Преобразователь постоянного тока в постоянный

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в качестве источника электропитания технологических установок для плазменной и электронно-лучевой резки,, а также автоматических сварочных технологий . Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и повьшение жесткости внешней характеристики . Устр-во содержит мост на тиристорах 3-6, К диодам 14-, 15 вьшрямителя подключена нагрузка 18 через конденсатор 16 и дроссель 17 фильтра. Ограничивающий диод 19 соединен с диодом 15 и разделительным конденсатором 2. При узеличении сопротивления нагрузки 18 вплоть до бесконечности напряжение на конденсаторе 16 не изменяется за счет включения диода 19, который при протекании тока тиристора подключает параллельно конденсатору 2 конденсатор 16. 2 ил. S I л(К-в:; %вгы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

lklLF 1".4> C. y Ar..- г

I 13,,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ, СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

Ь Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4043803/24-07 (22) 27,03.86 (46) 15.08.88. Бюл. Ф 30 (71) Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова и Институт электродинамики АН УССР (72) В.В.Шипицын, В.И.Лузгин, А,А,Новикон, А.В.Иаренин, И.В.Волков, В.Н.Губаревич и В.П.Кабан (53) 621.3 14.572(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1083309 кл. Н 02 И 3/ 13, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 535695, кл. H 02 M 7/523, 1973.

Авторское снидетельство СССР

Ф 1086519, кл. Н 02 М 3/3 15, 1982, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ (57) Изобретение относится к преобраI зовательной технике и м.б. использовано в качестве источника электропитания технологических установок для плазменной и электронно-лучевой резки а также автоматических сварочных технологий, Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и повышение жесткости внешней характеристики. Устр-во содержит мост на тиристорах 3-6. К диодам 14:, 15 выпрямителя псдключена нагрузка 18 через конденсатор 16 и дроссель 17 фильтра. Ограничивающий диоц 19 с.îåдинен с диодом 15 и разделительным конденсатором 2. При увеличении сопротивления нагрузки 18 вплоть до бесконечности напряжение на конденсаторе 16 не изменяется за счет включения диода 19, который при протекании тока тиристора подключает параллельно конденсатору 2 конденсатор 16. 2 ил, 1417131

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использована как источник питания для ряда технологических установок (например, установок. для сварки и резки метал- .

5 лов), Для устойчивой работы технологических устройств подобного рода источник питания должен обладать определенными свойствами, Внешняя характеристика такого источника должна быть близкой к характеристике источника тока с ограничением роста выходнаго напряжения, а величина стабилизира". ванного выходного тока должна регулироваться в больших пределах для осуществления согласования и управления техпрацессом, Важнейшим требованием техники безопасности к источникам питания установок для сварочных технологий является обязательное заземление обрабатываемой заготовки, что эквивалентно за.землению одного из выводов для подключения нагрузки 25 рассматриваемого источника.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повышение жесткости внешней характеристики.

На фиг, 1 и фиг. 2 изображены варианты схемы преобразователя постоянного тока в постоянный.

Устройство содержит драссель 1 фильтра, через который разделительный конденсатор 2 подключен к выводам источника питания, мост на тиристарах

3-6 са встречно-параллельными вентилями 7-10, к диагонали переменного тока которого подключены коммутирующий конденсатор 11 и первый коммути- 4 рующий драссель 12, второй коммутирующий дроссель 13, через который тиристорный мост подключен к общей тачке полумаставого выпрямителя на диодах 14 и 15, конденсатора 16 и дросселя 17 фильтра нагрузки 18, ограничивающий диод 19, включенный между положительными выводами постоянного тока полумостовога выпрямителя и тиристорнога моста.

Схема ггреабразавателя постоянного тока в постоянный (фиг, 1) работает следующим образом.

При отпирании тиристоров 3 и 6 па контуру 2-3-12-11-6-13-14-2 протекает

У ( импульс тока, близкий по форме к синусоидальнаму. После перехода тока через нуль включаются встречна-па— раллепьные вентили 7 и 10 и па контуру 11 — 12-7-2-15-16-13 — 10-11 протекает импульс абратнага тока, При этом конденсатор 11 частично разряжается, а конденсатор 16 подзаряжается, B результате чего ега разряд осуществляется выходным постоянным токам по контуру 16-17-18-16, 3а счет протекания тока по встречно-параллельным вентилям 7 и 10 на выключившихся тиристарах 6 и 3 формируется обратное напряжение, равное по величине падению напряжения на диодах (вентилях) 7и

10 в прямом направлении, Так как длительность импульса тока встречно-параллельных вентилей не зависит ат сапротивления нагрузки, та и вре«я, предоставляемое схе«ай тиристара« для восстановления управляемости, не является функцией сопротивления нагрузки, При увеличении сопротивления нагрузки 18 напряжение на конденсаторе

16 возрастает, а на разделительном конденсаторе падает, в результате чего при равенстве напряжений на этих конденсаторах образуется дополнительный контур разряда конденсатора 16. При дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки 18 (вплоть до бесконечности) напряжение на конденсаторе 16 не иэ«еняется за счет включения ограничивающегося диода

19, который при протекании тока. ти- ристоров подключает параллельно разделительному конденсатору 2 конденсатор 16, ограничивая тем самым напряжение на нагрузке. Таким образом, при отпирании тиристоров 5 и 6 при равенстве напряжений конденсаторов 2 и 16 ток протекает по контуру

14-2

13 — — 5 — 11 — 12 — 4 -13,.

