Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий силовой тиристор и коммутирующее .устройсдво, состоящее из зарядного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с входным выводом для подключения плюса источника 1итания, а катод - с одним выводом зарядного дросселя, коммутирукйцего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, 3 анодс другим выводом зарядного дроеселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входным выводом ДГ1Я подключения минуса источника |Тания, о т л и ч а Ю щ и и с .я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения при максимальной частоте переключения тиристоров и увеличения частоты коммутаций выходного напряжения, в него дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом подключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее , устройство, выполненное и подключенное аналогично первому к второму силрво 1у тиристору, . и устройство форсированного заряда ком;мутирующих конденсаторов, состоящее из двух разрядных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора , а катод соединен содним изконцЬв обмотки дросселя форсированного заря- (Л да, второй конец которого соединен с входным выводом для подключения минуса источника питания, и двух развязывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а общая точка соер р динения подключена к одному выходному выводу для подключения нагруз о D1 ки, а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дросселя форсированного заряда. 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4 А

0% (П) MQ 02 И 3/135

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3367829/24-07 (22) 15.12.81 (46) 30.06.83. Бюл. И 24 (72) Д.И.Правда и М.А.Швынденков (53) 621.314.1(088.8) (56) 1; Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока.

И., "Энергия", 1974, рис. 1-9.

2, Авторское свидетельство СССР

М 578664, кл. Н 02 М 3/125 1977.

3. Забродин В.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. И., "Энергия", 1974, . рис.1-3,б. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ,. содержащий силовой тиристор и коммутирующее .устройство, состоящее из зарядного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с входным выводом для подключения плюса источника питания, а катод - с одним выводом зарядного дросселя,.коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, а анод " с другим выводом зарядного дросселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входным выводом . для подключения минуса источника пи- .тания, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что,. с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения при максимальной частоте переключения тиристоров и увеличения частоты коммутаций выходного напряжения, в него дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом подключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее . устройство, выполненное и подключенное аналогично первому к второму силовому тиристору, иустройство форсированного заряда ком:мутирующих конденсаторов, состоящее из двух разрядных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, а катод соединен с одним из концов 8 обмотки дросселяфорсированного заряда, второй конец которого соединен с входным выводом для подключения мйнуса источника питания, и двух раз вязывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а общая точка соединения подключена к одному выходному выводу для подключения нагрузки, а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дросселя форсированного заряда.

1026254

Изобретение относится к преобразовательной. полупроводниковой твхD нике, а более конкретно к регуляторам напряжения постоянного тока на основе широтно-импульсного преобразования kBIlpRweHHR с помощью полупроводниковых элементов, и может быть использовано в электроприводе и системах электроснабжения различ" ного назначения.

Известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное,содержащее силовой тиристор, коммутирующее устройство, состоящее из коммутирующего или гасящего тиристора, зарядного тиристора и коммутирующего конденсатора (1), (2).

Однако преобразователи характеризуются ограниченными пределами регулирования и относитвльйо невысохой частотой коммутаций. Эти недостатки вызваны тем, что процесс восстановления коммутирующего устройства по длительности соизмерим с периодом коммутаций, так как разряд коммутирующего. конденсатора происходит через нагрузку.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, со- З0 держащий силовой тиристор и коммутирующее устройство, состоящее из зарядного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с входным выводом для подключения З5 плюса источника питания, а катод - с одним выводомзарядного дросселя, коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, а анод " с другим выВодом заряд" 40 ного дросселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входным выводом для подключения минуса источника питания. 45

Такой преобразователь работает следующим образом. Открывается зарядный тиристор, происходит заряд коммутирующего конденсатора до напряжения несколько большего напряжения источника питания вследствие наличия дросселя в цепи заряда конденсатора. При уменьшении зарядного тока до величины меньшей тока удержания зарядный тиристор закрывается, т.е. восстанавливает свои запирающие свойства.

Когда открывается силовой тиристор, рабочий ток протекадт через неro и через нагрузку. В момент времени, когда необходимо закрыть силовой тиристор,открывается коммутирующий тиристор, Коммутирующий конденсатор оказывается подключенным параллельно нагрузке и разряжается на нагрузку через коммутирующий конденсатор.

Следующий такт работы может быть начат в момент, когда ток разряда коммутирующего конденсатора станет меньше тока удержания и коммутирующий тиристор. закроется.

Такой регулятор позволяет получать малое среднее значение выходного напряжения, так как заряд коммутирующего конденсатора может быть осуществлен до момента открытия силового тиристора, поэтому закрытие силового тиристора можно осуществлять в любой момент периода коммутации, начиная с момента окончания открывающего импульса управления, поданного на силовой тиристор (3 .

Недостатком преобразователя является невозможность получить значения выходного напряжения, близкого по величине к напряжению источника питания при сохранении высокой частоты коммутации, так как на восстановление коммутационных свойств коммутирующего устройства необходимо время, соизмеримое по длительности с периодом коммутаций, при частоте переключений максимально допустимых для тиристоров.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения при максимальной частоте переключения тиристоров и увеличение частоты коммутаций выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в .постоянное, содержащий силовой тиристор и коммутирующее устройство, состоящее из зарядного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с выходным выводом для подключения плюса источника питания, а катод - с одним выводом зарядного дросселя, коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, а анод - с другим выводом зарядного дросселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладка которо6254 4

10

Преобразователь (фиг.1) содержит силовые тиристоры 1 и 2, коммутирующие тиристоры 3 и 4, зарядные тиристоры 5 и 6, коммутирующие конденсаторы 7 и 8, дроссели 9 и 10, тиристоры

11 и 12 и дроссель 13 Форсированного разряда, развязывающйе диоды 14 и

-15, обратный диод 16 и нагрузку 17

Перечисленные элементы связаны между собой следующим образом. Аноды силовых тиристоров 1 и 2 и разрядных тиристоров 5 и 6 соединены между собой и подключаются к плюсовой клемме источника питайия. Катод каждого из силовых тиристоров 1 и 2 подключен к аноду соответствуюц|его развязывающего диода 14 и 15. Катоды развязывающих диодов 14 и 15 соединены между собой и с катодом обратного диода

16, который подключен параллельно .нагрузке 17, но в обратном направлении.

Катод каждого из зарядных тиристоров 5 и 6 подсоединен к одному выво50

3 102 го соединена с входным выводом для подключения минуса источника питания, дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом подключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее устройство, выполненное и подключенное аналогично первому к второму силовому тиристору, и устройство форсированного заряда коммутирующих конденсаторов,состоящее из двух разрядных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, а катод соединен с одним из концов обмотки дросселя Форсированного заряда, второй конец которого соединен с входным выводом для подключения минуса источника питания, и двух развязывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а общая точка соединения подключена к одному вы" ходному выводу для подключения нагрузки, а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дросселя форсированного заряда.

На фиг.1 приведена электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг.2временные диаграммы включения тиристоров. ду зарядного дросселя 9 и 10 соответственно, вторые выводы зарядных дросселей 9 и 10 соединены: вывод дросселя 9 с анодом коммутирующего тиристора 3 и одной обкладкой коммутирующего конденсатора 7 вывод дрос. селя 10 с анодом коммутирующего тИристора 4 и одной обкладкой коммутирующего конденсатора 8. Катоды коммутирующих тиристоров 3 и 4,соединены с катодами силовых тиристоров 1 и 2 соответственно.

К анодам развязывающих диодов

14 и 15 подсоединены аноды тиристоров 11 и 12 форсированного разряда соответственно, а катоды тиристаров

14 и 15 соединены между собой и с одним иэ выводов дросселя 13 форсиро-. ванного разряда.

Вторые обкладки коммутирующих конденсаторов 7 и 8, второй вывод дросселя 13 Форсированного разряда и анод обратного диода 16,подключенного параллельно нагрузке 17,но в обратном нап ра влен ии, соединены между собой и подключены к минусовой клемме источника питания.

На Фиг.2 имеют место следующие обозначения: i T„- ток управления, n - номер тиристора; iT>- ток протекающий через и-й тиристор; i> - ток в нагрузке 17; и,t — моменты времени.

Преобразователь коммутации тирис", торов работает следующим образом.

При открытии зарядного тиристора

5 и роис ходит за ряд коммут и рующе го конденсатора 7. По окончании заряда конденсатора 7 тиристор 5 закрывается.

Затем открывается силовой тиристор l э через нагрузку 17 протекает ток.

Через определенное время, не превышающее половину периода коммутации силового тиристора 1, открывается

45 коммутирующий тиристор 3. Начинается разряд коммутирующего конденсатора 7 через нагрузку 17. Силовой тиоистор .1 закрывается.

Интервал времени между моментами открытия тиристоров 1 и 3 определяется системой управления регулятора.

После тиристора 3 через интервал времени, равный времени надежного закрытия силового тиристора 1, открывается тиристор 11. Происходит форсированный разряд конденсатора 7 по цепи, содержащей коммутирующий тиристор 3, тиристор 11 форсированно1026254 го разряда и дроссель 13 Форсированно го разряда..По окончаниь Форсирован" ного разряда конденсатора 7 тиристоры

3 и 11 закрываются.

Независимо от этих процессов через . интервал времени, равный половине периода коммутации силового тиристо". ра l с момента открытия тиристора .5,. открывается тиристор 6, происходит заряд конденсатора 8. По окончании заряда конденсатора 8 тиристор 6 закрывается. Спустя половину периода коммутации:с момента открытия тиристора 1 открывается силовой тиристор

2, через нагрузку 17 протекает ток.

Это второй импульс тока через нагрузку 17 за один период коммутации од". ного силового тиристора (1 или 2).

Затем открывается коммутирующий тиристор 4, причем интервал времени между открытиями тиристоров 2 и 4 равен интервалу времени между открытиями тиристоров 1 и3 иопределяется . системой управления регулятора. Про" исходит закрытие тиристора 2„ После открытия тиристора 4 через интервал времени, равный времени надежного закрытия силового тиристора 2, oTm eaется тиристор 12 форсированного pas.ряда конденсатора 8. Конденсатор 8 разряжается, тиристоры 4 и 12 закрываются.

Закончился один период коммутации силового тиристора; В дальнейшем от5 ,крывается тиристср 5, т е. весь процесс повторяется.

Таким образом, для восстановления

1О запирающих свойств силовых тиристоров

1 и 2 и разряда коммутирующих конденсаторов 7 и 8 может предоставляться время, близкое к половине периода коммутации силового тиристора. При этом частота импульсов тока в на грузке в два раза выше, чем частота коммутаций каждого силового тиристора, временные интервалы между импульсами тока в нагрузке могут изменяться от значений, близких к периоду о следования этих импульсов до нуля.

Таким образом, в отличие от прототипа предлагаемое устройство дает возможность при максимальной частоте переклчюения тиристоров осуществлять регулирование среднего значения напряжения на нагрузке практически от очень малых значений до напряже,ния источника питания при увеличении

1 удвоении .частоты коммутаций выходно3О..го напряжения. с

3026254

1 У 73 су Н

i y Tb уж фиг. 2

Составитель Т;Добровольскис

Редактор С.Юско Техред И.Гергель Корректор Л. Тяско

Заказ 4572/46 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4