Преобразователь напряжения в ток

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в качестве вторичного источника питания технологических установок постоянного тока для сварки и резки ; металлов, установок для нанесе1 П Ф ния упрочняющих покрытий и пр., а также автоматических установок постоянного стабилизированного тока . Целью изобретения является повьшение КПД и улучшение массогабаритных показателей. Преобразователь содержит инвертор на тиристорах 5, 6 с конденсатором 13, обратными вентилями 7, 8, диодами 15, 16. Нагрузка 17 подключена к .конденсатору 3 через выходной дроссель 14. По нагрузке 17 протекает ток вентилей инвертора в одну сторону при отсутствии выпрямителя. Преобразователь позволяет получить параметрическую стабилизацию выходного стабилизированого тока в диапазоне, рабочих напряжений, ограничение напряжения при росте сопротивления нагрузки сверх номинального, возможность регулировки уровня стабилизированного выходного тока с сохранением качества потребляемой электроэнергии. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. S (Л 2k7 S}L СО QD 00 О 4 N| а Фв к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 Н 02 И 3/315

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 i ) 4152061/24-07 (22) 26.11.86 (46) 23.05.88. Бюл. Ф 19 (71) Уральский политехнический институт им.С.И.Кирова и Институт электродинамики АН УССР (72) В.В.Шипицын, В.И.Лузгин, А.В.Маренин, И.В.Волков, В.Н.Губаревич и В.П.Кабан (53) 621.314.572 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1208996, кл. Н 02 И 3/315, 1983.

Авторское свидетельство СССР

11 - 535695, кл. Н 02 11 7/523, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 657549, кл. Н 02 И 7/523, 1976. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ТОК (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в качестве вторичного источника питания технологических установок.постоянного тока для сварки и резки металлов, установок для нанесе„„SU„„1398044 А 1 ния упрочняющих покрытий и пр., а также автоматических установок постоянного стабилизированного тока. 1(елью изобретения является повьппение КПД и улучшение массогабаритных показателей. Преобразователь содержит инвертор на тиристорах 5, 6 с конденсатором 13, обратными вентилями 7, 8, диодами

15, 16. Нагрузка 17 подключена к конденсатору 3 через выходной дроссель

14. По нагрузке 17 протекает ток вентилей инвертора в одну сторону при отсутствии выпрямителя. Преобразователь позволяет получить параметрическую стабилизацию выходного стабилизированого тока в диапазоне рабочих напряжений, ограничение напряжения при росте сопротивления нагрузки сверх номинального, возможность регу- С лировки уровня стабилизированного . выходного тока с сохранением качества потребляемой электроэнергии. 0 ®

3 з.п. ф-лы, 3 ил. СО

1398044

Изобретение относится к преобразовательной технике и машиностроению и может быть использовано как источник электропитания ряда технологических установок постоянного тока для сварки и резки металлов, установок для нанесения упрочняющих покрытий и т.д., предъявляющих к источнику особые требования.

Цель изобретения — повышение КПД и улучшение массогабаритных пока.зателей.

На фиг. 1-3 представлены варианты схемы преобразователя.

Преобразователь (фиг. 1) содержит дроссели фильтра 1 и 2, соединенные с разделительными конденсаторами 3 и

4, тиристоры 5 и 6 полумостового инвертора с обратными вентилями (диода- 20 ми) 7 и 8, коммутирующий LC-контур, который образован конденсатором 9 и коммутирующими дросселями 10, дополнительные дроссели 11 и 12, соединенные с тиристорами 5 и 6, конденсатор- 25 ный блок, выполненный в виде конденсатора 13, параллельно которому через выходной дроссель 14 подключена нагрузка, дополнительные диоды 15,, 16, согласно-последовательная цепь которых также включена параллельно указанному конденсатору 13, а их общая точка подключена к конденсатору

9, и нагрузку 17.

Конденсаторный блок (фиг.2 и 3) ( состоит из двух конденсаторов 13 и

18 и в установившемся режиме работает следующим образом.

