Тиристорно-конденсаторный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к области .преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания с характеристиками источника тока. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит трехфазный выпрямитель, входом подключенный к питающей сети, две пары встречно-параллельно включенных вентилей 8,9 и 10,11, тиристоры 5,6, катодами подключенные к одному из выходных выводов, цепочку из последовательно соединенных обратных диодов 12,13, включенную между выходными выводами, и конденсаторы 4,7. Конденсатор 4 включен между анодами тиристоров 5,6. Конденсатор 7 включен между общей точкой, соединения указанных пар вентилей 8,9 и 10, 11 и общей точкой соединения обратных диос (/) К} 4 hU - -Ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН цц g Н 02 M 7/155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3819710/24-07 (22) -29.11.84 (46) 15. 07. 86. Бюл. Ф 26 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энерге-тический институт (72) О.Г. Булатов, Н.Н. Петросян и В.А. Шитов (53) 621.314.632 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 760347» кл. Н 02 М 7/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 1069098, кл. Н 02 M 7/155, 1982. (54) ТИРИСТОРНО-КОНДЕНСАТОРНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к области

«преобразовательной техники и может

„„ЯО„„) 244771 А1 быть использовано в системах электропитания с характеристиками источника тока. Цель изобретения — повышение надежности. Устройство содержит трехфазный выпрямитель, входом подключенный к питающей сети, две пары встречно-параллельно включенных вентилей 8,9 и 10,11, тиристоры 5,6, катодами подключенные к одному из выходных выводов, цепочку из последовательно соединенных обратных диодов

12,13, включенную между выходными выводами, и конденсаторы 4,7 ° Конденсатор 4 включен между анодами тиристоров 5,6. Конденсатор 7 включен между общей точкой соединения указанных пар вентилей 8,9 и 10, 11 и э общей точкой соединения обратных дио1244771 дон 12,13. Выпрямитель включает анодную группу 1 вентилей на диодах 1416, подключенную к другому выходному ч

* выводу, и две катодные группы,3 на тиристорах 17-19 и 20-22 соответственно. Катоды тиристоров 17-19 соединены со свободными выводами вентилей 8,9. Катоды тиристоров 20-22 соединены со свободными выводами вентилей 10.11. Аноды тиристоров

17-22 объединены и соединены с катоИзобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в системах электропитания с характеристиками источни- .

"ка тока, в частности для электро- 5 технологии.

Целью изобретения является повы,шение надежности.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема преобразо- 1О вателя, на фиг.2 и 3 — его эквивалентные схемы; на фиг.4 — диаграммы, поясняющие принцип действия.

Преобразователь (фиг.1) включает в себя полууправляемый выпр.ямитель, 15 анодная группа 1 которого выполнена на диодах и образует первый выходной вывод, а катодная группа выполнена в виде двух тиристорных секций 2 и

3. Выходы секций 2 и 3 подключены к 20 разным обкладкам коммутирующего конденсатора 4 и анодам двух основных тиристоров 5 и 6, катоды которых объединены и образуют второй выходной вывод. Дополнительный конденсатор 7 одной обкладкой подключен к, разным обкладкам коммутирующего конденсатора 4 с помощью двух пар встречно-параллельных вентилей 8, 9 и 10, 11, причем вентили 8, 10, — Зо диоды, а вентили 9, 11 — тиристоры.

К выходным выводам подключена цепочка из двух последовательно включенных обратных диодов 12, 13, к общей точке которых подключена другая . обкладка дополнительного конденсатора 7.

На фиг. 1, 2, 3 приняты следующие обозначения, дами диодов l4 — 16, Вентили 8,10 выло нены неуправляемыми. Введение обратных диодов 12, 13, выполнение вентилей 8,10 неуправляемыми и указанное соединение элементов устройства обеспечивают снижение коммутационных напряжений. без датчика напряжения на коммутирующем конденсаторе 4 и уменьшают количество используемых управляемых вентилей. Этим достигается поставленная пель.4 ил.

14, 15, 16 — диоды анодной группы 1;

17,!8,19 — тиристоры катодной секции 2;

20,21,22 — тиристоры секции 3, напряжение на коммутирующем конценсаторе 3 сети 23, Б — напряжение на дополнительном конденсаторе 7;

Ig — сглаженный ток нагрузки, А,В,С вЂ” фазы питающей сети, Бд, — линейное напряжение между фазами А и С.

Рассмотрим работу устройства,используя эквивалентные схемы (фиг.2 и 3).

На фиг.2 — показан принцип действия преобразователя. В начале, одного полупериода импульсы управления подают на один из тиристоров секций 2 и на тиристор 6, а в начале следующего полупериода . — на оцин из тиристоров секции 3 и на тиристор 5.

