Реверсивный преобразователь напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u>920997 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.11.78 (21) 2689661/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 150 432, Бюллетень ¹ 1 4

{Щ М. Кл.

Н 02 И 7/12

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

{53) УДК 621. 314.632 (088 8) Дата опубликования описания 15.04.82 и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к управлению реверсивными вентильньми преобразователями многофазного переменного напряжения в регулируемое выпрямленное напряжение., и может быть использовано в электропроводах подач металлорежущих станков с большим диапазоном регулирования скорости.

Изнестны реверсивные преобразователи с,раздельным упранлением группами тиристоров, не содержащие элементов ограничения уравнительного тока (1) .

Однако такие реверсинные преобразователи имеют нелинейную регулировочную характеристику, обусловленную зоной нечувствительности.при реверсе тока, вводимой для устранения возможности одновременного включения тиристоров разных групп, а также нелинейные механические характеристики, обусловленные зоной . прерывистых токов, что ухудшает в конечном итоге статические и динамические характеристики преобразова- теля,особенно в зоне малой нагрузки.

Известны также схемы реверсивных. преобразователей, содержащие .два мбстоных выпрямителя C несогласонанньм управлением выпрямителями, работающими на общую нагрузку, и элемент ограничения уравнительных токон, выполненный на дросселе с шихтонанныМ без Зазора магнитопроводом с тремя обмотками (2) .

Однако такой преобразователь имеет нелинейную регулировочную характеристику и имеет область пре-рывистых токов. Кроме того, при несогласованном управлении снижается быстродействие преобразователя из-за нелинейной регулировочной характеристики и наличия зоны прерывистых токон.

Наибопее близким к изобретению является реверсивный преобразонатель напряжения, содержащий два мостовых выпрямителя с анодной и катодной группами тиристоров, два диода и элемент ограничения уравнительного тока, выполненный в виде трех обмоток, расположенных на одном маг25 нитопроводе, причем катоды диодов

f объединены в общую точку, анод первого диода соединен с началом первой обмотки, конец второй обмотки подключен к анодной группе тиристорон

ЗО первого мостового выпрямителя, на920997 чало второй обмотки подключено к катодной группе тиристоров второго мостового выпрямителя, а начало третьей обмотки подключено к катодной группе тиристоров первого мосто вого выпрямителя (3) . 5

Недостатком такого реверсивного преобразователя является неравенст— во активного и реактивного..сопротивлений элемента ограничения уравнительного тока, вносимых в цепь нагрузки анодной и катодной группами тиристоров при разных направлениях и величинах выпрямленного тока нагрузки. Такое неравенство комплексных значений сопротивлений ре- i5 версивного преобразователя, вносимых в цепь нагрузки при различных направлениях тока, ведет к нарушению симметричности регулировочной характеристики реверсивного преобразо- 2() вателя относительно начала координат, особенно в области малых величин выпрямленного напряжения и тока нагрузки, искажение регулировочных характеристик преобразователя 25 ведет также и к ухудшению динамических показателей для разных направлений и величин выпрямленного тока нагрузки.

Цель изобретения — улучшение регулировочных и динамических .характеристик преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в реверсивный преобразователь напряжения, содержащий два мостовых выпрямителя с анодной и катодной группами тиристоров, два диода и элемент ограничения уравнительного тока, выполненный в виде трех обмоток, расположенных на одиом маг- 40 нитопроводе, причем катоды диодов объединены в общую точку, анод первого диода соединен с началам первой обмотки, коиец второй обмотки подключен к анодной группе тиристоров первого мостового выпрямителя начало второй обмотки подкшочено к катодной группе тиристоров...второго мостового выпрямителя, а начало третьей обмотки подключено к катодной группе тиристоров первого мостового выпрямителя, дополнительно. введен третий диод, элемент ограничения уравнительного тока дополнительно снабжен расположенной на том же магнитопроводе четвертой обмоткой, а первая и вторая обмотки элемента ограничения уравнительного тока снабжены отпайками,от средних точек, образующих выводы для подключения нагрузки, причем начало четвертой обмотки подключено к катоду первого диода, ее конец подключен к анодной группе тиристоров второго мостового выпрямителя, а конец первой обмотки соединен с катодом 65 третьего диода, анод которого соединен с концом третьей обмотки и анодом второго диода.

