Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное с искусственной коммутацией

 

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ, содержащий силовой тиристорный мост, диагональ переменного тока которого соединена с входными выводами подключения питающей сети, а его выход по постоянному току соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, устройство искусственной коммутации в виде диодного мостового выпрямителя, два управляемых ключа и коммутирующий конденсатор, включенный между указанными управляющими ключами, свободный вывод каждого из которых соединен с соответствующим выходным выводом, причем общая точка соединения анодов диодов указанного мостового выпрямителя подключена к общей точке соединения одной обкладки коммутирующего конденсатора с одним из управляемых ключей, отличающийся тем, что, с целью его упрощения и уменьщения массогабаритных показателей, введены вспомогательный коммутирующий конденсатор, разделительный диод и дополнительные тиристор и диод, соединенные встречно-параллельно , причем вспомогательный коммутирующий конденсатор включен между общей точкой соединения анодов диодов мостового выпрямителя (Л и одной из общих: точек соединения дополнительных тиристора и диода, другая общая точка соединениякоторых подключена к общей точке соединения диодов мостового выпрямителя и к аноду разделительного диода, катод которого соединен с другой обкладкой коммутирукщего конденсатора, а входная диагональ-переменного тока диBidL одного мостового выпрямителя соедию 00 эо нена непосредственно с входной диагональю переменного тока силового тиристорного моста.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) З(1) Н 02 M 7/155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й(ЬЛК() i сь.4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3531243/24-07 (22) 03.01.83 (46) 07.05.84. Бюл. Ф 17 (72) Г. Г. Магаэинник (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. А. А. Жданова (53) 621,314.5(088.8 1 (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1(886169, кл. Н 02 M 7/155, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

М 900386, кл. Н 02 М 7/155, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

9 519832, кл. Н 02 М 7/155, 1973. (54) (57) ТРЕХФАЗНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ, содержащий силовой тиристорный мост, диагональ переменного тока которого соединена с входными выводами для подключения питающей сети, а его выход по постоянному току соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, устройство искусственной коммутации в виде диодного мостового выпрямителя, два управляемых ключа и коммутирующий конденсатор, включенный между указанными управляющими ключами, свободный вывод каждого иэ . которых соединен с соответствующим выходным выводом, причем общая точка соединения анодов диодов указанного мостового выпрямителя подключена к общей точке соединения одной обкладки коммутирующего конденсатора с одним иэ управляемых ключей, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью его упрощения и уменьшения массогабаритных показателей, введены вспомогательный коммутирующий конденсатор, разделительный диод и дополнительные тиристор и диод, соединенные встречно-параллельно, причем вспомогательный коммутирующий конденсатор включен между общей точкой соединения анодов диодов мостового выпрямителя и одной из общих: точек соединения дополнительных тиристора и диода, другая общая точка соединения которых подключена к общей точке соединения диодов мостового выпрямителя и к аноду разделительного диода катод которого соединен с другой обкладкой коммутирующего конденсатора, а входная диагональ переменного тока диодного мостового выпрямителя соединена непосредственно с входной диагональю переменного тока силового тиристорного моста.

1091288

Изобретение относится к электро-. технике, а именно к зависимым, т.е. ведомым сетью, вентильным преобразователям.

В промышленности широко применя- 5 ются зависимые вентильные преобразователи в качестве выпрямителей, инверторов, непосредственных преобразователей частоты.

Прлменение искусственной коммутации позволяет осуществить выпрямление и инвертирование тока с генерацией реактивной мощности в питающую сеть или без потребления реактивной мощности, а также преобразование часто- 1 ты в более широком диапазоне, чем при естественной коммутации.

Известные схемы зависимых преобразователей с искусственной коммутацией содержат обычно собственно пре- 20 образователь и устройство искусственной коммутации в составе коммутирующих конденсаторов, коммутирующих тиристоров, вспомогательных диодов или диодных выпрямителей (1)и 2).