При включении тиристора 5 по кон- " туру 3 — 11 — 5 — 13 — 16 - 9 — 10—

3 протекает высокочастотный синусоидальныи импульс тока. После перехода тока через нуль тиристор 5 выклю- чается, и через встречно-параллельный вентиль 7 по контуру 9 — 15

13 — 7 - 11 — 3 — 10 — 9 протекает следуЮщая полуволна высокочастотного тока. Через время паузы в токе (пау.за может быть равна нулю) включается тиристор 6>и очередной импульс тока 50 протекает по контуру 4 — 10 — 9

15 — 13 — 6 — 12 — 4, после перехода тока через нуль по контуру 9 — 10—

4 — 12 - 8 — 13 — 16 — 9 протекает следующий импульс тока встречно-па- 55 раллельных вентилей., Далее все процессы в интверторе преобразователя повторяются.

Таким образом, при протекании тока как тиристоров, так и встречнопараллельных вентилей конденсатор 13 доэаряжается, а его разряд осуществляется постоянным током через выходной дроссель 14 на нагрузку по контуру 13 — 14 — 17 — 13. Обратное напряжение на тиристорах формируется во время протекания тока через обратные вентили, равно напряжению на конденсаторе 13 и зависит от нагрузки. Так, например, при протекании тока через вентиль 8 обратное напряжение прикладывается к тиристору 6 по контуру

6-8-13-6.

Преобразователь (фиг.2) работает следующим образом.

При отпирании тиристора 5 за счет разряда разделительного конденсатора

3 и переэаряда коммутирующего конденсатора 9 по контуру 3 — 11 — 5 — 13

9 — 10 †. 3 протекает импульс тока, близкий к синусоидальному. После перехода тока через нуль тиристор 5 выключается, и эа счет разряда коммутирующего конденсатора 9 через вентиль 7 по контуру 9 — 18 — 7 — 11

3 . — 10 — 9 протекает следующий импульс тока. Через какое-либо время паузы в токе инвертора включается тиристор 6, по контуру 4 — 10 — 9 - 18—

6 — 12 — 4 протекает очередной импульс тока. После перехода тока через нуль через вентиль 8 ток протекает по контуру 9 — 10 — 4 — 12 - 813 - 9. Далее все процессы в инверторе повторяются.

Таким образом, при протекании тока как тиристоров, так и вентилей 7 и 8 конденсаторы 13 и 18 поочередно заряжаются, а разряд их осуществляется выходным постоянным током через дроссель 14 на нагрузку 17 по контуру 18 - 13 — 14 — 17 — 18. Обратное напряжение на тиристорах формируется во время протекания тока через вентили 7 и 8, равно напряжению на конденсаторах 13 и 18 и зависит от сопротивления нагрузки, Так, например, при протекании тока через вентиль 8 обратное напряжение прикладывается к тиристору 6 по контуру 6 — 8 — 13

18 - 6.

В преобразователе (фиг.3) при отпирании тиристора 5 за счет разряда разделительного конденсатора 3 и пе,1 резаряда коммутирующего конденсатора

9 по контуру 3 — 11 — 5 — 13 — 9

98044

10

20

45 з

13

10 — 3 протекает импульс тока, близкий к синусоидальному. После перехода тока через нуль тиристор 5 выключается, включается вентиль 7, и по контуру 9 — 7 — 11 — 3 — 10 — 9 протекает следующий импульс тока.

Через время паузы (время может быть равно нулю) включается тиристор

6, и по контуру 4 — 10 — 9 — 18 — .612 — 4 протекает импульс тока тиристора.

После перехода тока через нуль при включении вентиля 8 ток протекает по контуру 9 - 10 - 4 - 12 - 8 - 9.

