Преобразователь постоянного напряжения в переменное

 

Использование: в преобразовательной технике, в частности на электроподвижном составе. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой элемент, две последовательные цепочки, состоящие каждая из тиристора и конденсатора, между точками соединения которых включена цепь нагрузки. На входе устройства включен дроссель. В устройстве обеспечивается перезаряд конденсаторов через нагрузку при выключенных тиристорах и исключается обратный колебательный перезаряд через дроссель и источник питания. 1 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, на электрическом подвижном составе.

Известно устройство для регулирования напряжения, содержащее последовательно соединенные зарядный тиристор, зарядный реактор и перезарядный тиристор, которые включены между положительной и отрицательной клеммами источника питания, последовательно соединенные перезарядный реактор, первый и второй конденсаторы, подключенные к перезарядному тиристору, причем, перезарядный реактор и первый конденсатор шунтированы тиристором, катод которого подключен к аноду перезарядного тиристора, и активно-индуктивную нагрузку, подключенную к обкладкам второго конденсатора [1] Недостаток данного устройства состоит в несинусоидальности выходного напряжения, что приводит к снижению КПД и значительной зависимости выходного напряжения от тока нагрузки.

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное, состоящий из двух ключей, каждый из которых выполнен в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров и включен между соответствующим входным и выходным выводом, причем, вывод каждого из ключей, связанный с входным выводом, соединен с общей точкой другого ключа и выходного вывода через соответствующий конденсатор, два разделительных тиристора и две цепочки из последовательно соединенных индуктивного сопротивления и зарядного тиристора, каждый из которых включен между соответствующим входным выводом и связанным с ним ключом в проводящем направлении, а каждая цепочка из индуктивного сопротивления и зарядного тиристора шунтирует соответствующие последовательно соединенные разделительный тиристор и ключ [2] К недостаткам данного устройства следует отнести большую сложность и низкий КПД из-за потерь в значительном числе полупроводниковых приборов.

Задача изобретения создать преобразователь постоянного напряжения в переменное меньшей сложности с более высоким КПД за счет уменьшения числа полупроводниковых приборов.

Это достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем две цепи, каждая из которых состоит из последовательно включенных тиристора и конденсатора, точки соединения которых предназначены для подключения нагрузки, причем анод тиристора первой цепи соединен со свободным выводом конденсатора второй цепи и с катодом ключевого элемента, а также дроссель, анод ключевого элемента соединен через дроссель с положительным входным выводом, а катод тиристора второй цепи и свободный вывод конденсатора первой цепи соединены с отрицательным входным выводом непосредственно.

Благодаря указанному подключению дросселя к положительному входному выводу, катода тиристора второй цепи и свободного вывода конденсатора первой цепи к отрицательному входному выводу источника питания обеспечивается перезаряд конденсаторов через дроссель и нагрузку при выключенных тиристорах и исключается обратный колебательный перезаряд конденсаторов через источник питания, чем достигается синусоидальная форма тока нагрузки, повышается КПД и улучшаются массогабаритные показатели преобразователя.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя.

Он содержит последовательно включенные реактор (дроссель) 1, ключевой элемент 2, первый тиристор 3 и первый конденсатор 4, подключенные к клеммам источника постоянного напряжения 5. Между катодом ключевого элемента 2 и минусовой клеммой источника 5 включены последовательно соединенные второй конденсатор 6 и второй тиристор 7. Точки соединения тиристоров 3 и конденсатора 4, конденсатора 6 и тиристора 7 предназначены для подключения активно-индуктивной нагрузки 8.

Преобразователь работает следующим образом. При подключении преобразователя к источнику питания 5 происходит колебательный заряд конденсаторов 6 и 4 через реактор 1, ключевой элемент 2 и нагрузку 8. После снижения тока до нуля подается сигнал управления на тиристор 3. Конденсатор 6, полярность напряжения которого указана на чертеже без скобок, перезаряжается через нагрузку 8, а конденсатор 4 заряжается до напряжения, зависящего от начального напряжения и добротности контура заряда, если в качестве ключевого элемента 2 использован диод. После выключения тиристора 3 происходит дозаряд конденсатора 6 до напряжения с первоначальной полярностью по цепи: источник питания 5 реактор 1 диод 2 конденсатор 6 нагрузка 8 конденсатор 4. Затем включается тиристор 7, что приводит к перезаряду конденсатора 4 через нагрузку 8 и дозаряду конденсатора 6. После выключения тиристора 7 все циклы повторяются.

При использовании в качестве ключевого элемента 2 тиристора процесс дозаряда конденсаторов 4 и 6 после включения тиристоров 3 и 7 соответственно отсутствует. После выключения тиристора 3 либо тиристора 7 необходимо включить тиристор 2, что приводит к перезаряду и заряду конденсаторов 4 и 6 в соответствии с алгоритмом управления.

Формирование кривой тока в нагрузке, который зависит от ее характера, обеспечивается поочередным включением тиристора 3, ключевого элемента 2 и тиристора 7. Ключевой элемент 2 (диод или тиристор) исключает обратный перезаряд конденсаторов 4 и 6 через источник питания 5.

Все элементы, входящие в состав преобразователя, известны, преобразователь может быть выполнен на предприятиях электротехнической промышленности или железнодорожного транспорта, причем он отличается простотой и более высоким КПД. Предполагается его использование на контактно-аккумуляторном электровозе метрополитена для питания цепей управления.

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ, содержащий две цепи, каждая из которых состоит из последовательно включенных тиристора и конденсатора, точки соединения которых предназначены для подключения нагрузки, причем анод тиристора первой цепи соединен со свободным выводом конденсатора второй цепи и с катодом ключевого элемента, а также дроссель, отличающийся тем, что анад ключевого элемента соединен через дроссель с положительным входным выводом, а катод тиристора второй цепи и свободный вывод конденсатора первой цепи соединены с отрицательным входным выводом непосредственно.