Преобразователь постоянного тока

 

-sã : сс з

О и и.6 х м в: е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресну (>684690

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 150374 (21) 2005297/24-07 с присоединением заявки М— (51)М. Кл.

Н 02 М 3/125

ГосударстаеннмЯ номнтет

СССР о дмам нзобретеннЯ н отнрытнЯ (23) Приоритет— (53) УДК 621 314 .57 (088.8) Опубликовамо050979 Ьюллетемь Но 33

Дата опубликования описания 0509.79 (72) Автор изобретения

Н. И. Пономаренко (7i) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для применения в качестве вторичных источников питания.

Известны тиристорные преобразователи постоянного напряжения с выходом на постоянном или переменном токе (1, 2).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является тиристорный преобразователь постоянного напряжения с выходом на постоянном токе (1), Известный преобразователь содержит инвертор, присоединенный параллельно по отношению к нагрузке источнику питания, а также два выполненных на электрических вентилях выпрямителя, один из которых (неуправляемый) включен параллельно инвертору, а другой (управляемый) — последовательно с источником питания и нагрузкой. ла входе и выходе преобразователя предусмотрены фильтры.

Недостатком известного преобразователя является то, что входящий в него инветор содержит один или несколько коммутирующих дросселей, îñновные обмотки которых включены в цепь постоянного тока на входе инвертора. Так как при этси возникает эффект накопления энергии, то преобразователь имеет повыаенную массу, пониженный КПД и ухудшенную внешнюю характеристику.

Целью иэобретения являются уменьшение массы и габаритов, а также повьзаение надежности запирания тиристоров преобразователя.

Для этого в преобразователе, содержащем инвертор с коммутирующим дросселем, одна из обмоток которого включена последовательно на входе инвертора, а также выпрямляющие электрические вентили и нагрузку, другая обмотка коммутирующего дросселя включена последовательно в цепь выпрямленного тока выпрямителя.

2О Иа фиг. 1 показан предложенный тиристорный преобразователь; на фиг

2- диаграмма, поясняющая принцип работы устройства искусственной коммутации.

Преобразователь содержит параллельный инвертор с двухступенчатой коммутацией, состоящий из трансформатора 1, рабочих тиристоров 2 и 3, вспомогательных тиристоров 4-7; обратных диодов 8 и 9, коммутирующего

684690

0„ и„. V„W + НЕ, где 3н — ток нагрузки;

Эк — входной ток инвертора; п — число витков подмагничивающзй обмотки;

Ю вЂ” число витков основной обмото ки;

65 конденсатора 10, дросселя 11, коммутирующего дросселя 12 с основной подмагничннающей обмоткой, которые включены так, что входной ток инвертора входит в начало основной обмотки, ток нагрузки — н конец подмагничивающей схеме. Вторичные обмотки, 5 трансформатора включены последовательно с тиристорами 13 и 14 выпрямителя, включенного последовательно с нагрузкой 15 и подмагничивающей обмоткой коммутирующего дросселя 12. 10

На входе и выходе преобразователя нключены сглаживающие фильтры. Преобразователь работает следующим образом.

Предположим, что нключаются тирис- 15 торы 14, б, 5 и 2, тогда тиристор

13 выключается,. ток нагрузки проходит от зажима плюс источника через вторичную обмотку трансформатора 1, тиристор 13 выключается, ток нагрузки проходит от зажима плюс источника через вторичную обмотку трансформатора 1 и тиристор 14, нагрузку 15, дополнительную обмотку дросселя 12 к зажиму минус источника. В цепи нагрузки действует

25 не только ЭДС первичного источник а, но и ЭДС вторичной обмотки трансформатора 1. Конденсатор 10 колебательного контура перезаряжается и выключает тиристор 3 . После полного перезаряда конденсатора 10 тиристоры 6 и 5 выключаются. В процессе сопряженно-импульсной коммутации первичная обмотка трансформатора 1 закорачивается, поэтом- напряжение питания в это время ложится на дроссель

12, который препятствует нарастанию тока. Дроссель 12 перемагничивается, и рабочая точка перемещается по гис— терезисной петле (Фиг. 2) . Ввиду то- 4р го, что входной ток инвертора входит в начало бсновной обмотки, а выпрямленный электрическим вентилем (и тиристоры 13 и 14) ток нагрузки — в конец подмагничивающей обмотки, ра- 45 бочая точка (фиг. 2) перемещается в процессе коммутации влево иэ точки

D в точку Е при возрастании тока коммутации и возвращается под действием тока подмагничивающей обмотки в точку D после спада тока коммутации. К началу коммутации следующего тиристора магнитное состояние дросселя полностью восстанавливается.