Общим недостатком большинства известных зависимых преобразователей с искусственной коммутацией является сложность устройства искусственной коммутации. Кроме того, в двух при- Зб веденных примерах, коммутирующий конденсатор за один цикл. заряжается практически двойной порцией энергии: при выводе тока из проводивших фаз и при переводе тока в очередные фазы преобразователя, Аналогичный процесс имеет место и при разряде конденсатора в нагрузку, что увеличивает установленную мощность и габариты коммутирующих конденсаторов, Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянноес искусственной коммутацией, содержащий силовой тиристорный мост, диа-" гональ переменного тока которого соединена с входными выводами для подключения питающей сети, а его выход по постоянному току соединен с выходными выводами для подключения

5 .! нагрузки, устройство искусственной коммутации в виде диодного мостового выпрямителя, два управляемых ключа и коммутирующий конденсатор, включенный между указанными управляемыми ключами, свободный вывод каждого из которых соединен с соответствующим выходным выводом, причем общая точка соединения анодов диодов ука- . эанного мостового выпрямителя подключена к общей точке соединения одной обкладки коммутирующего конденсатора с одним из управляемых

UIJO eÉ (3 !.

Этот преобразователь лишен указанных вьппе недостатков, однако наличие. вольтодобавочного трансформатора несколько увеличивает габариты устройства искусственной коммутации и вносит ийдуктивность в коммутируемьй контур.

Цель изобретения — упрощение преобразователя с искусственной коммутацией и уменьшение его массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь переменчого напряжения в постоянное с искусственной яоммутацией, содержащий силовой тиристорный мост, диагональ переменного тока которого соединена с входными выводами для подключения питающей сети, à его выход па постоянному току соединен с выходными выводами для подключенйя нагрузки, устройство искусственной коммутации ь виде диодного мостового выпрямителя,. два управляемых ключа и коммутируюший конденсатор, включен-. ный между указанными управляемыми ключами, свободный вывод каждого из которых соединен с соответствующим выходным выводом, причем общая точка соединения анодов диодов указанного мостового выпрямителя подключена к общей точке соединения одной обкладки коммутируюшего конденсатора с одьим из управляемых ключей, введены вспомогательный коммутирующий конденсатор, разделительный диод и,цополнительные тиристор и диод, соединенные встречно-параллельно, причем вспомогательный коммутирующий конденсатор включен между общей точкой соединения анодов диодов мостового выпрямите::.я и одной из общих точек соединения дополнительных тиристора

Hд,tиода, другая общая точка соеди1 нения которых йодключена к обшей точ1 ке соединения катодов диодов мостового выпрямителя и к аноду разделительного диода, катод которого соединен с другой обкладкой, коммутирующего конденсатора, а входная диагональ переменного тока диодного мостового выпрямителя соединена непосредственно с входной диагональю переменного тока силового тиристорного моста.

10912 88

На чертеже представлена схема устройства.

Схема включает силовой тиристорный преобразователь, выполненный по мостовой схеме на тиристорах I-б,подключенный входом к сети переменного то- ка, а выходом к нагрузке 7; диодный мост, выполненный на диодах 8-13, подключенный входом к тай же сети, что и силовой преобразователь; вспо- 1О могательный 14 и основной 15 коммутирующие конденсаторы, подключенные минусовыми обкладками к минусу диодного моста 8, причем плюсовая обклад.". ка конденсатора 14 подключена к като-1 ду тиристора 16 и аноду диода 17, объединенных свободными выводами в общую точку с анодом разделительного диода 18 и плюсавым выводом диодного моста, а.между обкладками упомянутого20 выше основного конденсатора 15 и нагрузкой включены выводами соответствующей полярности управляемые ключи 19 и 20.

Устройство работает следующим образом.

