Устройство для регулирования напряжения

 

Использование: на электроподвижном составе. Технический результат заключается в увеличении КПД путем регулирования коммутационных процессов цепей постоянного тока. Устройство содержит главный тиристор, анодом подключенный к плюсовому зажиму источника питания, катодом - к первому зажиму нагрузки, встречно-параллельно главному тиристору включен обратный диод, а также два двухоперационных тиристора. Первый из них анодом подключен к аноду главного тиристора, другой - катодом к минусовому зажиму источника питания. Между катодом первого и анодом второго указанных тиристоров включен коммутирующий реактор. Дополнительно в устройство включены два диода. Один из них анодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а катодом - к катоду первого двухоперационного тиристора. Второй диод катодом подключен к катоду главного тиристора, анодом - к аноду второго двухоперационного тиристора. Второй зажим нагрузки подключен к минусовому зажиму источника питания. 1 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано на электрическом подвижном составе в качестве преобразователей постоянно-постоянного тока для питания вспомогательных электрических потребителей и цепей управления- Известно устройство (см. патент РФ N 2020723 от 06.02.92, МКИ Н 02 Р 5/16,3/08, опубл. 30.09.94, БИ N 18, Мазнев А.С. Электропривод), в котором нагрузка подключена к источнику постоянного тока через последовательно с нею включенные главный тиристор и диод. Встречно-параллельно главному тиристору включен обратный диод. Кроме того, параллельно главному тиристору подключена цепь из последовательно соединенных первого управляемого ключа, первого реактора и первого конденсатора таким образом, что анод управляемого ключа соединен с анодом главного тиристора. К общему зажиму первого реактора и первого конденсатора подключен анод второго управляемого ключа, с катодом которого соединен один вывод второго реактора. Другой вывод последнего соединен с минусовым зажимом источника питания. Параллельно второму реактору через третий диод подключен второй конденсатор. Второй конденсатор шунтирован резистором.

Это позволяет накопить энергию коммутации в первом конденсаторе по цепи, содержащей второй управляемый ключ и второй реактор. Разряд первого конденсатора осуществляется при выключении второго управляемого ключа и открытии первого управляемого ключа встречно прямому току главного тиристора. В результате главный тиристор выключается. Это позволяет уменьшить время потребления энергии двигателем, что при заданном минимальном напряжении на двигателе повышает частоту работы преобразователя.

Однако такое схемное решение снижает коэффициент полезного действия устройства, так как назначение второго реактора состоит в обмене энергией со вторым конденсатором и рассеивании ее в резисторе. Кроме того, наличие конденсаторов как накопителей энергии приводит к ухудшению массогабаритных показателей устройства.

Известно другое устройство, наиболее близкое к заявляемому, а именно "Автономный инвертор напряжения" (см. авт. св. СССР N 1310976 от 02.01.86, МКИ Н 02 М 7/515, опубл. 15.05.87, БИ N 18, Булатов О.Г, Петр Лыщак и Одынь С.В.). Указанное устройство подключено входными зажимами к источнику постоянного тока, а к выходным зажимам его подключена трехфазная нагрузка. Инвертор содержит трехфазный мост основных тиристоров с обратными диодами и трехфазный мост распределительных тиристоров. Последний подключен к линейному реактору, соединенному с входными зажимами через двухоперационные тиристоры и через вспомогательные тиристоры.

Это позволяет при определенной последовательности включения и отключения указанных тиристоров для запирания любого главного тиристора в период коммутации использовать реактор в качестве источника коммутационной энергии.

Недостаток рассмотренного устройства заключается в том, что оно предназначено для питания нагрузки переменного тока. В случае же регулирования напряжения цепей постоянно-постоянного тока требуется другое схемное решение.

Задача изобретения состоит в повышении коэффициента полезного действия и улучшении массогабаритных показателей преобразователя путем использования в узле коммутации только коммутирующего реактора.

Указанная задача достигается тем, что устройство для регулирования напряжения содержит главный тиристор, анодом подключенный к плюсовому зажиму источника питания. Катодом главный тиристор подключен к первому зажиму нагрузки. Кроме того, устройство содержит обратный диод, включенный встречно-параллельно к главному тиристору и два двухоперационных тиристора. Анод первого из них подключен к аноду главного тиристора, а катод второго - к минусовому зажиму источника питания. Между катодом первого и анодом второго указанных тиристоров включен коммутирующий реактор.

Дополнительно в устройство включены два диода таким образом, что первый из них анодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а катодом - к катоду первого двухоперационного тиристора; второй диод катодом подключен к катоду главного тиристора и анодом - к аноду второго двухоперационного тиристора. При этом второй зажим нагрузки подключен к минусовому зажиму источника питания.

Новым в предлагаемом устройстве является включение коммутирующих диодов в цепь обратного тока нагрузки, что позволяет использовать только реактор в качестве коммутирующего элемента. Коммутация тока главного тиристора обеспечивается путем регулирования длительности протекания тока коммутирующего реактора.

Сказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям новизны и изобретательского уровня.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство для регулирования напряжения содержит главный тиристор 1, анодом подключенный к плюсовому зажиму источника 2 питания, катодом - к первому зажиму нагрузки 3, обратный диод 4, включенный встречно-параллельно к главному тиристору 1, два двухоперационных тиристора 5 и 6, причем анод тиристора 5 подключен к аноду главного тиристора 1, катод тиристора 6 подключен к минусовому зажиму источника 2 питания. Между катодом тиристора 5 и анодом тиристора 6 включен накопительный реактор 7. Дополнительно в устройство включены два диода 8 и 9. Диод 8 анодом подключен к минусовому зажиму источника 2 питания, катодом - к катоду первого двухоперационного тиристора 5. Второй диод 9 катодом подключен к катоду главного тиристора 1, анодом - к аноду второго двухоперационного тиристора 6. Второй зажим нагрузки 3 подключен к минусовому зажиму источника 2 питания.

Устройство работает следующим образом.

После отпирания главного тиристора 1 ток нагрузки протекает по цепи: плюсовой зажим источника питания 2 - главный тиристор 1 - нагрузка 3 - минусовой зажим источника питания 2.

После подачи сигналов управления на открытие тиристоров 5 и 6 возникает контур тока по цепи: "плюс" источника питания 2 - тиристор 5 - реактор 7 - тиристор 6 - "минус" источника питания 2. В результате в реакторе 7 накапливается энергия для запирания главного тиристора 1.

Для запирания тиристора 1 выключается тиристор 6. В результате ток накопительного реактора 7, превышающий к этому моменту времени значение тока нагрузки, запирает главный тиристор 1 по контуру: реактор 7 - диод 9 - главный тиристор 1 - тиристор 5 - реактор 7. Затем ток реактора 7 протекает по цепи: реактор 7 - диод 9 - диод 4 - тиристор 5 - реактор 7. При этом главный тиристор 1 оказывается под обратным напряжением, равным падению напряжения на диоде 4, и восстанавливает свои запирающие свойства.

В следующий момент времени подается запирающий сигнал на тиристор 5, и ток реактора 7 протекает через нагрузку 3 по цепи: реактор 7 - диод 9 - нагрузка 3 - диод 8 - реактор 7.

Регулируя момент времени подачи запирающего сигнала на тиристор 6 относительно момента времени подачи отпирающих импульсов на тиристоры 5 и 6, можно изменять значение тока реактора в зависимости от значения тока нагрузки.

Диоды, включенные в цепь обратного тока нагрузки, обеспечивают коммутацию главного тиристора и протекание тока нагрузки после его выключения, а использование только реактора в узле коммутации снижает потери, повышает КПД преобразователя и улучшает массогабаритные показатели.

Формула изобретения

Устройство для регулирования напряжения, содержащее главный тиристор, анодом подключенный к плюсовому зажиму источника питания и катодом подключенный к первому зажиму нагрузки, обратный диод, включенный встречно-параллельно главному тиристору, два двухоперационных тиристора, анод первого из которых подключен к аноду главного тиристора, а катод второго подключен к минусовому зажиму источника питания, между катодом первого и анодом второго указанных тиристоров включен коммутирующий реактор, отличающийся тем, что в него дополнительно включены два диода таким образом, что первый из них анодом подключен к минусовому зажиму источника питания, катодом - к катоду первого двухоперационного тиристора, второй диод катодом подключен к катоду главного тиристора, анодом - к аноду второго двухоперационного тиристора, при этом второй зажим нагрузки подключен к минусовому зажиму источника питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для питания активно-индуктивной нагрузки регулируемым постоянным напряжением

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям (регуляторам) постоянного напряжения в постоянное, например, регуляторах (стабилизаторах) скорости двигателя постоянного тока

Изобретение относится к области преобразователей постоянного напряжения и предназначено для регулирования тока в нагрузке, например в регуляторах напряжения (тока) генератора постоянного тока

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано на электрическом подвижном составе, содержащем, в частности, тяговые аккумуляторные батареи

Изобретение относится к мощной импульсной технике, а именно к генераторам высоковольтных импульсов с емкостным накопителем энергии, и может быть использовано в сильноточных импульсно-периодических ускорителях электронов и другой электрофизической аппаратуры

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузках потребителей путем широтно-импульсной модуляции протекающих в них токов

