SU232364A1 - Вентильный умножитель частоты - Google Patents

Description

Мзвестиый вентильный умножитель частоты , содержаи1,ий входной многофазный трансформатор , дроссели, управл емые вентили, подключенные ко вторичным обмоткам многофазного трансформатора, не обладает высокой надежностью работы вентилей.

Отличительными особенност ми предлагаемого умножител   вл етс  то, что, с целью повышени  надежности работы вентилей, дроссели включены в цепи питани  первичных обмоток указанного многофазного трансформатора .

На фиг. 1 дана принципиальна  схема преобразовател -умножител  частоты при трехфазном трансформаторе; на фиг. 2 - нринципиальна  схема преобразовател -умножител  частоты при шестифазном трансформаторе.

На фиг. 3 показана линейна  диаграмма токов и нанр жений в умножителе частоты по схеме на фиг. 1 при отсутствии на входе схемы дросселей (од 0, где Ид - индуктивность дросселей); на фиг. 4 - линейна  диаграмма токов и напр жений в умножителе частоты по схеме на фиг. 1 при включении дросселей на входе схемы (, где т - длительность иериодов проводимости вентилей ).

дл  завершени  процесса выключени  /Q , в функции угла запаздЕ шани  а при- пост,

п

где ад - индуктивность дроссел , а - индуктивность нриел ника (индуктивность в цепи

нагрузки), где / - .

Вентильный умножитель частоты содержит входной многофазный трансформатор / и управл емые вентили 2, 3 и 4, соединенные в звезду и подключенные ко вторичным обмоткам 5 трансформатора 1. Умножитель

снабжен регулируемыми дроссел ми 6, 7 и 8, через которые первичные обмотки 9 трансформатора / подключены к питающей сети.

При симметричном уиравлении вентил ми 2-4 они открываютс  поочередно, а именно:

вентиль 2 в пр мом направлении, затем вентиль 3 в обратном, далее вентиль 4 в пр мом, вентиль 2 в обратном, вентиль 3 в пр мом, вентиль 4 в обратном и снова вентиль 2 в пр мом и т. д. На выходе схемы будет частота

/2 3/1.

При несимметричном управлении вентили могут получать открывающие их импульсы от схемы управлени  одновременно дл  всех вентилей одного направлени  тока, либо

тельпости по пор дку их работы. В последнем случае выходна  мощность будет в широких пределах (от нул  до максимальной) регулироватьс  изменением угла запаздывани .

При неизменном угле а - а., где а - угол, при котором мондность нагрузки 10 максимальна , длительность т нериодов проводимости вентилей будет зависеть от параметров схемы. При изменении сонротивлени  // н индуктивности 12 (потребител ) можно выдерживать режим изменением емкости 13 и индуктивности дросселей 6, 7 и 8.

Если рассматривать работу схемы при последовательном соединении емкости 13 и нагрузки 10, то индуктивность 12 схемы а 2ад 4- + п. где а. - индуктивность фазы трансформатора, сопротивление схемы / 2/д +т + п ) где Гт - активное сопротивление фазы трансформатора. Все параметры приведены ко вторичному фазовому напр жению трансформатора.

Расчеты и эксперимент показывают, что при включении на первичной обмотке 9 трансформатора / дросселей 6-8 с индуктивностью дросселей ад -0,2-0,3а линейна  диаграмма токов и напр жени  принимает вид, показанный на фиг. 4 при т:51. В момент начала последующего периода проводимости падение напр жени  на дроссел х 6-8 вызывает снижение нанр жени  на вентиле (в момент

IL 2

при отсчете времени от начала периода

(

проводимости) и увеличивает врем  /о (врем , предоставл емое вентилем дл  выключени ). Кроме того, крива  напр жени  на вентил х становитс  более плавной, благопри тной дл  устойчивой работы вентилей. При экспериментальной проверке предлагаемой схемы повышение устойчивости работы ионных вентилей 2-4, вызванное включением дросселей 6-8, позволило повысить мощность нагрузкн 10 в 15 раз (в 2 кет прн отсутствии дросселей до 30 квг при включении) без нарушени  работы вентилей 2-4.

Измен   индуктивность дросселей 6-8 ад, можно измен ть и врем  /о- Иа фиг. 5 пока ,, 2(„ зана зависимость L от угла запаздываи Т 2

ПИЯ дл  разных т дл  /2 3/ дл  схемы

фиг. 1 при , 6 90.

Следовательно, прн ссд 0,,За имеетс  возможность работать при н иметь при

этом значительное (0,2 - при )

м  IQ . При Од 0 вообще нельз  работать при , так как тогда /Q будет равно нулю. При / преобразователь работает в режиме наложени  нериодов проводимости двух вентилей 2-4. В этом режилге в момент включени  носледующего вентил  предыдущий еще не выключеи и иод вли нием разности потенциалов коллекторов этих вентилей в контуре обеих обмоток трансформатора /, к которым присоединены вентили. Через вентили будет нроходить кольцевой ток помимо нагрузки, заставл ющий предыдущий вентиль ироводить ток в течение большего времени, чем, если бы последующий пеитиль не вступил в работу (врем  Д).

