Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и предназначено для использования в системах электропитания для электротехнологии. Цель изобретения - обеспечение регулирования выходного напряжения при постоянстве частоты работы. В преобразователе среднее значение выходного напряжения можно регулировать с помощью регулирования интервала времени подачи импульсов управления на дополнительные тиристоры 8, 9 относительно включения основных тиристоров 5, 6 и тиристоров в группах 2, 3.Коммутирующий конденсатор 4 ускоренно перезаряжается, скорость его перезаряда зависит от величины индуктивности коммутирующего дросселя 12. Преобразователь позволяет наряду с частотно-импульсным регулированием напряжения на нагрузке реализовать пшротно-импуЛьсное регулирование либо осуществлять комбинацию указанных способов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 M 7/155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3933483/24-07 (22) 25.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. У 2 (71).Московский энергетический институт (72) О.Г. Булатов, Н.Н. Петросян, В.Д. Поляков и В.А. Шитов (53) 621.314.632(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 548930, кл. Н 02 М 7/155, 1975.

Булатов О.Г., Фраткина М.Л. и Ца.ренко А.И. Исследование режимов рабо.ты преобразователя с емкостным компенсирующим устройством на входе. В сб..Труды Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской .Революции энергетического института, вып. 461, 1980 с. 6-13. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразоваÄÄSUÄÄ1283913 А1 тельной технике, и предназначено для использования в системах электропитания для электротехнологии. Цель изобретения — обеспечение регулирования выходного напряжения при постоянстве частоты работы. В преобразователе среднее значение выходного напряжения можно регулировать с по" мощью регулирования интервала времени подачи импульсов управления на дополнительные тиристоры 8, 9 относиI тельно включения основных тиристоров

5, 6 и тиристоров в группах 2, 3.Коммутирующий конденсатор 4 ускоренно перезаряжается, скорость его перезаряда зависит от величины индукФ тивности коммутирующего дросселя ф

12. Преобразователь позволяет наряду с частотно-импульсным регулированием напряжения на нагрузке реали- С эовать широтно-импульсное регулирование либо осуществлять крмбинацию указанных способов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1283913

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова: тельной технике и предназначено для использования в системах электропитания с характеристиками источника тока, и может быть использовано в электротехнологии.

Цель изобретения — обеспечение регулирования выходного напряжения при постоянстве частоты работы.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема первой модификации преобразователя; на фиг. 2 — принципиальная схема второй модификации преобразователя; на фиг. 3,4 — эквивалентная схема и временные диаграммы, . ° оясняющие работу преобразователя; на фиг. 5 — регулировочные характеристики преобразователя первой модификации; на фиг. 6 — блок-схема системы управления преобразователем.

Преобразователь (фиг. 1) включает в себя мостовой выпрямитель с двумя группами вентилей — управляемой,i и не управляемой 2, а также третью управляемую вентильную группу 3. Все вентильные группы подключены к входным выводам А,В,С (фазы сети).

Коммутирующий конденсатор 4 включен между общими точками групп 2 и 3.

Общая точка группы 1 образует первый выходной вывод, второй выходной вывод образован объединенными одноименными выводами основных коммутирующих тиристоров 5 и 6, другие выводы которых подключены к разкоименным выводам групп 2 и 3. Обратный диод 7 включен между выходными выводамй. Аноды дополнительных тиристоров 8 и 9 объединены, а их катоды присоединены к разным обкладкам конденсатора 4. Катоды дополнительных диодов 10 и 11 объединены, а их аноды подключены к общим точкам групп 2 и 3.

Коммутирующий дроссель 12 включен между катодами диодов 10 и 11 анодами тиристоров 8 и 9. Преобразователь содержит также блок управления (фиг.6) .

Группа 1 содержит диоды 13, 14 и 15; группа 2 содержит тиристоры 16, 17 и 18, группа 3 содержит тиристоры

19, 20 и 21.

Преобразователь (фиг. 2) дополнительно содержит анодную группу 22 и катодную группу 23. Группа 22 выполнена на тиристорах 24, 25 и 26; группа 23 — на тиристорах 27, 28. и 29.

Разобщенные электроды групп 22 и 23 подключены к входным выводам А,В,С, общая точка группы 22 подключена к анодам тиристоров 8 и 9, общая точка группы 23 подключена к катодам диодов

5 10 11

1la фиг. 1-6 введены обозначения:

U — напряжение на коммутирующем конденсаторе 4; i — ток в коммутирующем дросселе 12; U — выходное на10 пряжение преобразователя; U — среднее значение выходного напряжения;

I — сглаженный - îê нагрузки;,Uz линейное напряжение сети; — коэффициент регулирования выходного напряжения; — относительная проводимость LC контура; Π— угол задержки между моментами подачи импульса управления на основные и дополнительные тиристоры в преобразователе первой модификации, Блок-схема системь» управления, представленная на фиг. 6, содержит задающий генератор (ЗГ) 30, выход

25 которого подключен ко входу распределителя 31 импульсов и входу блока

32 задержки, выходы которых подключены ко входам формирователей (Ф1-Ф4)

33-36, с вл»хода которых подаются им-, пульсы управления на тиристоры 5,6, 30 8 и 9 и тиристоры групп 2 и 3. Входы формирователей 37, 38 соединены с выходом схемы 39 сравнения и выхо. дом распределителя 31. С выхода формирователей 37 и 38 импульсы управ35 ления подаются на тиристоры вентильных групп 22 и 23.

