Преобразователь постоянного тока в постоянный

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дП4 H 0? М 3/315

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3737720/24-07 (22) 20.02.84 (46) 30.09.86. Бюл. У 36 (71) Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова и Институт электродинамики АН УССР (72) В.В.Шипицын, В.И.Лузгин, А.А.Новиков, A.Â.Màðåíèí, И.В.Волков, В.Н.Губаревич, В.П.Кабан и М.M.Àëåêсандров (53) 621.314.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 604109, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М - 862339, кл. Н 02 M 7/515, 1979. (54)(57) IIPEOBPA30BATEIIb ПОСТОЯННОГО

ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ, содержащий резонансный инвертор с выходным выпрямителем, выполненный в виде подключенного через фильтровые дроссели к входным выводам тиристорного моста, к выводам переменного тока, которого подключены цепочки, состоящие каждая из коммутирующих конденсатора и дросселя, соединенного с соответствующим выходным выводом инвертора, а параллельно мосту подключены две последовательные цепочки, состоящие каждая из разделительного конденсатора и дополнительного коммутирующего дросселя, точки соединения которых подключены к соответствующим выводам постоянного тока моста отсекающих диодов, выводы переменного тока ко„„SU„„1208996 торого соединены с общими точками коммутирующих конденсаторов и дросселей цепочек, а также цепь нагрузки и фильтровой конденсатор, соединенный с отпайкой одного из фильтровых дросселей, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности путем повьппения коммутационной устойчивости и стабилизации выходных параметров, он снабжен дополнительным конценсатором, двумя дополнительными диодами и индуктивно-емкостным Г-образным фильтром, а выходной выпрямитель выполнен в виде моста на диодах, выводы переменного тока которого подключены к выходным выводам инвертора, один из которых ! соединен с общей точкой последовательно соединенных фильтрового и допол- С нительного конденсаторов, причем дополнительный конденсатор подключен к отпайке другого фильтрового дрос- aaasL селя, а второй выходной вывод инвер- фф тора соединен с общей точкой двух Ю согласно-последовательно соединенных р дополнительных диодов, подключенных и к отпайкам фильтровых дросселей встречно тиристорному мосту, конденсатор Г-образного фильтра подключен к выводам постоянного тока диодного моста выходного выпрямителя параллельно последовательно соединенным цепи нагрузки и дросселю указанного ф фильтра.

1208996

S0

Изобретение относится к области преобразователей техники и может быть использовано при разработке источников питания электротехнологических установок, примером которых могут служить сварочные, электроннолучевые и лазерные технологические установки, а также установки плазменной резки металлов. Характерной особенностью работы этих установок является то, что эквивалентное сопротивление нагрузки в ходе того или иного технологического процесса может меняться в пределе от короткого замыкания до холостого хода. При этом требуется .стабилизация тока в области рабочих значений сопротивления нагрузки, а при значительном росте последнего — стабилизации выходного напряжения преобразователя.

Целью изобретения является новышение .надежности путем повышения коммутационной устойчивости и стабилизация выходных, параметров. !

На фиг.1 и 2 приведены варианты схемы преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит фильтровые дроссели 1, 2, соединенные с фильтровым конденсатором 3 и дополнительным конденсатором 4, мост

4а тиристорах 5-8, соединенный с мос.том отсекающих диодов 9-12 через коммутирующие конденсаторы 13, 14, ком,мутирующие дроссели 15, 16, дополни! тельные коммутирующие дроссели 17, 18, разделительные конденсаторы 1920, выпрямительный мост на диодах

21-24, соединенный с дополнительными диодами 25, 26, дроссель 27 и конденсатор 28 Г-образного индуктивноемкостного фильтра, нагрузку 29.

Схема работает следующим образом.

При отпирании тиристоров 5, 7 ток протекает по контуру: тиристор 5 конденсатор 13 — дроссель 15 — диод

24 — конденсатор 28 — диод 22 — дроссель 16 — конденсатор 14 — тиристор

7 — конденсатор 20 — дроссель 17 и дроссель 18 — конденсатор 19 — тиристор 5.