Таким образом, на интервале каждого полупериода приводят накрест лежащие тиристоры, и коммутирующий конденсатор 4 .всегда включен последовательно с цепью нагрузки. В конце каждого полупериода конденсатор 4 заряжается до величины напряжения источника питания и проводившие тиристоры выключаются. Поскольку конденсатор 4 всегда включен последовательно с цепью нагрузки, то преобразователь устойчив к резким набросам тока нагрузки и даже к короткому замыканию выходных выводов. В последнем случае конденсатор 4 перезаряжается с наибольшей скоростью и проводившие тиристоры выключаются. Недостат1244771 4 мент t„TQK сети достигает величины йУ= Ig (2) 3 ком этого преобразователя, как и любой схемы с принудительным запи— ранием вентилей, являются значительные коммутационные напряжения на элементах схемы. Дело в том, что фазы

5 промышленной сети обладают внутренним сопротивлением индуктивного характера. Это могут быть индуктивности рассеяния фаз питающего трансформатора, индуктивности линии, защитные токоограничивающие дроссели и т.д. Принудительное прерывание тока в цепи с индуктивностями приводит к появлению дополнительных коммутационных напряжений. В данном случае (фиг.2) на конденсаторе 4 возникает дополнительное напряжение, которое можно ориентировочно оценить выражением где Icf — ток нагрузки, — индуктивность сети, С вЂ” емкость конденсатора 4.

Для снижения коммутационных напряжений необходимо выводить накопленную в индуктивностях фаз питающей сети энергию в дополнительный конденсатор, как это и осуществляется в предложенном преобразователе

30 (фиг.1), эквивалентная схема которо. го для одного из полупериодов работы показана на фиг.3.

Пусть в начальный момент време— ни t, (фиг.4) подают одновременно им-35 пульсы управления на тиристоры 17, 6, 9. Начальные напряжения на конденсаторах 4 и 7 таковы, что U< =

До момента ток нагрузки I g замыкался по нуле- 4о вому контуру через диоды. 12, 13.

Поскольку начальное напряжение на

> конденсаторе 7 превышает величину линейного напряжения U, то тиристор 17 не включается. Ток нагрузки переходит с нулевого контура, образованного диодами 12, 13, на контур: диод 13 — дополнительный конденсатор 7 — тиристор 9 — коммутирующий конденсатор 4 — тиристор 6. При этом конденсатор 7 частично разряжается.

В момент времени t напряжение на этом конденсаторе достигает величины линейного напряжения Uz, тиристор 17 отпирается (импульс управления на этом тиристоре должен сохраняться до момента t ), и ток в фазах А и С плавно нарастает. В мотока нагрузки. На интервале конденсатор 7 частично разряжается.

В течение интервала t, -t, проводят только .тиристоры 17, 6 и диод 16. В момент t напряжение на конденсаторе 4 оказывается равным напряжению на конденсаторе 7. В этот момент открываются диоды 8, 12. В результате конденсаторы 4 и 7 оказываются соединенными параллельно.

В момент tö напряжение на обоих конденсаторах достигает величины линейного напряжения У4р и ток нагрузки начинает плавно переходить на нулевой контур, образованный диодами. 12,13.

На интервале „ -t>- конденсаторы дозаряжаются на величину где С4, С вЂ” емкости конденсаторов

4 и 7 соответственно.

Из сравнения выражений (1) и (2) видно, что использование дополнительного конденсатора 7 снижает коммутационные напряжения на элементах схемы. К моменту t схема восстанавливает свое начальное состояние.

Начиная с этого момента времени можно подать импульсы на включение очередных тиристоров.

Использование. изобретения позволяет повысить надежность работы устройства за счет снижения коммутационных напряжений без датчика напряжения на коммутирующем конденсаторе, а также за счет уменьшенного количества управляемых вентилей.

ФоРм Ула из обретения

Тиристорно-конденсаторный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий полууправляемый выпрямительный мост, анодная неуправляемая вентильная группа которого образует первый выходной вывод, а катодная вентильная группа выполнена в виде двух управляемых вентильных секций, выходы которых подключены к разным обкладкам коммутирующего конденсатора и к анодам двух основных тирис.торов, катоды которых объединены, образуя второй выходной вывод, дополнительный конденсатор,одна обкладкакоторого спомощью двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей подключена к разным обкладкам коммутирующего кон1244771

2т 1

1 -ч г 1

v.âс

Ф ия Ю

97иг 2

ôèà 4

Составитель Е. Мельникова

Редактор Н. Швыдкая Техред M.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 3926/57 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 денсатора, отличающийся тем, что, с целью повькпения надежности, в него введена. цепочка из двух последовательно соединенных обратных диодов, подключенная к выходным выводам, к общей точке обратных диодов подключена другая

I

17

12

1ä обкладка дополнительного конденсатора, а один из вентилей в каждой указанной паре, встречно-параллельно соединенных, подключенный анодом к соответствующей катодной секции, выполнен неуправляемым. т