SU930531A1 - Способ непосредственного преобразовани частоты - Google Patents

Description

; 54) СПСХЗОБ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано , например, при построении преобразователей дл  установок электромагнитного перемешивани  жидких металлов.

Известен способ непосредственного преобразовани  частоты путем формировани  на нагрузке напр жени  различной пол рности с заданной частотой посредством реверсивных мостовых выпр мителей 1 .

Недостатком такого способа  вл етс  то, .что верхний предел регулируемой частоты существенно ограничен -вследствие естественной коммутации вентилей. Известен спос б непосредственного преобразовани  частоты, в котором применена искусственна  коммутаци  вентилей Г2} .

. Однако при больших токах преобразовател  (например, в установках перемешивани  жидкого металла) узел коммутации становитс  слишком громоздким и не может работать достаточно надежно . Это обсто тельство ограничивает применение его в таких случа х.

. Известен также способ непосредственного преобразовани  частоты, реализуемой поочередной коммутацией магнитных потоков, создающих две включенные встречно в контуре нагрузки ЭДС тфео&разуемой частоты.

При этом способе.напр жение на нагрузке формируетс  посредством включени  на данном временном интервале того из источников, напр жение которого coo ветствует заданной пол рности путем восстановлени  его магнитного потока и последующего гашени  мапштного потока встречного источника с помощью обмоток управлени  ГЗ .

Недостатком известного способа $гв- л етс  то, что установленна  мощность преобразовател  при этом превышает в два раза мощность, потребл емую нагрузкой , поскольку источники ЭДС не зависимы. Таким образом, массогабаритные показатели преобразовател  по срав9305 нению с одним источником завышены в даа раза. Кроме того, обмотка управлени  в этом случае потребл етзначительную реактивную мощность, чт|о дополнительно снижает массогабаритныб показатели за счет громоздкого узла коммутации. Недостатком известного способа  вл етс  также то, увеличении мощности преобразовател  возрастает его искажаю- 10

щее вли ние на питающую сеть вследствие снижени  быстродействи  в переходных процессах смены состо ний обмоток

управлени . При этом в первичной цепи возникают импульсные токи.

Дель изобретени  - улучщение массо- габаритных показателей устройства, реализующего способ, и снижение его искажающего вли ни  на питающую сеть.

Поставленна  цель .достигаетс  тем, что в способе непосредственного преобразовани  частоты с помощью двух включенных встречно в контуре нагрузки ЭДС преобразуемой частоты, осуществл ют последовательное переключение с регулируемой частотой магнитного потока одного источника ЭДС на контур другого источника ЭДС. При таком переключений потоков обмотка управлени  одного источника в момент ее замыкани  не только компенсирует поток своего источника ЭДС,но и усиливает поток противоположного источника за счет индуктивной св зи между ними.

На фиг. 1 приведен пример осуществлени  этого способа; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

С помощью двух источников ЭДС 1 и 2, которыми  вл ютс  вторичные обмотки трансформатора, расположенные на боковых стержн х трехстержневого магнитопровода 3 и включенные между собо согласно и последовательно 1с нагрузкой 4. Первична  обмотка 5 трансформатора расположена на среднем стержне магнитопровода . На крайних стержн х кроме обмоток , создающих ЭДС, расположены обмотки 6 и 7 управлени .

При разомкнутых обмотках 6 и 7 управлени  найр жение на нагрузке раЬно нулю вследствие вторичного включени  источников ЭДС 1 и 2 по отнощению к первичной обмотке 5. Предлш аемый способ непосредственного преобразовани  частоты состоит в том, что замыканием одной из обмоток управлени  переключаю магнитный поток первичной обмотки 5 из 5

цательной - источник 2. Переключение их сопровождаетс  переходным процессом, который определ ет динамические характеристики возникающего в цепи периодического режима. Если рассмотреть только принужденную составл ющею этого режима , формирование напр жени  на нагрузке можно представить так. Поскольку при работе одного из источников, например

20 второго, напр жение на нагрузке измен ет знак на противоположной по отношению к тому, что дал бы на этом интервале первичный источник, то при длительности управл ющих импульсов ,