Изобретение относится к области электротехнике и может быть использовано для управления быстродействующими сетевыми трансформаторными источниками питания с улучшенными динамическими свойствами. Технический результат заключается в улучшении динамических свойств импульсного источника питания на основе однотактного сдвоенного обратноходового преобразователя. Для этого заявленное устройство содержит дополнительно релейный стабилизатор магнитного состояния сердечника индуктивного элемента и логический элемент ИЛИ, при этом вход одного ключевого элемента соединяется с выходом релейного стабилизатора магнитного состояния, а вход другого ключевого элемента - с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединяются с выходами релейного стабилизатора напряжения и релейного стабилизатора магнитного состояния. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электрооборудования постоянного тока, например, для электровозов постоянного тока напряжением 3 кВ для питания от контактной сети с повышенным напряжением (12-24 кВ и т.д.). Технический результат - расширение функциональных возможностей и увеличение предельной мощности нагрузки. Высоковольтный преобразователь постоянного напряжения с отношением величины высокого напряжения к величине низкого напряжения, равным N, где N - целое число, содержит общий последовательный конденсаторный делитель напряжения из N конденсаторов, L листов идентичных преобразовательных структур, токовый делитель на L выходов, нагрузку. Каждый лист преобразовательной структуры состоит из диодно-транзисторной цепочки из 2N последовательно соединенных диодов, шунтированных встречно-параллельными транзисторами, и конденсаторно-реакторной цепочки из последовательно соединенных N-1 ветвей с последовательно включенными реактором и конденсатором в каждой ветви. Упомянутые цепочки соединены так, как указано в материалах заявки. Нагрузка подсоединена параллельно первому конденсатору конденсаторного делителя напряжения, оконечный вывод которого образует второй вход преобразователя, общий с одним из выводов нагрузки. Преобразователь может работать как понижающий, так и повышающий напряжение в число раз. 2 ил.

Изобретение относится к системам электропитания, в частности электрическим преобразователям постоянного напряжения в постоянное напряжение заданного уровня, ограниченного верхним уровнем напряжения источника питания, и может быть использовано для электроснабжения активной нагрузки с возможностью рекуперации энергии от активной нагрузки в источник питания для его подзарядки в долевых режимах работы. Технический результат заключается в регулировании потока рекуперируемой энергии. Для этого заявленное устройство снабжено тремя дополнительными диодами и одним транзистором, эммитер которого соединен с катодом первого и анодом второго дополнительных диодов и вторым выводом токоограничивающего дросселя, коллектор транзистора соединен с катодом второго диода и с положительным выходным зажимом, анод первого диода подключен к общему узлу, соединяющему отрицательный входной и выходной зажим, а анод третьего диода соединен с первым выводом токоограничивающего дросселя, а его катод с положительным выводом входного зажима. Изменяя скважность работы транзисторов, можно осуществлять изменение или стабилизацию уровня выходного напряжения относительно входного, а также осуществлять регулирование тока заряда источника питания от энергии накопленной активной нагрузкой. 1 ил.

Изобретение относится к сильнотоковой импульсной технике и может быть использовано в качестве вторичного источника электрической мощности для питания нагрузок. Согласно изобретению, через последовательно включенные индуктивный накопитель энергии, первичный источник питания и коммутатор электрической цепи пропускают ток накачки индуктивного накопителя энергии и после достижения током накачки заданного значения размыкают общую цепь коммутатором, а энергию импульса экстратока размыкания выводят в нагрузку, причем для увеличения отношения энергии экстратока размыкания к энергии тока накачки первичным источником питания выполняют электрическую цепь, содержащую активное сопротивление и индуктивность накопителя с такими значениями номиналов, при которых длительность тока накачки меньше постоянной времени индуктивного накопителя на заданную величину. Технический результат - повышение эффективности. 3 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Способ управления ключевыми преобразователями постоянного напряжения в постоянное, содержащими индуктивный элемент в выходном фильтре или в индуктивном накопителе энергии. К традиционным режимам работы преобразователя: увеличению и уменьшению энергии в индуктивном элементе, добавляются два дополнительных режима - хранение верхнего уровня накопленной энергии и хранение нижнего уровня, в течение которых запас энергии в индуктивном элементе не меняется. Технический результат - устранение выбросов и провалов выходного напряжения при быстром выходе на режим и при скачкообразном изменении параметров нагрузки. 5ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Техническим результатом является увеличение надежности и повышение коэффициента полезного действия. Двухтактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит первичную обмотку первого трансформатора, конец которой соединен со стоком первого МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, исток которого соединен с отрицательным полюсом входного напряжения, а затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр1; начало первичной обмотки второго трансформатора соединено с истоком второго МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, сток которого соединен с положительным полюсом входного напряжения, а затвор является входом для управляющего сигнала Uупр2. Один вывод накопительного конденсатора соединен между концом первичной обмотки первого трансформатора и стоком первого МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, второй вывод которого соединен между началом первичной обмотки второго трансформатора и истоком второго МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом. Начало вторичной обмотки первого трансформатора соединено с отрицательным выводом нагрузки, конец которой соединен с анодом первого выпрямительного диода, катод которого соединен с положительными выводами нагрузки, выходного конденсатора, отрицательный вывод которого соединен с отрицательным выводом нагрузки. Начало вторичной обмотки второго трансформатора соединено с отрицательным выводом нагрузки, конец которой соединен с анодом второго выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выводом нагрузки. 2 ил.

Устройство для регулирования напряжения

Наверх