Импульсный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования в широких пределах напряжения на нагрузке различного характера, изменяющейся в широких пределах вплоть до короткого замыкания. Цель изобретения - . уменьшение потерь энергии и расширение диапазона регулирования выходного напряжения. Преобразователь содержит включенные последовательно в цепь источника питания постоянного о напряжения тиристорный мост, дроссель 6 и цепь нагрузки 7. В диагональ переменного тока тиристорного с € (Л с т : Kj :л ;О ..J Фиг1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 ()9) SU(iI) (дц 4 Н 02 M 3/135

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:Ф ь„

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ .СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4001415/24-07 (22) 02.01.86 (46) 15.06.87. Бюл. Р 22 .(71) Московский энергетический институт и Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский

Ф технологический институт электротермического оборудования (72) О.Г.Булатов, B.Ñ.Èâàíoâ, В.Д.Поляков, 10.А.Силантьев, А.И.Царенко, А.Т.Мдзинаришвили и В.С.Хвостов (53) 621.314.1 (088.8) (56) Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. Энергия, 1974, с.256.

Авторское свидетельство СССР

У 1064389, кл. Н 02 М 3/135, 1982. (54) ИМПУЛЬСНО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОС-:

ТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования в широких пределах напряжения на нагрузке различного характера, изменяющейся в широких пределах вплоть до короткого замыкания. Цель изобретения— уменьшение потерь энергии и расширение диапазона регулирования выходного напряжения. Преобразователь содержит включенные последовательно в цепь источника питания постоянного напряжения тиристорный мост, дроссель 6 и цепь нагрузки 7. В диагональ переменного тока тиристорного

131 моста включен конденсатор 5. Одна обкладка конденсатора 5 через тиристор 9 подключена к общей точке соединения дросселя 6 и нагрузки 7. Другая обкладка конденсатора 5 подключена к той же общей точке через тиристор 10. Тиристоры 9, 10 подключены к указанным обкладкам конденсатора 5 электродами, одноименными с электродами тиристоров моста, соединяющих обкладки конденсатора с источником питания. Нагрузка 7 и цепь из последовательно соединенных дросселя 6 и нагрузки 7 зашунтирова7590 ны соответственно обратными вентилями 11 и 8. Введение тиристоров 9, 10 и укаэанное соединение элементов преобразователя позволяют испольэовать минимальное число последовательно включенных вентилей в цепи источник питания — нагрузка, а также регулировать величину выходного напряжения изменением величины и . знака интервала задержки управления вентилями. Регулирование напряжения на нагрузке соответствует широтноимпульсному способу. Этим достигается поставленная цель. 3 ил. Изобретение относится к электротехнике и может бьггь использовано для регулирования в широких пределах напряжений на нагрузке различного характера, изменяющейся в широких 5 пределах вплоть до короткого замыкания.

Цель изобретения — уменьшение потерь энергии и расширение диапазона регулирования выходного напряже10 ния.

На фиг.l представлена принципи— альная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы работы при различных диапазонах

15 регулирования напряжения на нагрузке.

Преобразователь (фиг.1) содержит тиристорный мост с тиристорами 1

4 и конденсатором 5 в его диагонали, дроссель 6 и нагрузку 7, шунтированные обратным вентилем 8,,цва тиристора 9 и 10 и дополнительный обратный вентиль 11, шунтирующий нагрузку 7.

На фиг.2 и 3 приняты следующие обозначения: U — напряжение питания;

Г„, 1„ — напряжение и ток нагрузки; — напряжение и ток конденсатора 5; i, i — импульсы токов на тиристорах 9 и 10; >- ч, 1 т з - 10

4 э 1 1 ь 1 1 4> j-g(g импульсы управления на тиристорах 1, 2, 3, 4, 9 и 10 соответственно. На фиг.2 и — моменты времени первого такта работы устройства; период Т, включанмций моменты t,а время второго такта работы устройства; t „ — пауза между двумя тактами.

2

На фиг. l t Е,,, — моменты времени первого такта работы устроиства t4 с Г tg мо менты времени второго такта работы устройства, составляющие период Т; — пауза между двумя тактами работы устройства.

Алгоритмы управления тиристорами преобразователя и, соответственно, процессы в схеме различны при малых напряжениях на нагрузке и при больших, близких к напряжению питания.

