Импульсный преобразователь постоянного напряжения

 

ОП ИCWН И Е,725lbl

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,«( . ф,...7 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.09.78 (21) 2664363/24-07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.в

H 02М 3/135

ГосУдарстеенный комитет (23) Приори е (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (53) УДК 621.314.2 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (72) Авторы изобретения А. Г. Буравлев, В. И. Вершинин, М. И. Карасик, О. Л. Киливейн, Л. Е. Кузнецов, А. М. Николаев, М. К. Ульянов, Г. М. Свиридов, В. А. Филиппов и В. И, Храмцов (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАП РЯЖЕ Н ИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания электродвигателей постоянного тока.

Известны тиристорные широтно-импульсные регуляторы, предназначенные для управления двигателями постоянного тока, принцип действия которых основан на преобразовании постоянного напряжения источника электрической энергии в пульсирующее напряжение на якорных зажимах двигателей (1).

Силовая часть этих регуляторов включает в себя силовой тиристор, с помощью которого осуществляется подача напряжения на якорные зажимы двигателя, и звено емкостной коммутации, необходимое для выключения силового тиристора.

Из известных широтно-импульсных регуляторов наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор (2), В состав его коммутационного звена входят емкость, вспомогательный тиристор, диод и индуктивность, образующая вместе с емкостью колебательный контур.

Максимально возможная частота коммутации тока в таком регуляторе зависит от резонансной частоты колебательного контура и может быть тем больше, чем больше можно получить резонансную частоту.

Величина коммутирующей емкости в этом известном регуляторе выбирается из условия поддержания отрицательного напряжения на аноде силового тиристора в

5 течение времени его выключения. В связи с этим величину резонансной частоты колебательного контура можно увеличить, уменьшая только величину индуктивности.

Однако снижение индуктивности при постоянной емкости ведет к уменьшению добротности колебательного контура.

Уменьшение добротности отрицательно сказывается на величине напряжения, до которого заряжается конденсатор в про15 цессе колебательного перезаряда, и, как следствие этого, на величине электрической энергии, запасенной в конденсаторе. Для увеличения энергии необходимо увеличивать емкость, что в свою очередь еще боль20 ше ухудшает добротность. Иными словами, в известном регуляторе нельзя получить высокую резонансную частоту и соответственно большой диапазон регулирования при большой частоте коммутации силового ти25 ристора.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения, содержащем силовой тиристор, коммутирующий дроссель и емкостный коммути725161 г

55 рующий элемент с выводами для подключения в цепь коммутации, указанный элемент выполнен из нескольких конденсаторов, которые соединены между собой последовательно через дополнительные тиристоры, причем крайние конденсаторы образованной цепи одной своей обкладкой подключены к одним из указанных выводов непосредственно, к другим — через дополнительный диод, а каждый из остальных конденсаторов этой цепи подключен каждой своей обкладкой к указанным выводам через другие дополнительные диоды.

Схема предложенного устройства приведена на чертеже.

Преобразователь содержит силовой тиристор 1, коммутирующий тиристор 2, дополнительные тиристоры 3, 4, коммутирующий дроссель 5, конденсаторы 6, 7, 8 коммутирующего элемента, дополнительные диоды

9 — 12, обратный вентиль 13, шунтирующий выходные выводы преобразователя, и блокирующий диод 14.

Работает преобразователь следующим образом, В начальный момент времени тиристоры

1, 2, 4, 3 выключены и конденсаторы 6, 7, 8 не заряжены, После включения тиристора 2 конденсаторы 6, 7, 8 начинают заряжаться от источника электрической энергии через якорную цепь двигателя. В конце процесса заряда конденсаторы 6, 7, 8, соединенные параллельно, заряжаются до напряжения, примерно равного напряжению источника с полярностью обкладок, соответствующей обозначению в скобках.

Далее система управления вырабатывает импульс напряжения, включающий одновременно силовой тиристор 1 и тиристоры

3, 4. В результате включения тиристора 1 напряжение источника энергии поступает на якорные зажимы двигателя и одновременно с этим происходит процесс колебательного перезаряда коммутирующих конденсаторов 6, 7, 8, соединенных теперь последовательно через тиристоры 3, 4. Процесс перезаряда длится половину периода собственных колебаний и при переходе тока заряда через нуль блокируется тиристорами 3, 4 и диодом 14. Поскольку в процессе колебательного перезаряда конденсаторы 6, 7, 8 включены последовательно, то их суммарная емкость в три раза меньше, чем емкость каждого конденсатора.

После спадания тока в контуре до нуля и выключения тиристоров 3, 4 конденсаторы 6, 7, 8 снова включаются параллельно.

Ток через тиристор 1 проходит до тех пор, пока система управления не сформирует импульс напряжения, включающий тиристор 2. В результате ток, протекающий через тиристор 2, мгновенно становится равным току нагрузки, а ток, протекающий через тиристор 1, — нулю. Одновременно в результате включения тиристора 2 емкости 6, 7,8 начинают снова заряжаться до напряжения источника со знаком «плюс» на нижних обкладках, а к тиристору 1 прикладывается обратное напряжение, ускоряющее восстановление его запирающей способности, Далее система управления вырабатывает импульс напряжения, включающий тиристоры 1, 3, 4, и описанные электрические процессы повторяются.

Таким образом, конденсаторы в процессе перезаряда включаются последовательно и благодаря снижению суммарной емкости возрастает резонансная частота, что и позволяет расширить диапазон регулирования.

Формула изобретения

Импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой тиристор, коммутирующий дроссель и емкостный коммутирующий элемент с выводами для подключения в цепь коммутации, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, емкостный коммутирующий элемент выполнен из нескольких конденсаторов, которые соединены между собой последовательно через дополнительные тиристоры, причем крайние конденсаторы образованной цепи одной своей обкладкой подключены к одним из указанных выводов непосредственно, к другому — через диод, а каждый из остальных конденсаторов этой цепи подключен каждой своей обкладкой к указанным выводам через другие дополнительные диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глазенко Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л., «Энергия», 1973.

2. Крайцберг M. И., Шикуть Э. В. Импульсные методы регулирования цепей постоянного тока с помощью тиристоров. M., «Энергия», 1969.

725161

Составитель Ю. Спивак

Техред В. Серякова

Редактор И. Грузова

Корректор В. Петрова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 365/6 Изд. № 219 Тираж 798 Подписное

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

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