Во второй половине полупериода высокочастотного тока, когда напряжение U на коммутирующих дросселях

15 — 18 сменит знак и сумма напряжений U +U +U и U +U +U з станет

15 1б 17 1 1б 1З больше суммы напряжений разделительного конденсатора и конденсатора Гобразного индуктивно-емкостного

Ъ фильтра „+ " Г + U отпираются от2а а 1q 28 секающие диоды 10, 12. При этом прекращается перезаряд коммутирующих конденсаторов и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, накопленной в коммутирующих дросселях, по контуру: дроссель 15 — диод 24 — конденсатор 28 — диод 22 — дроссель 16— диод 10 — дроссель 17 — конденсатор

19 и конденсатор 20 — дроссель 18 и диод 12 — дроссель 15.

Во втором такте отпираются тнристоры 6, 8 и ток сначала протекает по контуру: тиристор 6 — конденсатор

14 — дроссель 16 — диод 23 — конденсатор 28 — диод 21 — дроссель 15— конденсатор 13 — тиристор 8 — конденсатор 20 — дроссель 17 и дрссель

18 — конденсатор 19 — тиристор 6, а затем по контуру: дроссель 16 — диод

23 — конденсатор 28 — диод 21 — дроссель 15 — диод 9 — дроссель 17 конденсатор 19 и конденсатор 20— дроссель 18 — диод 11 — дроссель 16.

При этом и токовые импульсы тиристорного моста и импульсы тока сброса подзаряжают конденсатор 28, а его разряд осуществляется выходным постоянным током через нагрузку 29 по контуру: конденсатор 28 — дроссель

27 — нагрузка 29 — конденсатор 28 .

Осуществление сброса избыточно9 реактивной энергии, накопленной в коммитирующем контуре после каждого нере35 разряда коммутирующего конденсатора, позволяет стабилизировать напряжение на элементах инвертора и, как следствие, стабилизировать уровень выходного тока при колебаниях от номи4О нальной до короткого замыкания.

По мере роста сопротивления нагрузки возрастает выходное напряжение и напряжение на зажимах переменного тока выпрямительно моста. С момента, когда последнее превосходит уровень напряжения фильтрового и дополнительного конденсаторов, заряженных до половины питающего напряжения, отпираются дополнительные диоды 25, 26.

При этом образуются дополнительные контуры для тока тиристорного моста, минуя диодный выпрямительный мост и нагрузку. Так, например, при отпирании тиристоров 5, 7 с момента, когда включается диод 26, ток протекает по контуру: тиристор 5 — конденсатор

13 — дроссель 15 — конденсатор 4 диод 26 — дроссель 16 — конденсатор

1208996

14 — тиристор 7 — конденсатор 20 дроссель 17 и дроссель 18 — конденсатор 19 — тиристор 5, а при отпирании тиристоров 6, 8 и диода 25 — по контуру: тиристор 6 - конденсатор 5

14 — дроссель 16 — диод 25 — конденсатор 3 — дроссель 15 — конденсатор

13 — тиристор 8 — конденсатор 20— дроссель 17 и дроссель 18 — конденсатор 19 — тиристор 6. Образование дополнительных контуров для тока тиристорного моста позволяет обеспечить коммутационную устойчивость ийвертора и ограничить выходное напряжение на уровне, равном половине питающего напряжения, причем выходное напряжение будет неизменным при повышении сопротивления нагрузки вплоть досо . Этим и обеспечивается параметрическая стабилизация выходного напряжения при возрастании сопротивления нагрузки от номинальной до холостого хода, В случае необходимости согласования параметров нагрузкии выходных параметров преобразователя возможна установка согласующего трансформато-. ра 30. Схема такого инвертора приведена на фиг.2, который работает анапогично описанному.