Преобразователь однофазного переменного напряжения в переменное

 

О П И С А Н И Е (1!)1001372

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советсиик

Социалистических

Реслублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заивлено 12.06.81 (2l ) 3299435/24-07 (51)M. Кл.

Н 02 М 5/257 с присоединением заявки М

Ьвулэфствевкый квмвтвт

СССР

le йавам взевретвкв» и еткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень М 8 (5З) УДК621 3) 4 .2 (088.8) Дата опубликования описания 02 03 83

Р.П.Карташов и Л.В.Чуфрякова (1

/ р

- - ) 7

/ (72) Авторы . изобретения (7l ) Заявитель (54) . ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

Известны однофазные устройства дпя регулирования и коммуташ(и переменных напряжений, содержащие схему управления, силовой вентильнь(й ключ переменного 10 тока, через который нагрузка подключается к сети питания, шунтирую(ций вентильнъ(й кл(оч переменного тока, включенный параллельно нагрузке, распределительные вентили и коммутирующую цепочку, cocl5 тояшую из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, которая через распределительнь(е вентили подключается к силовым тиристорам 1 )a)2).

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах промышленной электроники для стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутаций переменных токов и напряжений.

Недостатком указанных устройств является завышенная установленная мош2 ность силовых вентилей и элементов цепи коммутации.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности преобразователь однофазного переменного напряжения в переменное, содержащий демфируюший дроссель, два силовых вентильных ключа из встречно-параллельно соединенных тиристоров, каждый из которых включен последовательно между соответствующим входнь(м и выходным выводами, шунтирующий вентильный ключ, выполненный в виде диодного моста, выводы переменного тока которого соединены с выходными выво(дами, а выводы постоянного тока зашунтированы тиристором, узел коммутации, содержащий один коммутируюший и два зарядных тиристора коммутирующую цепочку из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, включенную между общей точкой соединения катода первого из зарядных тиристоров и анода коммутирующего тиристора и обшей точкой диодного моста, а также выпрямитепьный мост

372

3 1001 со сглаживающим фильтром, выводы перс менного тока которого подключены к сети питания, а выводы постоянного тока через сглаживающий фильтр — к аноду первого из зарядных тиристоров и общей точке соединения катода коммут ируюшего тиристора и катода второго зарядного тиристора, анод которого соединен с общей точкой катодов диодного моста(3 J.

В известном устройстве отключение нагрузки от сети питания производится путем принудительного гашения силовых тиристоров, входящих в состав двух вентильных ключей, включенных последовательно в цепь питания. При этом, с одной стороны, применение двух силовых вентильных ключей, включенных последовательно с нагрузкой приводят к снижению

КПД устройства и увеличению установленной мощности силовых вентилей. C другой ур стороны, протекание импульса тока коммутации одновременно по двум параллельным цепям, включающим последовательно соединенные диод выпрямительного моста, один из встречно-соединенных силовых д тиристоров и один из диодов диодного моста, приводит к значительному завышению установленной мощности элементов цепи коммутации. Все это ухудшает технико-экономические показатели устройства массогабариты и стоимость. Устранение указанных недостатков было бы возможно при сокрашении числа последовательно включенных силовых вентильных ключей.

11ель изобретения — уменьшение массогабаритных показателей и стоимости.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе однофазного переменного напряжения в переменное, содер- "О жащем демфируюший дроссель, включенный со стороны одного из входных выводов, силовой и шунтируюшие.ключи, состоящие каждый из встречно-параллельно соединенных тиристоров, узел коммутации, 5 состоящий из двух распределительных мостов из коммутирующих тиристоров, к выходам постоянного тока которых подключена коммутирующая цепочка из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, и блок управления тиристорами, причем другой из входных и один из выходных выводов объединены, распределительные мосты по выходу сс единены встречно-параллельно, силовой и шунтирующий ключи соединены последовательно и включены один в диагональ переменного тока одного распределительного моста, а другой — в диагональ переменного тока второго распредмпгтельного моста, и дополнительно введены датчик тока, а также блоки логики и задержки, причем управляющие электроды тиристоров силовых и шунтирующих ключей соединены с выходами блока управления через соответствующие блоки задержки, а управляющие электроды коммутирующих тиристоров в каждом из распределительных мостов соединены с соответствующим выходом блока управления через один из блоков логики, управляющие входы которых соединены с выходом датчика тока, включенного между обшей точкой соединения силового и шунтирующего ключей и вторым выходным выводом.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — эпюры импульсов, действующих на выходах блока управления (U q, U2), датчика тока (U g), блоков логики (Ug, О ) и блоков задержки (Uy, U ) (Последовательности импульсов, формируемых на выходах блоков логики, на эпюрах помечены в скобках, указываюшими номера коммутирующих тиристоров, на которые они поступают). на фиг.3— эпюры напряжений питающей сети (0 ) и нагрузки ((.3 Н ), поясняющие принцип работы преобразователя.