" 16-19 . частично разряжая конденсатор 16, уменьшая тем самым напряжение на нагруэке.

Максимальный уровень напряжения на нагрузке, равный 0,66 напряжения питания определяется из следующих соображений.

В среднем за период частоты управления тиристорами падение напряжения на дросселе 1 равно нулю, так как по нему протекает постоянный входной ток. Это означает, чта средн"-å .эа период напряжение на зывацах IIастаян141 131 ного тока тиристорного моста со встречно-параллельными вентилями равно напряжению источника питания, За время протекания тока тиристоров к укаS занным выводам прикладывается напряжение разделительного конденсатора

2, а за время протекания тока встречно-параллельных вентилей к тем же выводам прикладывается сумма напряже- ip ний разделительного конденсатора 2 и конденсатора 16.

Благодаря рекуперации энергии, запасенной в коммутирующем контуре, посрецством встречно-параллельных вентилей обратно в разделительный конденсатор, в схеме сохраняется жесткость внешней токовой характеристики в широком диапазоне частот. Указанное свойство схемы позволяет осуществ-2р лять глубокое регулирование величины выходного тока за счет изменения частоты управления тиристорами при неизменной жесткости внешней характеристики, которая обеспечивается парамет- 25 рической стабилизацией. Этим обеспечивается способность схемы работать на целый ряд установок резки и плавки металлов, требующих для нормального протекания техпроцесса различных 30 величин выходного стабилизированного постоянного тока.

При опрокидывании одного из плеч тиристорного моста аварийный ток разряда разделительного конденсатора

2 протекает по контуру 2-3-4-13-14-2, минуя нагрузку, Амплитуда ограничена величиной индуктивности второго коммутирующего дросселя 13. Аварийный ток выпрямителя развивается (в основ- 40 ном за счет магнитной энергии, накопленной полем дросселя 1) по контуру

"+" — 1 — 3 — 4 — 1 3 — "-" — "+".

Р

45 также минуя нагрузку и ограничен дросселем 13. Это означает, что при выходе тиристоров из строя либо опрокидывании плеч моста ток нагрузки естественным образом спадает до нуля и напряжение на нагрузке не появляется, что позволяет избежать брака во время обработки деталей.

Одним из важных качеств схемы является то, что она позволяет за,землять один из выводов нагрузки при питании от трехфазной сети (50 Гц) при отсутствии развязывающего трансформатора, если в качестве источника питания использс вать схему нуленс гo выпрямителя (ВН) на трех вентилях.

При этом отрицательный вывод для подключения нагрузки физически не может быть отключен от заземленной точки ° При отсоединении цепи нагрузки от глухозаземленной нейтрали на положительном выводе сохраняется напряжение 190-210 В при нормальной работе тиристоров моста. Аварийное отсоединение глухозаземленнсй нейтрали от схемы эквивалентно отклю чению напряжения питания источника и ток нагрузки спадает обычным образом. Схема питания источника постоянного стабилизированного тока от сеги трехфазного напряжения посредством нулевого выпрямителя (ВН) показана на фиг. 1.

Возможна схема источника постоянного стабилизированного тока, в которой заземляется не отрицательный, а положительный вывод нагоузки, что также необходимо при обработке деталей в определенных газбвых средах посредством дуги постоянного тока.

Указанная схема совместно с нулевым выпрямителем (ВН) в случае питания от трехфазного напряжения изображена на фиг, 2, причем обозначения на фиг. 2 те же, что и на фиг, i. Работа схем, изображенных на фиг. 1 и фиг. 2,идентична.

Таким образом, в преобразователе постоянного тока в постоянный„ используемом как источник постоянного тока, имеющем внешнюю токовую характеристику в диапазоне рабочих сопротивлений нагрузки и характеристику источника напряжения при значительном росте сопротивления нагрузки позво9

I ляющем получать жесткую внешнюю токовую характеристику с возможностью регулирования уровня выходного тока в широком диапазоне, выполняется требование обязательного заземления одного из выводов нагрузки при отсутствии развяэывающего трансформатора, значительно ухудшающего весогабаритные показатели реального промышленного образца источника, Формула и з о б р е т е н и я

Преобразователь постоянного тока в постоянный, содержащий подключенные к положительному входному выводу через дроссель фильтра разделительный I 41 7131

Составитель И. Жеребина

Техред Л.Олийнык КорректорС. Шекмар

Редактор А. Ревин

Заказ ч075/5ч Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, ч/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г, Ужгород, ул. Проектная., конденсатор и тиристорный мост со встречно-параллельными вентилями, в диагонали переменного тока которого последовательно включены первый коммутирующий дроссель и коммутирующий конденсатор, второй коммутирующий дроссель включен последовательно с тиристорным мостом, а параллельно цепи нагрузки подключейы два согласно включенных диода выпрямителя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения жесткости внешней характеристики, он снабжен ограничивающим диодом, конденсатором фильтра и сглаживающим дросселем, включенным последовательно с цепью нагрузки, 5 средняя точка диодов выпрямителя соединена с разделительным конденсатором, конденсатор фильтра включен параллельно цепи нагрузки и выпрямителю, положительный вывод которого через дополнительный диод соединен с положительным входным выводом, а отрицательный вывод соединен с отрицательным входным выводом и через второй коммутирующий дроссель — с выводом постоянного тока тиристорного моста.