25 соответствующей условию (гт- р ) огибающа  выходного напр жени  будет измен ть йол рность с частотой , котора  определ етс  из следующих соображений . Интервал времени t

в течение которого огибающа  имеет неизменную пол рность, мо сно определить из того, что на этом интервале разность угловых величин колебаний Е и равна JT дл  колебани  с частотой огибающей , т.е.

t-aji- js--t- lJi- Ji,

где f - частота сетевого

Отсюда

Iл

Два таких интервала дают ты огибающей

Тгг-t 0- 3

Величина, обратна  Т,  вл етс  частотой изменени  огибающей

Улучшение массогабаритных показателей устройства, реализующего способ, следует из того, что установленна  мощность источника питани  по известному способу превыщает мощность, потребл емую нагрузкой в два раза, а в предлагаемом способе это превышение равно 1,5. Кроме того, этот показатель улучшаетс  314 одного крайнего стержн  магнитопровода на противоположный. При этом на нагрузку работает только один источник. Управл ющие импульсов задающей частоты ,f j определ ют интер вал замкнутого и разомЕйнутого состо$ши  обмоток управлени  и напр зкени  на нагрузке преобразовани  частоты (фиг. 2). Пусть при положительной пол рности импульсов работет источник 1, при отриза счет снижени  массогабаритных показателей узла коммутации по сравнению с известным способом. Это следует из того, что в предлагаемом способе относительна  величина реактивной мощности обмоток управлени  существенно ниже этой величины в известном способе. Определить такое уменьшение можно по относительным величинам токов обмоток управлени  Jn к токам нагрузки Э рассматриваемых схем при полном равенстве их соответствующих параметров . Так, дл  схемы известного способа отношение .реактивной сос.авошющей тока обмотки управлени  Jij(p) к соответствующей составл ющей тока нагрузки 32((Р) равно

%PL-J1

.3

.

гср)

Дл  схемы по предлагаемому способу соответствующа  величина равна

-1 iJlPL 1 -||| LOWn- -UjWj

).

где г - сопротивление нагрузки;

(.- - коэффиэпент взаимной индукции между обмоткой управлени  и обмоткой источника ЭДС, которые наход тс  на одном стержне;

М ,- коэффициент взаимной индукции между обмоткой управлени  и обмоткой источника ЭДС, наход щийс  на противоположном

стержне. Из этих зависимостей видно, что пр

равенстве величин г и М Q дл  обоих схем относительный реактивный ток обмотки управлени  в схеме по предлагаемому способу J меньше соответствую шей величины 31, в схеме по известному способу .

)

Количественно это уменьшение равно -,

.;

l(n)

где Ксв« - коэффициент св зи, соответствующий М

Поскольку ивдуктивности обмоток управлени  сравниваемых схем равны, то снижение реактивной мощности пропор- ционально квадрату этой величины, что

305316

и определ ет снижение массогабаритных показателей узла коммутации и преобразовател  в целом.

Снижение искажающего вли ни  пре5 образовател  по предлагаемому способу на питающую сеть  вл етс  результатом повышени  быстродействи  переходного процесса переключени  магнитных потоков по сравнению с известным способом,

10 где происходит гашение и восстановление независимых магнитных потоков. Вследствие магнитной св зи магнитных потоков источников ЭДС при их переключении обмотка управлени  одного источника в

15 момент ее замыкани  не только компенсирует поток своего источника ЭДС, но и усиливает поток противоположного источника . При этом в первичной цепи в момент коммутации не возникают им-

20 пульсные увеличени  тока (фиг. 3).

Claims (2)

1.Гл зер А., Мюллер-Любек К.

Теори  электронных и ионных преобразователей тока (мутаторов). М., Транс- желдориздат, 1388 п, 337 с.

2.Иньков Ю. М. и др. Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией тока. Труды МИИТа, Вып. 405. М., 1972.

З.Тонколь В. Е., Мельничук А. Н. Магнитнополупроводниковые модул ционные преобразователи частоты. Киев, Наукова думка , 197О, с. 178.