В схеме фиг. 1 при ад 0 работа при иевозможиа, так как кольневой ток быстро нарастает и переходит в ток короткого замыкани  трансфорлгатора через вентили. При Яд 0,2-0,1а в схеме фиг. 1 нредыдущий вентиль выключаетс  с момента, когда сумма тока /к и тока этого вентил  станет равной нулю. Этот момент настунает при 250

при ,, где Л/-отрезок времени, ci

счита  от момента .

Вследствие увеличени  длительности периода проводимости вентилей ири а,„ улучшаютс  многие показатели работы преобразовател .

Содержание высших гармоник кривой тока преобразовател  падает, и увеличиваетс  дол  действующего значени  тока основной гармоники в полном токе нреобразовател  с 90 до 99,5%. Соответственно улучшаетс  и коэффициент мощности на входе схемы и при /2 3/1, увеличиваетс  до 0,81 при и.

Крива  преобразованного напр жени  нрн параллельном соединении емкости 14 и нагрузки 15 при т 1 содержит меньше высших гармоник, чем нри , и нреобразователь - умножитель частоты становитс  более пригодным дл  питани  электроприводов.

Уменьшаетс  коэффициент превышени  расчетной мощности трансформатора. Так, при Ь 50-200 (в параллельном преобразователе- умножителе частоты при Ь„ 200-

500, где 6п 7Г ) Г1ри /2 3/i и изменении

2-1.„

т от т 0,85 до коэффициент Л

уменьшаетс  на 10%.

Ток

трансформатора

замыкани 

короткого 6-8 снижаетс , / при наличии дросселей веитилей 2 --4 в аварийных облегча  защиту режимах.

Использование данной схемы особенно эффективно в случа х, когда дл  получени  оптимального режима работы преобразовател - умножител  частоты (Ь 50-200 при ) требуетс  увеличение индуктивности схемы (мала индуктивность потребител ).

Вместо включени  дросселей 6-8 в цепь нагрузки 10 целесообразно поместить три дроссел  индуктивностью ад каждый на первичиой обмотке 9 трансформатора 1. Например , если дл  получени  оптимального значени  параметра b требуетс  включение в схему дроссел  индуктивностью ап, то при этом мощность дроссел  равна

А , а при размещении на первичной етороис 9 трансфо)матора, учитЕлва  соотношени 

и,.

д 0,2а, ,

I 1,5

(1,5

где U - необходима  индуктивность схемы, нОоЛучим 0,8-AP,jj . То есть мощность

дросселей 6-8 на иервнчной стороне трансформатора может быть меньше, чем мощность дроссел , включае.гого в неиь нагрузки 10 при той же а схемы. Также меиьщими могут быть и нотери в активном сопротивлении дросселей 6-8 нежели в дросселе, помещенном в иепь иагрузки 10, если их выполнить нз нровода одинакового сечени  (но тогда А Язд % А Pctjj ). Следовательно, и к.н.д. схемы может быть нри этом увеличен.

Приведенный расчет верен и дл  параллельного преобразовател  - умножител  частоты нри , где / - ток в цепи нагрузки , что соблюдаетс  в дианазоне оптимальных режимов при меиьших зиачени х Ь„ и больших значени х собственио частоты колебаний контура ГдУ.С.

При больших значени х параметра &„, когда становитс  /„ /, целесообразно, с целью уменьшени  потерь в дроссел х 6-8, выполн ть последние насыщающимис  с таким расчетом, чтобы индуктивность ад в момент включени  последующего вентил  была достаточной дл  получени  требуемого значени  времени о при TS.

Из этих же соображений, особенно при частотах 500 гц, целесообразно выполн ть дроссели насыщающимис  и дл  последовательиого иреобразовател  - умножител  частоты .

В данных схемах встречно-параллельно включенные вентили заменен) на симметричные т 1ристоры, специально разработаннь е дл  работы при полной мощности дл  такого включени .

В при шестнфазном трансформаторе потребуетс  сравнительно (со схемами инверторов ) небольшое число вентилей .шесть - 16, 17, 18, 19, 20, 21, вместо значительного их количества - двенадцать щтук при использовании в схеме ,чных одноканальных вентилей .

Предмет изобретени 

Вентильный умножитель частот, содержащий входной многофазный трансформатор, дроссели, управл емые вентили, подклЕочениые ко вторичным обмоткам многофазного трансформатора, отличающийс  тем, что, с целью повыщен Ш надежности работы вентилей , дроссели включены в цепи нитани  первичных обмоток указанного многофазного трансформатора.

OS

Nl