Работа преобразователя по фиг. 1 осуществляется следующим образом.

Пусть к моменту t напряжение фа40 зы А наиболее положительное, а напряжение фазы С наиболее отрицательное, начальное напряжение на конденсаторе таково, что /»» / = Uä = U (полярность на фиг. 3 показана без

45 скобок). В момент t (см. фиг. 4, сплош. линиями) подаются одновременно импульсы управления на тиристоры анодной группы 3, тиристор 21 и 5.

До момента ток нагрузки I< замыкался по нулевому контуру через обратный диод 7. Отпирается диод 13 катодной группы 1, тиристор 21 анодной группы 3 и коммутирующий тиристор 5. Ток нагрузки с момента

55 мгновенно переходит с нулевого контура на контур: фаза А — диод 13 — тиристор 5 — конденсатор 4 — тиристор

21 — фаза С. При этом конденсатор 4

3 1283913 4 начинает перезаряжаться полным током электромагнитные процессы в преобнагрузки I . В момент времени t (см. разователе повторяются аналогично фиг. 4), пока полярность на коммути- описанным полупериодам. рующем конденсаторе не сменилась, Как видно из фиг. 4 среднее энаподаются импульсы управления на до- чение выходного напряжения U можполнительный тиристор 8, вследствие но регулировать с помощью регулирочего отпирается тиристор 8 и допол- вания интервалов времени нительный диод 11, и по образованно- т.е. с помощью регулирования интерму контуру (см. фиг. 3): конденсатор вала времени подачи импульсов управ4 — диод 11 — коммутирующий дроссель fð ления на дополнительные тиристоры

12 — тиристор 8 — конденсатор 4, ком- 8, 9 относительно включения основмутирующий конденсатор 4 ускоренно ных тиристоров 5, 6 и тиристоров в перезаряжается со значения U (t ) до группах 2, 3. значения U (t ) = -U< (t< ), причем Работа преобразователя по фиг. 2 скорость перезаряда зависит от вели- 15 несколько отличается от работы преобчины индуктивности дросселя 12 L». разователя по фиг. 1. Временные диаВ момент времени t ток в коммутирую- граммы, поясняющие принцип работы щем дросселе становится равным нулю преобразователя второй модификации, (см. фиг. 4), вследствие чего тирис- показаны на фиг. 4 пунктиром. тор 8 и диод 11 запираются, ток кон- 20 Допустим, до момента ток наденсатора 4 снова становится равным грузки замыкался в нулевом контуре току нагрузки I< и конденсатор 4 ли- через обратный диод 7, коммутируюнейно дозаряжается до величины ли- щий конденсатор 4 заряжен до линейиейного напряжения U = U . В момент ного напряжения сети полярностью, тиристоры 5, 21 и диод 13 запира- 25 укаэанной на фиг. 3 без скобок. В ются и ток нагрузки переходит в ну- момент t подаются импульсы управ.левой контур через обратный диод 7. ления на дополнительный тиристор 8, В момент t подаются очередные им- вследствие чего этот тиристор отпипульсы управления на тиристор 18 рается и образуется контур перезаанодной группы 2 и на тиристор 6.0т- 30 ряда коммутирующего конденсатора: пирается диод 13 катодной группы 1, конденсатор 4 — диод 11 — коммутирутиристор 18 анодной группы 2 и ти- ющий дроссель 12 — тиристор 8 — конристор 6. Ток нагрузки мгновенно денсатор 4. По указанному контуру переходит с нулевого контура на кон- коммутирующий конденсатор начинает тур: фаза А — диод 13 — тиристор 6 — колебательно перезаряжаться, ток конденсатор 4 — тиристор 18 — фаза С. нагрузки пока находится в нулевом

С момента t конденсатор 4 по ука- контуре. В момент t>, пока напряжезанному контуру линейно перезаряжает- ние на конденсаторе не сменило пося полным током нагрузки. В момент лярность, подаются импульсы управлепока на конденсаторе не смени- 40 ния на тиристор 5 и на тиристор 21. ,лась полярность напряжения, подается анодной группы 3. В результате эти импульс управления на тиристор 9.0б- тиристоры отпираются и ток нагрузки разуется дополнительный контур пе- с нулевого контура мгновенно перерезаряда конденсатора 4: конденса- ходит на контур: фаза А — диод t3 тор А — диод 10 — коммутирующий дрос- тиристор 5 — конденсатор 4 — тиристор сель 12 — тиристор 9 — конденсатор 4. 21 — фаза С, т.е. помимо вышеукаэанПо указанному контуру конденсатор 4 ного контура, образуется основной форсированно перезаряжается со зна- контур перезаряда конденсатора,причения Б () до значения Б (Г ),при- чем ток через коммутирующий конденчем U4 (t ) = -U (1: ). В момент >< сатор больше, чем ток нагрузки. Этим