На чертеже приведена схема реверсивного преобразователя.

Реверсивный преобразователь содержит мостовой выпрямитель с катодной группой 1 и анодной группой 2 тиристоров, работающих на общую нагрузку 3, подключенную к средним точкам первой 4 и второй 5 обмоток, включающих полуобмотки 4а и 4б, 5а и 5б соответственно элемента ограничения уравнительного тока 6, конец первой. обмотки 4 подсоединен через последовательно соединенные дополнительно введенный третий диод

7 и третью обмотку 8 к катодам катод- ной группы 1 тиристоров, а начало первой обмотки 4 — через последовательно соединенные первый диод 9 и дополнительно введенную четвертую обмотку 10 к анодам анодной группы

2 тиристоров,. причем начало второй обмотки 5 подключено к катодам анодной группы 2 тиристоров, а конец к анодам катодной группы 1 тиристоров, между концом третьей 8 и началом. дополннтельно введенной четвертой 10 обмоток включен второй диод 11, подключенный анодом к точке соединения анода третьего диода

7 и конца третьей обмотки 8, а катодом — к точке соединения катода первого диода 9 и начала дополнительно введенной четвертой обмотки 10

Рассмотрим работу схемы, реверсивного преобразователя в статическом и динамическом режимах.

В статическом режиме реверсивный преобразователь работает следующим образом.

При работе, например, катодной группы 1 тиристоров в выпрямительном режиме, а анодной группы 2 тиристоров в инвертном режиме при линейном согласованном управлении в уравнительных контурах протекают уравнительные токи, ограничиваемые индуктивностью согласно включенных обмоток 8, 10 и 5 элемента ограничения уравнительно тока 6. Уравнительный ток в реверсивном преобразователе протекает по цепям: сеть переменного тока — катодная группа 1 тиристоров — обмотка 8 — второй диод

11 - .дополнительно введенная обмотка 10 элемента ограничения уравнительного тока 6 — анодная группа 2 тиристоров — сеть (в первом уравнительном контуре); сеть переменного тока — анодная группа 2 тиристоров - обмотка 5 элемента ограничения уравнительного тока 6 катодная группа 1 тиристоров — сеть (во втором уравнительном контуре).

920997

Ток нагрузки 3 протекает в этом режиме по цепи: катодная группа .1 тиристоров — обмотка 8 — третий диод 7 — нолуобмотка 4 а — нагрузка

4 — полуобмотка 5а — аноды тиристоров катодной группы 1. 5

Суммарное комплексное сопротив- ление, вносимое в цепь нагрузкй

3, в этом режиме работы реверсивного преобразователя определяется по выражению ZZ, —— . ry + Е + Zoo+ Еэа = 10 + Д» »г „ +» „)»+ (»»» +»ц )» где r — активное сопротинфю ление диода 9: 55, а И5, Ю6," 66, 0, "чб, -Бб L Íá) ЬО соответственно комплексные, активные сопротивления и индуктивности полуобмоток 5б и

46 и обмотки 10 элемента ограничения уравнительного тока б.

55

Уравнительные токи н контурах 60 протекают в этом режиме по описанным ранее цепям.

В динамическом режиме реверсивный преобразователь работает следующим образом. 65 где r- - активное сопротивление ф? 7 диода 7; !

Е5 соответственно комплекс

, цс 5а йые значения сопротивлений третьей обмотки 8, полуобмоток 4а и 5а первой 4 и второй 5 обмоток соответственно;

Т. Ь4 Ь с, активное сопротивление обмотки 8, полуобмоток

4а и 5а 4 и 5 обмоток соответственно; 8, )" о,) с,-индуктивности рассеяния

25 обмотки 8, полуобмоток

4а и 5а 4 и 5 обмоток соответственно;

u3 — круговая частота коммутац ии. 30

При работе группы 2 тиристоров в ныпрямительном режиме, а группы 1 тиристоров в инвертном режиме ток нагрузки 3 протекает по цепи: анод.— ная группа 2 тиристоров — полуобмотка 5б — нагрузка 3 - полуобмока 4б — первый диод 9 — обмот- ка 10 — аноды анодной группы 2 тиристоров.

