SU993406A1

SU993406A1 - Frequency converter

Info

Publication number: SU993406A1
Application number: SU813330252A
Authority: SU
Inventors: Василий Николаевич Фокин
Original assignee: За витель
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1983-01-30

Description

() ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ() FREQUENCY CONVERTER

Изобретение относитс к элект|эотехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть испоЛ зовано в качестве источника питани различных электротехнических устПРйств током повышенной частоты. Известен преобразователь частоты на четырех ферромагнитных сердечниках которого расположены первичные, вторичные, а также обмотки подмагни чивани и самоподмагничивани , последние из которых замкнуты на конденсаторы 11. Данное устройство содержит большое количество (четыре) ферромагнитных сердечников, большое число обмоток подмагничивани и самоподмагничивани , а также необходим источник посто нного тока дл питани обмоток подмагничивани . Кроме того, дл питани устройства необходимо иметь два самосто тельных источника переменного тока, напр жени которых должны быть сдвинуты на 90 эл.град. Наиболее близким к предлагаемому) вл етс преобразователь частоты, содержащий преобразующий трансформатор , на стержн х которого расположены первична и втс ична , соединенна с выходными выводами ( обмотю4, а также обмотка самоподмагничивани , соединенна с блоком уграалени , и двухполупериодный выпр митель, вход которого соединен с выводами дл подключени источника питающего напр жени , а его выход соединен с первичной обмоткой преобразующего Tpaiсформатора 2 . Однако известный прео азоват.ель имеет узкий предел преобразовани частоты и недостаточно хорошую форму выходного напр жени . Цель изобретени - расширение гределов преобразовани частоты и улучшение формы выходного напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователе частоты, содержащем преобразующий трансформатор , на стержн х которого расположены первична и вторична , соединенна с выходi-wкм выводами, обмотки а также обмотка самоподмагничив ни , соединенна с блоком управлени и двухполупериодный выпр митель, вход которого соединен с выводами дл подключени источника питающего напр жени , а его выход соединен с первичной обмоткой .преобразук цего трансформатора , преобразуюи й трансформатор снабжен дополнительной первичной обмоткой, идентичной основной, и введен дополнительный двухполупериодный выпр митель, вход которого соединен через фазосдвигающий элемент с выводакм дл подключени источника питающего напр жени , а шйход с дополнительной первичной обмоткой. Кроме того, введены дополнительные выходные выводы, к которым через вве денный разделительный конденсатс э под ключена обмотка самоподмагничиванм . К дополнительным «:1ходным выводам через разделительный конденсатор под ключена часть обмотки самоподмагничивани . На чертеже представлена схема пре образовател частоты. Преобразователь состоит из преобразующего трансформатора 1 с иеразвет вленным магнитопроводом,несущим на се бе две первичные идентичные обмотки 2 и 3 с выводами и.з средних точек, вторичную k и обмотку 5 самоподмагничивани , последн из которых нагружена на блок управлени , включающего конденсатор Ь, параллельно которому включена цепь, состо ща из дроссел (фильтра) 7, диода Ь и переменного резистора 9. Вывод дл 1подключени источника 10 напр жени подключен к средней точке обмотки 2 непосредственно и к средней точке обмотки 3 через фазосдвигающий конденса тор 11. Вывод дл подключени источника 12 напр жени подключен к началь ьым выводам первичных обмоток 2 и 3 через вентили 13 и 1А с пр мой их проводимостью, направленной от вывода 12 к начальным выводам первичных обмоток. Тот же вывод 12 соединен с концевыг 1 выводами первичных обмоток через вентили 1Ь и 16 с их пр мой проводимостью, направленной от концевых выводов первичных обмоток к выво9 Ь ДУ 12. Во втором варианте устройства вторична - выходна обмотка k отсутствует , а нагрузка подключаетс к обмотке 5 самоподмагничивани через разделительный конденсатор 17. Преобразователь частоты работает следующим образом. Однофазное напр жение исходной частоты , снимаемое с выводов 10 и 12 с помощью фа30сдвигающего конденсатора 11, преобразуетс в двухфазное напр жение, сдвинутое одно относительно другого на 90 эл. град. Каждое порознь напр жение выпр мл етс двухполупериодными выпp 1тeл 1 и подаютс на первичные обмотки преобразующего трансформатора Со сдвигомна 90 . В результате сложени магнитных потоков в маг нитопроводе образуетс результирующее - суммарное магнитное поле, равное сумме магнитных полей, получаемых от токов в каждой первичной обмотке 2 и 3 преобразующего трансформатора 1. Выпр мленное двухполупериодное наг з жение или ток в первичных обмотках , а также магнитный поток в магнитогч)оводе можНО представить р дом Фурье;., ограничившись по б-ой гармонике включительно . Тогда ток в первой первичной обмотке 2 и магнитный поток записан р дом Фурье: -т( cosbuJt- .... Ток во второй первичной обмотке 3 и магнитный поток в сердечнике магнитопровода , coздaвae ый током второй первичной обмотки, сдвинутый относительно первой на 90°, будет преде тазлен р дом Фурье следующего вида: (i iV + - --t05k( ) . ,5 I Суммарный магнитный поток в сэрдечнике магнитопровода будет равен сумме: 4Дт 6Am Э.3,0,с cos4ujt . J iSJJ Из полученного уравнени видно, что магнитный поток в сердечнике преобразующего трансформатора содержитThe invention relates to electrical engineering, in particular, to converter equipment, and can be used as a source of power for various electrical devices using an increased frequency current. A known frequency converter on the four ferromagnetic cores of which are primary, secondary, as well as the bias and self-magnetize windings, the latter of which are closed by capacitors 11. This device contains a large number (four) of the ferromagnetic cores, a large number of magnetizing and self-magnetizing windings, and also DC source to power the bias windings. In addition, to power the device, it is necessary to have two independent sources of alternating current, the voltages of which must be shifted by 90 electrical degrees. The closest to the proposed one is a frequency converter containing a transforming transformer, on the terminals of which there is a primary and external transformer connected to the output terminals (winding 4, as well as a self-magnetization winding connected to the antigeneration block, and a full-wave rectifier whose input is connected to terminals for the supply voltage source, and its output is connected to the primary winding of the transformer Tpaiformer 2. However, the known converter has a narrow conversion limit and inadequate shape of the output voltage. The purpose of the invention is to expand the frequency conversion grids and improve the output voltage shape. The goal is achieved by the fact that in a frequency converter containing a transforming transformer, on the terminals of which there are primary and secondary, connected wkm pins, windings as well as a self-magnetizing winding connected to the control unit and a full-wave rectifier whose input is connected to the terminals for connecting the power supply and its output is connected to the primary winding of a transformer transformer, the transformer is provided with an additional primary winding identical to the main one, and an additional full-wave rectifier is introduced, the input of which is connected through a phase-shifting element with an outlet for connecting a source of supply voltage, and the input with additional primary winding. In addition, additional output pins were introduced, to which a self-magnetized winding was connected through the introduced separation condensate e. To additional ": 1-way leads through the separation capacitor, a part of the self-magnetization winding is connected. The drawing shows a diagram of the frequency converter. The converter consists of a transforming transformer 1 with a heat-carrying magnetic core, carrying on itself two primary identical windings 2 and 3 with leads and middle points, the secondary k and the winding 5 of self-magnetization, the last of which is loaded on the control unit, including capacitor b, in parallel which includes a circuit consisting of droplets (filter) 7, diode b and variable resistor 9. The output for 1connecting the voltage source 10 is connected to the middle point of the winding 2 directly and to the middle point of the winding 3 via phase moving towards the capacitor is 11. The output for connecting the voltage source 12 is connected to the top ym terminals of the primary windings 2 and 3 through the valves 13 and 1A straight- their conductivity, directed from the output 12 to the primary terminals of the primary windings. The same pin 12 is connected to the end of pin 1 of the primary windings via valves 1b and 16 with their direct conductivity, directed from the terminal leads of the primary windings to the output terminal of the DV 12. In the second device variant, the output winding k is absent and the load is connected to the winding 5 self-magnetization through the separation capacitor 17. The frequency converter operates as follows. The single-phase voltage of the original frequency, taken from pins 10 and 12, using a phase-shifting capacitor 11, is converted into a two-phase voltage, shifted one relative to the other by 90 el. hail. Each individual voltage is rectified by full-wave 1-core 1 and fed to the primary windings of the conversion transformer With a shear 90. As a result of the addition of magnetic fluxes in the magnetic conductor, the resulting is a total magnetic field equal to the sum of the magnetic fields received from the currents in each primary winding 2 and 3 of the transformer transformer 1. Straightened full-wave voltage or current in the primary windings, as well as the magnetic flux in a magnetic gadfly, it can be represented by a Fourier series;., limiting itself to the b-th harmonic inclusive. Then the current in the first primary winding 2 and the magnetic flux are recorded by a Fourier series: -t (cosbuJt- .... The current in the second primary winding 3 and the magnetic flux in the core of the magnetic core, created by the current of the second primary winding, shifted relative to the first 90 ° , the following Fourier type will be presented: (i iV + - - t05k ()., 5 I The total magnetic flux in the magnetic core will be equal to the sum: 4Dt 6Am Э.3,0, with cos4ujt. J iSJJ From the obtained equation It is seen that the magnetic flux in the core of the transformer transformer contains