Работа преобразователя в диапазоне малых напряжений (фиг.2), Рассмотрим процессы в схеме с момента. отпирания тиристоров 2 и 9. До этого момента конденсатор 5 заряжен до напряжения Н, равного напряжению U источника питания, с полярностью, указанной на фиг.l в скоб-. ках, ток нагрузки замыкается по цепи: дроссель 6 — нагрузка 7 — вентиль 8. Начиная с момента t конденсатор 5 перезаряжается по контуру: тиристор 2 — дроссель 6 — тиристор

9 — конденсатор 5. При этом на дросселе 6 возникает напряжение„ полярность которого указана на фиг.l, вентиль 8 запирается, а ток нагрузки замыкается через вентиль 11. На этом интервале ток в дросселе 6 превышает ток нагрузки. В момент отпирается тиристор 1, к нагрузке прикладывается напряжение U„, равное напряжению U, вентиль ll запирается и ток нагрузки начинает возрастать. В момент t ток через тиристор

1317590

9 i спадает до нуля, а конденсатор

5 переэаряжается до напряжения источника питания с полярностью, показанной на фиг.1 без скобок, отпирается вентиль 8 и ток нагрузки замыкается в контуре: дроссель 6 — нагрузка 7 вентиль 8. Напряжение на нагрузке на интервале t - t зависит от соот1 2 ношения индуктивности нагрузки и индуктивность дросселя 6. Если ин- 10 дуктивность дросселя 6 много меньше индуктивности нагрузки, то напряжение на нагрузке близко к нулю. В мо. мент t> включаются тиристоры 3 и 10 и начинается второй такт работы схемы (интервал t>- t6), процессы на котором полностью аналогичны процессам на первом такте. Начиная с момента t< окончания второго такта процессы в схеме повторяются. Изменяя дли- 20 тельность интервала задержки t - С» на первом и t - tz На втором такте, можно регулировать длительность импульса напряжения на нагрузке, а следовательно, величину среднего значения напряжения. Максимальное напряжение в этом диапазоне достигается при интервале задержки, равном нулю.

Для дальнейшего увеличения напряжения на нагрузке необходимо изменить алгоритм управления тиристорами.

Работа преобразователя в диапазоне больших напряжений (фиг.3) . Рассмотрим процессы в схеме с момента отпирания тиристоров 1 и 2. До этого момента конденсатор 5 заряжен до напряжения питания с полярностью, показанной на фиг.! в скобках, а ток нагрузки замыкается по цепи: дрос- 40 сель 6 — нагрузка 7 — вентиль 8. В момент t включаются тиристоры 1 и

2 и конденсатор 5 начинает перезаряжаться по контуру: тиристор 1 конденсатор 5 — тиристор 2 — дрос- 45 сель 6 — нагрузка 7 — источник питания U. При этом вентиль 8 запирается, а к нагрузке прикладывается импульс напряжения, амплитуда которого равна удвоенному напряжению питания. В момент t включается тиристор 9 и образуется контур перезаряда конденсатора 5: конденсатор 5 — тиристор

2 — дроссель 6 — тиристор 9. При этом напряжение на нагрузке скачком снижается до напряжения питания.

В момент t ток через тиристор 9 прекращается и конденсатор 5 вновь перезаряжается только током нагрузки. После его переэаряда до напряжения источника питания со знаками, указанными на фиг.1 без скобок, в момент t> отпирается вентиль 8 и ток в нагрузке замыкается в контуре: дроссель 6 — нагрузка 7 — вентиль 8.

В момент t< включаются тиристоры 3 и 4 и начинается второй такт работы преобразователя (интервал t - t»»), процессы на котором аналогичны процессам на интервале t, — t первого такта. Второй такт оканчивается в момент te и начиная с этого момен-, та процессы в схеме повторяются.

Таким образом, выходное напряжение можно регулировать, изменяя величину и знак интервала задержки. При этом изменяются форма импульсов напряжения на нагрузке, их ширина и площадь при постоянной длительности такта, что соответствует широтно-импульсному регулированию. Минимальное напряжение в преобразователе обеспечивается при одновременном включении трех тиристоров в каялом такте, максимальное — при работе без включения тиристоров 9 и 10.

Отсутствие в преобразователе в цепи передачи мощности в нагрузку вентиля, включенного в прямом направлении, позволяет снизить потери энергии.

Формула изобретения

Импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в цепь питания постоянного тока тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, дроссель и цепь нагрузки, шунтированную обратным вентилем, дополнительный обратный вентиль, шунтирующий последовательно соединенные указанные дроссель и цепь нагрузки, а также тиристор, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии и расширения диапазона регулирования выходного напряжения, в него дополнительно введен второй тиристор и общая точка соединения дросселя с цепью нагрузки через первый тиристор соединена с одной обкладкой конденсатора тиристорного моста, а через второй тиристор — с другой обкладкой этого же конденсатора, причем указанные тиристоры подключены к сооТ ветствующим обкладкам конденсатора

5 1317590 6 электродами, одноименными с злект- обкладки конденсатора с источником родами тиристоров моста, соединяющих .литани .

Составитель Л.Устинкина

Редактор А.Огар Техреду.Ходанич Корректор М.немчик

Заказ 2430/51 Тираж 660 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