6 ток дросселя становится равным нулю, и объясняется более крутой фронт пеи с этого момента тиристор 9 и диод резаряда конденсатора (см.фиг. 4

10 запираются. С момента t< кондея- напряж. V< пунктиром) на интервале сатор 4 продолжает линейно дозаря- времени t — . В момент t, как жаться полным током нагрузки до иа- только койденсатор перезаряжается пряжения U . В момент t ток нагруэ- до линейного напряжения сети, подают" ки переходит в нулевой контур через ся импульсы управления на тиристоры обратный диод 7, а тиристоры 6, 18 24 и 29, в результате эти тиристоры и диод 13 запираются ° В дальнейшем отпираются, а тиристоры 5, 8, 21 и

83913

Формула изобретения

20 где

5 12 диоды 11, 13 запираются. Ток нагрузки переходит в нулевой контур, а ток дросселя переходит в контур: фаза С вЂ” тиристор 29 — коммутирующий дроссель 12 — тиристор 24 — фаза А.

По образовавшемуся контуру ток дросселя уменьшается до нуля, протекая навстречу ЭДС сети, т.е. с момента в преобразователе осуществляется режим рекуперации, что является расширением функциональных возможностей преобразователя. Выходное напряжение можно регулировать, регулируя интервал времени между моментами подачи импульсов управления на тиристор 8 или 9 в зависимости от полярности напряжения на конденсаторе, на основных тиристорах 5, б и тиристорах групп 2, 3 (см. фиг. 4 пунктиром). С момента „ процессы в преобразователе повторяются аналогично предыдущему полупериоду.

Для управления преобразователем используется система управления,приведенная на фиг. 6.

Допустим, что ток нагрузки идеально сглажен, вентили — идеальные ключи, линейное напряжение стали в интервалах коммутаций остается постоянным, можно получить следующее выражение для преобразователя по фиг. 1: — — (0 +arccos

Цц ср

Пл — коэффициент регулирования выходного напряжения

Й„ /с, — относительная проводи0„/1а масть ЬС контура;

g — =„— — угол задержки между моментами подачи импульсов управления на дополнительные тиристоры и на основные тиристоры преоб разователя.

На фиг. 5 приведены регулировочны характеристики М = f(О ) при разных

Ъ значениях . Выходное напряжение в преобразователе можно регулировать в диапазоне (О-80X) при постоянстве частоты работы преобразователя. е

Таким образом, преобразователь позволяет наряду с частотно-импульсным регулированием напряжения на нагрузке реализовать широтно-импульсное регулирование либо осуществлять комбинацию указанных способов регулиро25

6 вания, что позволяет расширить диапазон регулирования напряжения на нагрузке, уменьшить габариты выходного фильтра.

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное„ содержащий мостовой выпрямитель с двумя группами вентилей — управляемой и неуправляемой, а также третью управляемую вентильную группу, при этом все указанные группы подключены к входным выводам, общая точка неуправляемой вентильной группы образует первый выходной вывод, коммутирующий конденсатор, включенный между общими точками управляемых вентильных групп, два основных коммутирующих тиристора, одноименные выводы которых объединены и образуют второй выходной вывод, а каждый из свободных выводов подключен к разноименному выводу соответствующей управляемой вентильной группы, обратный диод, включенный между выходными выводами,и блок управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения регулирования выходного напряжения при постоянстве частоты работы, в него введены два дополнительных тиристора, два дополнительньгх диода и коммутирующий дроссель, причем аноды дополнительных тиристоров объединены, а катоды присоединены к разным обкладкам коммутирующего конденсатора, катоды дополнительных диодов объединены, аноды подключены к общим точкам соответствующих управляемых вентильных групп, коммутирующий дроссель включен между катодами дополнительных диодов и анодами дополнительных тиристоров, а в блок управления введены средства для задержки включения дополнительных тиристоров относительно основных.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены анодная и катодная группы вентилей, при этом разобщенные электроды этих групп подключены к входным выводам, общая точка анодной группы подключена к катодам дополнительных тиристоров, а общая точка катодной группы подключена к катодам дополнительных диодов.

1283913

Ow (и) 1

ГIУ) (zi13

5 д

Ю

У

ro и

1283913 фие. b ио биЯ фее. б

Составитель Е.Мельникова

Редактор А. Долинич Техред В.Кадар Корр ек тор Л. Пилипенко

Заказ 7455/55 Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г..ужгород, ул. Проектная, 4