При этом ток основной. обмотки автоматически уравновешивается током обмотки подмагничивания:

Н вЂ” намагничинающая сила сердечника коммутирующего дросселя; средняя длина магнитного пути сердечника коммутирующего дросселя.

Затем включаются тиристоры 13, 4, 7, 3. Тиристор 13 выключается. Ток нагрузки проходит от зажима плюс источника через вторичную обмотку трансформатора 1, тиристор 13, нагрузку 15 и подмагничинающую обмотку дросселя 12 к зажиму минус источника. Основная и подмагничивающая обмотки н этот полупериод оказываются включенными встречно. Входной ток инвертора компенсируется выпрямленным током нагрузки. Конденсатор 10 снова перезаряжается и выключает тиристор 2.

Рабочая точка смещается в точку

E (фиг. 2), а затем после коммутации нознращается в точку D.

Время переключения дросселя 12 должно быть несколько больше времени выключения рабочих тиристоров 2 и 3.

Благодаря действию подмагничивающей обмотки габаритные показатели дросселя 12 и конденсатора 10 получаются значительно меньше. Отпадает надобность н дополнительном источнике подмагничивающего тока с питающим трансформатором тока и сглаживающим дросселем, а также повышается надежность коммутации тиристорон н режиме сопряжения — импульсной коммутации, Предлагаемый преобразователь отличается наличием коммутирующего или линейного дросселя с самоподмагничиванием (в отличие от известных дросселей с подмагничиванием от автономного источника) . Это приводит, по крайней мере, к получению двух положительных эффектов (кроме упрощения и снижения массы) эа счет исключения автономного источника: подмагничивающий ток дросселя автоматически поддерживается нужной величины, так как входной ток инвертора и ток нагрузки жестко связаны между собой. коэффициентом трансформации; избыточная энергия — следствие эффекта накопления энергии и коммутирующих реактивных элементов — не рассеивается, а передается н нагрузку °

В первом случае повышается надежность коммутации и исключается надобность в преднамеренном увеличении подмагничивающего тока с целью увеличения надежности коммутации тиристоров. Во втором случае уменьшаются потери и масса. Этими качествами не обладает преобразователь, в котором дроссель подмагничинается от автономного источника.

Возможны (фиг . 1) варианты, которые отличаются исполнением выпрямРиг 1 цнИИПИ заказ 5303/51 Тираж 857 Подписное

Ф, лиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

5 6846 ляющего устройства на стороне переменного тока: выпрямитель с присоединенной к нему нагрузкой может иметь гальваническую развязку с инвертором; выпрямляющее устройство может быть выполнено в виде двух встречно 5 параллельно соединению цепей иэ последовательно включенных силовых регулирующих тиристоров и подмагничивающей обмотки со средним выводом, включенным последовательно в цепь 1р переменного тока инвертора. В качестве выпрямляющих могут быть использованы вентили, выполняющие основную функцию в преобразователях. Выпрямляющее устройство в принципе может быть выполнено в виде отдельного устройства, вход которого подключен через трансформатор тока в цепь нагрузки переменного тока. На выходе выпрямителя подключается подмагничивающая обмотка. Число коммутирующих дросселей не превьыает более одного на фазу. Возможна реализация многофазных исполнений преобразователей с одним общим коммутирующим дросселем.

Применение предлагаемого преобразователя позволит снизить расход

90 6 материалов и повысить надежность работы.

Формула и зобрет ения

Преобразователь постоянного тока, содержащий автономный инвертор с устройствами индивидуальной комму.тации основных тиристоров, автотрансформатором на выходных выводах и с двухобмоточным нелинейным коммутирующим дросселем, одна иэ обмоток которого включена последовательно в силовую цепь на входе инвертора, а также управляемый выпрямитель, вентили которого подключены к отпайкам укаэанного автотрансформатора, и

LC-фильтр, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов дроссельного и трансформаторного оборудования, другая обмотка упомянутого дросселя включена последовательно в цепь выпрямленного тока указанного выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ситник Н. X. Силовая полупроводниковая техника, М ., Энергия, 1968, с. 298.

2. Бедфорд Б., Хофт Р., Теория автономных инверторов, М ., Энергия, 1969, с. 25.