Пусть до начала работы конденсатор 14 заряжен до амплитуды линейного напряжения сети, а конденсатор

15 до несколько большего напряжения, например, с помощью маломощного источника постоянного тока не(показан).

Допустим, что ток проводят тиристоры

1 и 6 и требуется скоммутиравать ток в тиристоры 1 и 5. Тогда включают ключи 19 и 20 и одновременно или с небольшой задержкой тиристар 1б.

В нагрузке прикладывается напряжение конденсатора 15, а к диодному мосту

Щ напряжение конденсатора 14 меньшее по величине, чем у конденсатора IS.

В результате проводившие тиристоры

1 и 6 оказываются под действием запирающего напряжения, равного разности напряжений конденсаторов 15 и 14.

Зто приводит к их запиранию, а ток, протекавший ат сети через эти тиристоры, переходит в конденсатор 14 по цепи фаза сети — диод 8 - тиристор

16 — конденсатор 1 4 — диод 1 3 — фаэ а сети, Напряжение на конденсаторе 14 начинает возрастать, Одновременно на нагрузку разряжается конденсатор 15 и напряжение на нем уменьшается.

Когда напряжения на обоих конденсаторах сравниваются, начинают проводить диоды 17 и 18 и о6а конденсатора разряжаются на нагрузку. К моменту спада да нуля тока в фазах сети ключи 19 и 20 размыкают, одновременно включают очередные тиристоры 1 и 5 и так па нагрузке 7 протекает под действием ЗДС самоиндукции по цепи минус нагрузки 7 — тиристор

5 — дчод 9 — диод 18 — конденсатор

15 — диод 11 - тиристор I — плюс нагрузки Напряжение на конденсаторе 15 увеличивается, становится боль ше литейного напряжения сети, и в соответствующих фазах сети ток нарастает, а в конденсаторе 1 убывает.Е к —íöó комму,тации ток через конденсатор 15 спадает до нуля, а напряжение на нем вновь становится вьппе, чем на конденсаторе 14, как и в начале процесса, Следующая коммутация, например, из -.èðèñòàðà 1 в тиристар 2 пратекае т ан ял а ги чн а G пи саин о му

Таким образом на нервом этапе происходит переход така нагрузки из силовых тиристаров в конденсатор 15 и плавный разряд запасенной в сетевых индуктивнастях электромагнитной энергии в конденсатор 14 и 15. На втором этапе, т.е. после размыкания ключеи, конденсатор 15 заряжается под действием ЭДС самаиндукции нагрузки, восполняя отданную на первом этапе энергию.

Напряжение конденсатора 14 перед началом очередной коммутации всегда оказывается нике„ чем конденсатора

15, чта и обеспечивает мгновенный пер"..,ад тока нагрузки иэ силовых тиристоров в конденсатор 15 после включения тиристара 16.

Предлагаемый преобразователь имеет те технические преимущества, что отсутствие вальтодабавачного трансформатора,уменьшает массогабаритные показатели и упрощает схему преобразо-g. вателя,а также исчезает индуктивност в контуре коммутации, неизбежная в. схеме прототипа, чта обеспечивает мгновенную коммутацию тока в конденсатор 15(для шунтирования этой индуктивности в схеме прототипа трео буется установка еще одного диаднаго моста, объединенного входными зажимами с сетью, а выходными — с выхадом моста) .

Наличие дополнительного конденсатора в предлагаемой схеме не является недостатком, поскольку суммарная емкость конденсаторов !4 и 15 оста1091288

Составитель Л. Устинкина

Редактор К. Папп ТехредЛМартяшова Корректор А, Дзятко

Заказ 3095/51 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ется такой же, как емкость одного конденсатора в схеме прототипа.

Таким образом, в предлагаемой схеме два диода 17, 18 и тиристор

16 заменяют вольтодобавочный трансформатор и дополнительный диодный мост в схеме прототипа, что позволяеч существенно уменьшить массогабарит ные показатели и упростить схему в целом. !