, Отметим, что логические элементы И 60, 62, 64 и 66 обеспечивают формирование импульсов управлени  напр жени  на поднимающейс  части выход5 ного .синусоидального напр жени  (0-Т0ых/4, Твых/2-ЗТВых/4), а логические элементы И 59, 61, 63, 65 - на ниспадающей части„выходного синусоидального напр жени  (f вых/4-ТВых/2, ЗТвых/4-Твых).

0 В предлагаемом преобразователе примен ютс  разр дные ключи переменного тока, классность которых в два раза меньше , чем в прототипе. Это повышает надежность преобразовател .

Claims (1)

1. 5 Формула изобретени 

   Однофазный преобразователь частоты, содержащий два запоминающих конденсатора , первые обкладки которых св заны с различными входными выводами через

   0 первый и второй зар дные ключи переменного тока и с первым выходным выводом через первый и второй разр дные ключи переменного тока, а также блок управлени , выходные каскады ко5 торого св заны с управл ющими электродами соответствующих зар дных и разр дных ключей переменного тока и выполнены обеспечивающими коммутацию разр дных ключей переменного тока с ча0 стотой входного напр жени  с изменением последовательности переключени  при переходе с одного полупериода выходного напр жени  на другой и включение соответствующих зар дных ключей

   5 переменного тока в момент перехода через нуль входного напр жени  на интервалах О-Твых/4 и Твых/2-ЗТВых/4 и в момент максимума входного напр жени  на интер- валах Твых/4 - ТВых/2 и ЗТВЫх/4 -ТВых каждого периода Твых выходного напр жени ,

   а их включение - в момент равенства мгновенных значений напр жений запоминающих конденсаторов и задающего напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности путем уменьшени  рабочего напр жени  на ключах переменного тока дополнительно введены третий и четвертый разр дные ключи переменного тока, первые силовые электроды которых объединены и подключены

   0

   к второму выходному выводу, вторые силовые электроды соединены с соответствующими входными выводами и вторыми обкладками запоминающих конденсаторов, а управл ющие электроды св заны с выход- нымикаскадами блока управлени , обеспечивающими коммутацию указанных ключей переменного тока в фазе с первым и вторым разр дными ключами переменного тока.

   Ф&&/

   f

   0t/e. 2

   Заказ 1171Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб.. 4/5