Таким образом, при протекании тока тиристоров конденсаторы 13 и 18 поочередно заряжаются, а разряд их осуществляется выходным посточнным .током на нагрузку по контуру 18

13 — 14 — 17 — 18. Обратное напряжение на тиристорах формируется во время протекания тока через вентили 7 и

8 и равно напряжению на одном из. конденсаторов 13 и 18, т.е. зависит от сопротивления нагрузки. Так, например, при протекании тока через вентиль 8 обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 18, прикладывается к тиристору 6 по контуру 6 - 8 - 18 - 6.

Величина обратного напряжения. на тиристорах при увеличении сопротивления нагрузки, т.е. при увеличении отдаваемой преобразователем мощности, растет. При использовании в качестве источника питания трехфазного выпрямителя, питаемого линейным напряжением 380 В, наибольшее возможное напряжение на нагрузке, равное обратному напряжению на тиристорах, составляет 450-480 В, что позволяет значительно повысить коммутационную устойчивость преобразователя в целом . за счет надежного восстановления управляемости тиристоров. Следствием этого является возможность работы инвертора преобразователя на более высокой частоте, что позволяет уменьшить массогабаритные показатели коммутирующего, контура и преобразователя в целом.

Жесткость внешней .характеристики, или высокая стабилизация выходного постоянного тока, обеспечивается за счет параметрических свойств схемы инвертора с обратными вентилями и сохраняется в широком диапазоне частот инвертирования преобразователя.

Это позволяет осуществлять глубокое регулирование выходного стабилизированного тока путем изменения частоты инвертирования преобразователя. Так как для регулировки выходного тока не требуется изменять угол управления входного трехфазного выпрямителя, то это позволяет эксплуатировать предлагаемый преобразователь с относительно высокими качественными пока-. зателями потребляемой электроэнергии.

Напряжение на нагрузке при увеличении сопротивления последней растет лишь до величины, равной напряжению источника питания преобразователя.

Дальнейшее увеличение напряжения на нагрузке невозможно, так как тиристоры инвертора прекращают коммутацию электроэнергии. Это происходит вследствие того, что прямое напряжение на тиристоре, необходимое для отпирания последнего, с ростом сопротивления нагрузки уменьшается и становится равным нулю при напряжении на нагрузке, равном напряжению источника питания преобразователя. При уменьшении сопротивления нагрузки процесс коммутации тиристоров восстанавливается.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения в ток, содержащий последовательный резонансный инвертор, выполненный в виде тиристорного полумоста с коммутирующим ЬС-контуром, подключенным к общей точке двух последовательно соединенных разделительных конденсаторов, подключенных к входным выводам через фильтровые дроссели, а к тиристорам полумоста — через дополнительные дроссели, а также обратные вентили, соединенные одними разноименными электродами с точками соединения тиристоров с дополнительными дросселями, и цепь нагрузки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения КПД, улучшения массогабаритных показателей, он снабжен выходным дросселем и стабилизирующим конденсаторным блоком, включенным между тиристорами полумоста и соединенным

55 с другими разноименными элек;родами обратных вентилей и LC-контуром, а цепь нагрузки через входной дроссель подключена параллельно указанному конденсаторному блоку.

1398044

2. Преобразователь по и.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что стабилизирующий конденсаторный блок выпол-. нен в виде одного конденсатора, зашунтированного совместно с каждым из тиристоров соответствующим обратным вентилем, причем параллельно конденсатору подключены два согласнопоследовательно соединенных введенных дополнительных диода, общая точка которых подключена к LC-контуру.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что стабилизирующий конденсаторный блок выполнен в виде двух последовательно. соединенных конденсаторов, зашунтированHblx совместно с каждым из тнристоров соответствующим обратным вентилем и подключенных общей точкой к LC-контуP f4

4. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что стабилизирующий конденсаторный блок выполнен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка которых соединена с LC-контуром и упомянутыми другими электродами об" ратных вентилей.

1398044

Составитель И.Жеребина

Редактор Н.Яцола Техред М.Дндык Корректор Н.Король

Заказ 2275/54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

I Ч

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