посто нную составл ющую магнитного потока и переменную составл ющую магнитного потока синусоидальной формы учетверенной частоты.a constant component of the magnetic flux and a variable component of the magnetic flux of a sinusoidal form of the quadruple frequency.

компенсации (устранени ) посто нной составл ющей магнитного потока служит компенсационна обмотка самоподмагничивани , создающа магнитный поток, равный и встречно направленный посто нному магнитному гютоку , обусловленному не синусоидальными токами в первичных обмотках преобразующего трансформатора. Ток самоподмагничивани в обмотке 5 регулируетс переменным резистором 9, диод 8 служит дл получени посто нного по напр авлению тока самоподмагничи вани дроссель 7 - дл .сглаживани тока, конденсатор 6 - дл подавлени высших гармоник, а конденсатор до разв зки цепи нагрузки в случае при менени второго схемного варианта. Compensating (eliminating) the constant component of the magnetic flux is the compensating self-magnetization winding, creating a magnetic flux equal to and opposite to the constant magnetic hyutok due to non-sinusoidal currents in the primary windings of the transformer transformer. The self-biasing current in the winding 5 is controlled by a variable resistor 9, the diode 8 serves to obtain a constant voltage self-biasing current choke 7 - to smooth the current, capacitor 6 - to suppress higher harmonics, and the capacitor to unload the load circuit when changing second circuit option.

Принципиально, предлагаемое устройство остаетс пригодным и дл получени удвоенной частоты, дл Fundamentally, the proposed device remains suitable for obtaining double the frequency, for

чего необходимо отключить от сети одную любую из первичных обмоток преобразующего трансформатора.What it is necessary to disconnect from the network one of any of the primary windings of the transformer transformer.

Преобразователь частоты имеет р д существенных достоинств и по сравнению с известными : содержит всего лишь один преобразовате льный электромагнитный элемент, сравнительно малое количество Э1одоа и . вспомогательных элементов, позвол ет греобразовывать первичную частоту в два и четыре раза, допускает каскадное применение дл унножени частоты в еще большее числоThe frequency converter has a number of significant advantages and in comparison with the known ones: it contains only one electromagnetic transducer element, a relatively small amount of electrical equipment. auxiliary elements, allowing the primary frequency to be doubled and quadrupled, allows for cascade use to multiply the frequency into even more

раз, потому преобразователь частоты найдет широкое применение в различных электротехнических установках , в том числе и дл питани газоразр дных ламп током повышенной частоты .Therefore, because the frequency converter will find wide application in various electrical installations, including the supply of gas discharge lamps with a current of increased frequency.

Claims

Claim 1. A frequency converter comprising a transformer, on whose terminals there are primary and secondary connected to output terminals, windings, as well as a self-magnetizing winding connected to a control unit, and a full-wave rectifier, the input of which is connected to the terminals for connecting the power supply voltage, and its output is connected to the primary winding of a transformer transformer of a transformer, characterized in that, in order to expand the frequency conversion limits and improve the shape of the output April voltage converting transformer winding is provided with an additional identical osnovnsL and introduced an additional full-wave rectifier having an input coupled through the phase-shifting element with a pin for connecting the supply voltage source, and output - with additional p between primary winding.

2. Frequency converter according to

Clause 1, which differs from TV, that, in order to simplify and improve the output voltage FSF, additional output pins have been introduced, to which a self-magnetization winding is connected through the inserted coupling capacitor.

3.%%} frequency converter by

Section 2, characterized in that a part of the self-magnetization winding is connected to the additional output pins via a coupling capacitor.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate ff 57096, cl. H 02 M 5/16, 1975.

2. USSR author's certificate If 790086, cl. H 02 M 5/16, 1978. 7.//// I 0 -I