Суммарное комплексное сопротивле- 40 ние, вносимое в цепь нагрузки 3, в этом режиме работы реверсивного преобразователя определяется по выражению Е = газ+ Евб + Zq6 + ЕФ хфф (Г 8+гц8+г о) + u3 Ь б+Ьцб+Ь1о 2 ° 45

При работе группы 1 тиристоров в выпрямительном режиме, а группы 2 тиристоров н инверторном режиме, электромагнитная постоянная времени пуска определяется по ныражению

Le + Laa+ L sa

1з — (3)

Гф+ rэ+ r4a+ re%

При работе группы 2 тиристоров в выпрямительном режиме, а группы

1 тиристоров в инверторном режиме электромагнитная постоянная времени пуска определяется по выражению

Ls6+ L 4F + Ью тэг — (4)

rg+ r ф. rgb +

Как видно из анализа выражений (1) и (2) комплексные значения сопротивлений, вносимые в цепь нагрузки во всех режимах работы реверсивного преобразователя, одинаковы, а следовательно это приводит к выравниванию регулировочных характеристик преобразователя. На основании анализа выражений (3) и (4) следует вывод. о том, что н реверсивном преобразователе происходит также выравнивание электромагнитных постоянных времени при разных режимах работы преобразователя. Суммарные ампервитки элемента ограничения уравнительного тока при работе катодной группы 1 тиристорон в выпрямительном режиме, а анодной группы 2 тиристорон н инверторном режиме определяются по выражению

H p = H(g + »»g ) — 3н » чи + 3ц() ++5

3q-2W, (5) где )и,Э вЂ” ток н нагрузке и уравнительный ток;, Ng = — -Иц, = — количество витков

2 третьей обмотки 8, полонинной обмотки

4а и полуобмотки 5а.

Аналогичным образом определяются суммарные ампервитки элемента ограничения уравнительного тока при смене полярности выпрямленного тока.

Анализ выражения (5) показывает, что элемент ограничения уравнительного тока б не вносит индуктинности в цепь нагрузки, а следовательно и не ухудшает динамических показателей реверсивного тиристорного преобра.— зователя.

В предложенном устройстве происходит улучшение регулироночных и динамических характеристик реверсивного преобразователя за счет выравнивания комплексных значений сопротивлений, вносимых преобразователем в цепь нагрузки при разных режимах его работы, что особенно важно в высокоточных системах регулирования выпрямленного тока с . большим диапазоном регулирования выпрямленного напряжения, например, н электроприводах подач металлорежу920997

Формула изобретения

Составитель Ю.Андреев

Редактор Л.Плисак Техред A. Бабинец Корректор С.щомак

-.Заказ 2374/70 Тираж 719 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР

По делам изобретений и открытий..113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент ™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 щих станков с большим диапазоном регулирования скорости.

Реверсивный преобразователь напряжения, содержащий два мостовых выпрямителя с анодной и катодной группами тиристоров, два диода и элемент ограничения уравнительного" тока, выполненный в виде трех обмоток, расположенных на одном магнитопроводе, причем катоды диодов объединены в общую точку, анод первого диода соединен с началом первой обмотки, конец второй обмотки подключен к анодной группе тиристоров первого мостового выпрямителя, начало второй обмотки подключено к катодной группе тиристоров второго мостового выпрямителя, а начало третьей обмотки подключено к катодной группе тириаторов первого мостового выпрямителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения регулировочных и динамических характеристик, в него допол, нительно введен третий диод, элемент ограничения уравнительного тока дополнительно снабжен расположенной на том же магнитопроводе четвертой обмоткой, а первая и вторая обмотки элемента ограничения уравнительного тока снабжены отпайками от средних точек, образующих выводы для подключения нагрузки, причем начало четвертой обмотки подключено к ка-

10 тоду первого диода, ее конец подключен к анодной группе тиристоров второго мостового выпрямителя, а конец первой обмотки соединен с катодом третьего диода, анод которо 5 ro соединен с концом третьей обмотки и анодом второго диода °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каган В.Г.. и др. Электроприводы с полупроводниковым управлением. Нелинейные системы с тиристорами.

М., Энергия, 1968, с. 24.

2. Авторское свидетельство СССР

9 210247 кл. Н 02 N 7/72, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

9 746838р K>1 H 002 2.М 7/12, 1978.