Предлагаемое устройство содержит силовую цепь, включающую демфируюший дроссель, силовой ключ, составленный из встречно-параллельно соединенных тиристоров 2 и 3 .и включенный последовательно между одним из входных и одним из выходных выводов к которым подключается сеть питания и нагрузка соответственно, силовой ключ, составленный из встречно-параллельно соединенных тиристоров 4 и 5 и подключенный к выходным выводам, .узел коммутации, включающий два распределительных моста из коммутирующих тиристоров 6 — 9 и 10 — 13, выходы переменного тока которого подключены к силовым ключам из встречно-параллельно соединенных тиристоров

2,3 и 4,5 соответственно, а выходы постоянного тока соединены встречно-параллельно, коммутирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных дросселя 14 и конденсатора 15 и подключенную к выходам постоянного тока распределительных мостов, и цепь управления, включающую блок 16 управления, блски 17 и 18 задержки, через которые управляющие электроды силовых и комПреобразователь однофазного переменного напряжения в переменное, содержаший демфируюший дроссель, включенный со стороны одного из входных выводов, силовой и шунтируюшие ключи, состоящие каждый из встречно-параллельно соединенных тиристоров, узел коммутации, состоящий иэ двух распределительных мостов из коммутирующих тиристоров, к выходам постоянного тока которых подклюS 1001 мутирующ .х тиристоров связаны с выходами блока управления, блоки 19 и 20 логики, снабженные двумя выходами и обеспечивающие дополнительную связь управляющих электродов тиристоров каждого из распределительных мостов с выходами блока управления, а также датчик .21 тока, включенный в цепь нагруъки, выходы которого подключены к управляющим входам блоков логики. е

Устройство работает следующим образом.

Тиристоры 2 и 3 включаются одновременно. При их включении нагрузка оказывагся подключенной к сети питания. Одновременно включаются тиристоры

10 — 13, обеспечивая заряд конденсатора 15 через распределительный мост до полярности, показанной на фиг.1 без скобок. Для принудительной коммутации ти- 20 стстора 2 (или 3) к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через коммутирующие тиристоры 6 и 9 (или 7 и 8). После комму тации цепь нагрузки шунтируется силовым 25 ключом на тиристорах 4 и 5. Одновременно с этим включаются тиристоры

6 — 9 обеспечивая заряд конденсатора 15 через распределительный мост до полярности, показанной на фиг.1 в скобках. 30

Для принудительной коммутации тиристора

4 (или 5} к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через коммутирующие тиристоры 10 и 13 (илн 11 и 12). Избирательная ком-.55 мутация силовых тиристоров 2 — 5 обеспечивается с помощью датчика 21 тока и блоков 19 и 20 логики, которые дают разрешение на включение нужных коммутирую|цих тиристоров, через которые импульс коммутации поступает лишь на тот силовой тиристор, который находится в проводящем состоянии. Включение тиристоров 2 и 3 так же как и тиристоров

4 и 5 происходит периодически, через равные отрезки времени, определяемые частотой коммутации. При этом момент включения силовых тиристоров сдвинут относительно момента включения шунтируюших тиристоров на регулируемый отрезок времени.

Принудительная коммутация силового тиристора происходит в результате приложения к нему напирающего напряжения через соответствующие коммутирующие

55 тиристоры следующим образом. Пусть, например, в проводяшем состоянии находится тиристор 2 (или 3), тогда витючаются коммутирующие тиристоры 6 и 9

372 4 (или 7 и 8). При этом протекает импульс тока коммутации по цепи, вклточающей конденсатор 15, предварительно заряженный до полярности, указанной на фиг.1 без скобок, тиристор 9 (или 7), цепь нагрузки, сеть питания, дроссель 1, тиристор 6 (или 8) и дроссель 14. Этот пропесс длится время 4у. соответствующее времени выключения тиристора, по истечении которого через блок 13 задержки включаются тиристоры 6 — 9 и шунтирующие тиристоры 4 и 5. Э о приводит к началу послекоммутационного перезаряда конденсатора 15 до полярности, указанной в скобках на фиг. 1, по пепи: дроссепь 1 — силовые THpHcTopbl

2 и 3 — распределительный мост на тиристорах 10 — 13 — сеть питания.

Очередность включения тиристоров поясняется эпюрами импульсов в управления тиристоров, которые приведены на фиг.2.

° При включении силового ключа нагрузка подключается к питающей сети, а при

его выключении она отключается от сети и замыкается через шунтирующий клточ.

В результате таких переключений, происходящих периодически, с частотой коммутации, а также путем регулирования относительной длительности включенного состояния силового ключа производится регулирование переменного напряжения на выходе преобразователя. На фиг.3 показаны эпюры напряжений питающей сети (0 ), поясняющие способ регулирования, реализуемый в преобразователе.

Использование изобретения позволяет в 1,4 раза уменьшить суммарную установленную мощность узла коммутации, вдвое снизить мощность силовых тиристоров, повысить на 2-5% КПД устройства, в 1,5-2 раза повысить максимальную рабочую частоту, и за счет этого снизить массогабаритные показатели и стоимость всего устройства.

Формула изобретения

1001 чена коммутирующая цепочка из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, и блок управления тиристорами, причем другой из входных и один из выходных выводов объединены,о т л и ч а ю- s шийся тем, что, с целью уменьшения массогебаритных показателей и стоимости, указанные распределительные мосты по выходу соединены встречно-параллельно, силовой и шунтирующий ключи соединены последовательно и включены один в диагональ перем нного тока одного распределительного моста, а другой — в диагональ переменного токе другого распределительного моста, и дополнительно вве- дены датчик тока, а также блоки логики и задержки, причем управляющие электроды тиристоров, силовых и шунтирующих ключей соединены с выходами блока уп372 8 равления через соответствующие блоки задержки, е управляющие электроды коммутирующих тиристоров в каждом из распределительных мостов соединены с соответствующим выходом блока управления через один. из блоков логики, управляющие входы которых соединены с выходом датчика тока, включенного между общей точкой соединения силового и шунтирующего ключей и другим выходным вывоДОМе

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство ССС(Р

Х 334562, кл. G 05 F 1/20, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 517122, кл. Н02 М 5/257, 1967.

3. Авторское свидетельство

¹ 469962, кл.С 05 F 1/20, 1975.

100 1;372

ФЬЮ /

1001372

Составитель Т, Добровольскис

Редактор Л. Пчелинская Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю.Макаренко

Подписное

Заказ 1439/70 Тираж 685

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

A grs

ll„(rpz

Ag

4(бУ! щ(т /

A у

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4