Высоковольтный тиристорный преобразователь постоянного тока в постоянный

 

1 ц 650178

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C0N9 СОВетсиих

Социалистических

Республик (G1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.01.74 (21) 1987773j24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.

H 02М 3/315

Государственный комитет (53) УДК 621.314.12 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Б. 3. Курчик (71) Заявитель

Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В ПОСТОЯ Н НЪ1Й

Изобретение относится к тиристорным преобразователям постоянного тока в постоянный и может быть использовано для дистанционного питания аппаратуры дальней связи.

Известны тиристорные преобразователи, способные работать в режиме стабилизации тока нагрузки (1J, (2J

Недостатком известного устройства (1) является сравнительно большие габариты и массы, обусловленные наличием в схеме трех дросселей, трех выпрямителей и трансформатора.

Недостатком известного устройства (21 является существенное снижение частоты инвертирования и повышение пульсаций тока нагрузки при уменьшении ее сопротивления. А так же характерно существенное снижение частоты инвертирования и повышения пульсаций тока нагрузки при уменьшении ее сопротивления.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков. Эта цель достигается шунтированием выходной обмотки дросселя в одном направлении последовательно и согласно соединенными тиристорами, подключением между общей точкой тиристоров и средней точкой выходной обмотки дросселя высоковольтного выпрямителя, выполненного на неуправляемых вентилях по схеме умножения напряжения.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы. Схе5 ма состоит из тиристоров 1 — 4; конденсаторов 5, 6 инвертора; коммутирующего дросселя 7; имеющего три обмотки: первую, состоящую из двух половин 8 и 9, вторую 10 и выходную, состоящую из двух половин 11

1р и 12; конденсаторов 13 — 1b выпрямителя; неуправляемых вентилей 17 — 23; нагрузки 24.

На временных диаграммах напряжение на всех элементах и протекающие через нпх

15 токи приведены к половине первой обмотки дросселя. Индексы при токах и напряжсниях соответству ют номерам элементов.

Рассмотрим работу преобразователя в режиме стабилизации тока нагрузки при двух значениях сопротивления нагрузки. В момент t< сигнал управления подается на тиристор 1, конденсатор 5 перезаряжается, ток обмотки 8 изменяется по синусоидальному закону, напряжения на обмотках дросселя 7 уменьшаются и в момент t меняют свою полярность. В момент t> напряжение на обмотке 10 становится равным напряжению питания преобразователя и неуправляемый вентиль 21 открывается. При этом ток

650178 в обмотке 8 дросселя 7 и тйристоре 2 исчезает, а в обмотке 10 появляется и снижается по линейному закону.

В момент 4 открывается тиристор 3 и к обмотке 11 прикладывается напряжение конденсатора 14, равное разности напряжений конденсаторов 15 и 13. Числа витков обмоток 11 и 10 выбраны таким образом, что напряжение, наводимое в обмотке 10 от обмоток 11 и 12, всегда меньше напря кения питания конвертора. В результате при открывании тиристора 3 неуправляемый вентиль 21 закрывается, ток в обмотке 10 прекращается, к тиристору 1 прикладывается обратное напряжение, а ток в обмотке 11 снижается по линейному закону до нуля.

Ток обмотки 11 замыкается по двум параллельным контурам: а) конденсатор 14, вентиль 19, тиристор

3, вентиль 22 и б) конденсатор 13, вентиль 17, конденсатор 15, тиристор 3, вентиль 22.

При этом конденсатор 15 заряжается суммой напряжений обмотки 11 и конденсатора 13. В момент t5 ток в обмотке 11 прекращается, тиристор 3 и неуправляемые вентили 19, 17 и 22 закрываются, конденсаторы 15, 16 разряжаются на нагрузку 24. В момент t6 подается сигнал управления на тиристор 2 и все процессы повторяются.

Временные диаграммы работы преобразователя в режиме стабилизации тока нагрузки и сопротивлении нагрузки 24 меньше номинального и соответственно пониженном выходном напряжении и мощности нагрузки приведены на интервале 4 — 4 ь

При пониженной мощности нагрузки интервал 4 — 4 между моментами отпирания тиристоров 1, 2 и 3, 4 возрастает по сравнению с интервалом 4 — 4 при максимальной мощности. В результате большая часть энергии, накопленной в коммутирующем дросселе 7, возвращается в источник питания через обмотку 10 и вентиль 21, а нагрузка получает меньшую порцию энергии по сравнению с режимом максимальной мощности нагрузки.

Предложенный высоковольтный конвертор обладает следующими достоинствами:

1) максимальное напряжение на тиристорах 1, 2 и конденсаторах 5, 6, минимальное время нахождения тиристоров 1 и 2 под обратным напряжением, а также скорости нарастания анодного тока и анодного напряжения этих тиристоров не зависят от со5

55 противления нагрузки 24; 2) короткое замыкание в нагрузке и ее обрыв не приводят к опрокидыванию конвертора; 3) конвертор бесшумен в работе; 4) конвертор имеет малые габариты и массу и высокое быстродействие; 5) напряжение на тиристорах 3, 4 в несколько раз меньше напряжения на нагрузке 24.

На тиристорах 3, 4 при отсутствии неуправляемых вентилей 22, 23 обратное напряжение значительно больше прямого. Для существенного снижения обратных напряжений устанавливаются вентили 22, 23, принимающие на себя все или большую часть обратного напряжения. При этом тиристоры 3, 4 могут быть более низкого класса.

Частота перемагничивания линейного дросселя конвертора 20 — 30 Кгц при использовании тиристоров типа Т4 со временем выключения 15 мксек.

В случае выполнения инвертора по мостовой схеме отмеченные достоинства и особенности работы конвертора сохраняются при предложенном соединении второй и третьей обмоток дросселя и высоковольтного выпрямителя.

Формула изобретения

Высоковольтный тиристорный преобра "ователь постоянного тока в постоянный, состоящий из полумостового последовательного инвертора с разделенным коммутир, юи,им конденсатором, соединенным средней точкой со средней точкой первой обмстки коммутирующего дросселя, вторая обмотка которого через неуправляемый вентиль обратного тока подключена к входным выводам, а выходная имеет среднюю точку и связана с цепью нагрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения массогабаритных показателей, выходная обмотка дросселя зашунтирована в одном направлении двумя последовательно и согласно соединенными тиристорами, между общей точкой которых и средней точкой выходной обмотки включен высоковольтный выпрямитель со схемой умножения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Джентри Ф., Управляемые полупроводниковые вентили. Изд-во «Мир», 1967, с.407, фиг. 9, 10.

2. Статья P, %. Clarice «Self Commutated

Thyristor Рс-1о-Dc conv,, в журнале IEEE

Transaction on magnetics 1970 6 М 1.

650178

2П

Рие. 2

Редактор Б. Герцен

Заказ 2716/16 Изд. № 160 Тираж 865 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 ()

Составитель А. Борзнков

Техред Н. Строганов

Корректоры: E. Хмелева и О. Тюрина