Тиристорный преобразователь
Иллюстрации
Реферат
ТИРИС.ТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий инвертор по полумостовой схеме, два первых плеча которого образованы двумя контурными конденса- . торами, a два вторых - тиристора1«1 со встречно-параллельно подключенными к ним диодами, причем к выходу инвертсфа Подсоединены последователь- . но вк шченные основнс дроссель и первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого образует выходные выводы преобразователя, о т л и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен цепочкой из последовательно соединенных вентилей, включенной между шинами питанкя инвертора, и допЪлни льным дросселем, подключенным между точкой соединения указанных вентилей и тем выходным выводом инвертора, ig к которому подключена точка соедине (Л ния контурных конденсаторов.
CQO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
«и «D
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3452170/24-07 (22) 16 ° 06.82 (46) 07.02 ° 84. Бюл. Ф 5 (72) Н.В.Антоневич (71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф. И.А.ВончБруевича (53) 621 ° 314 ° 12(088 8) (56) 1. Патент Японии и 50-39808, кл. Н 02 И 3/10, 1975 ° 2. Тиристоры. Технический справочник. И., Энергия, 1971, с. 294.
3. IEEE Transactions on Instrumentation, vol. IECI-23; Мо 2, Мау 1976, р. 137. (54)(57) ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ содержащий инвертор по полумостовой схеме, два первых плеча которого об3(я) Н 02 И 7/515//Н 02 М 3 125 разованы двумя контурными конденсаторами, а два вторых - тиристорами со встречно-параллельно подключенными к ним диодами, причем к выходу инвертора подсоединены последователь- . но включенные основной дроссель и первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого образует выходные выводы преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен цепочкой из последовательно соединенных вентилей, включенной между шинами питания инвертора, и дополнительным дросселем, подключенным между точкой соединения укаэанных вентилей и тем выходным выводом инвертора, Я .к которому подключена точка соединения контурных конденсаторов..1072220
Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к классу инверторов, и может быть использовано в качестве основного звена в пре образователях постоянного тока с одним уровнем напряжения в постоянный 5 ток с другим уровнем напряжения.
Известны схемы тиристорных конверторов со звеном повышенной частоты содержащие двухобмоточный дросаель, подключенный к источнику питания )0 постоянного тока, и несколько тиристоров, включенных последовательно с дросселявщ и образующих вместе с ним цепь заряда конденсаторов. Вторичная обмотка дросселя через BHIIpR-, 5 мительный диод соединена с цепью заряда-разряда и нагрузкой. B результате такого соединения элементов и узлов преобразователя энергии, накопленная дросселем в течение интер.вала проводимости тиристора, переда. ется в цепь нагрузки через выпрямительный элемент в течение интервала времени, когда тиристоры запертый3.
Однако данное устройство содержит дроссель-трансформатор, через который протекает постоянная составляющая тока источника, это приводит к резкому увеличению массогабаритных показателей преобразователя, что сужает область использования преобразователя, Известен инвертор резонансного типа, s котором сброс энергии в источнйк питания возможен только при значительных изменениях соотношения напряжений на нагрузке и источника питания. Кроме того, сбросу подле жит не избыточная энергия из резонансного контура, а часть колебательной энергии, так как цепь реку- 40 перации включена в цепь прямой передачи энергии. Выполнение цепи сброса энергии на сердечнике трансформатора при наличии нелинейной нагрузки (выпрямитель с емкостным фильт- 45 ром) является недопустимым, так как изменение соотношения напряжений на нагрузке и источника питания может привести к тому, что большая часть колебаний буДет поступать в цепь рекуперации, т.e. исчезнет.возможность произвольно устанавливать требующееся значение выходного напряжения (23.
Наиболее близким К предлагаемому по технической сущности является полумостовой тиристорный инвертор с разделенной контурной емкостью и обратными диодами,. содержащий контурные конденсаторы включенные в емкостные плени моста, два тиристо- 60 ра, включенные в соответствующие плечи моста, два диода, включенных встречно-параллельно тиристорам, индуктивность.и трансформатор, первичная обмотка которого включена g5 последовательно с указанной индуктивностью в диагонали моста, а вторичная обмотка подключена к входу двухполупериодного выпрямителя, выход которого соединен с емкостным фильтром и выводом для подключения нагрузки.
Устройство работает следующим образом. На управляющие электроды тиристоров-подаются аапускающие импульсы, сдвинутые друг относительно друга во времени на половину периода. При этом через тиристоры, индуктивность и первичную обмотку трансформатора протекают полуволны синусоидальиого тока, собственная частота которых определяется, величинами контурных конденсаторов индуктивности и .индуктивностью рассеивания трансформатора. Трансформатор передает эти импульсы во вторичную цепь, где они выпрямляются двухполупериодным выпрямителем и подзаряжают емкостной фильтр. Диоды предназначены для реверсирования тока всякий раз, когда достигается наибольшая положительная или наибольшая отрицательная величина напряжения на контурных конденсаторах. уровень выходной мощности определяется частотой запуска тиристоров
Отношение энергии, переданной в нагрузку за один цикл инвертирования, к максимальной энергии в резонансной цепи инвертора, т.е. коэф- ф Циент полезного действия преобразователя и использование силового оборудования, прямо пропорционально отношению выходного напряжения преобразователя,.пересчитанного к первичной цепи, к напряжению источника питания преобразователя (3).
Недостатком известного устройства является ограничение вышеуказанного отношения напряжений на уровне 0,25.
При увеличении этого отношения инвертор переходит в несимметричный режим работы, в результате чего возрастают пульсации выходного напряжения преобразователя и резко возрастает ток через один из тиристоров инвертора.
Цель изобретения — повышение КПД.
Поставленная цель достигается тем, что известный тиристорный, преобразователь, содержащий инвертор по полумостовой схеме, два первых плеча которого образованы двумя контурными конденсаторами, а два вторых - тиристорами со встречно-параллельно подключенными к ним диодами, причем к выходу инвертора подсоединены последовательно включенные основной дроссель и первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого образует выходные выводы преобразователя, снабжен цепочкой из последовательно соединенных вентилей, вклю,,1072220 ченной между шинам питания инверто- ра, и дополнительным дросселем, подключенным между точкой соединения указанных вентилей и тем выходным выводом инвертора, к которому подключена точка соединения кон .урных конденсаторов °
На Фиг. 1 приведена схема предлагаемого тиристорного преобразователяу на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. 10
Преобразователь содержит полумостовой тиристорный инвертор с обратными диодами, контурные конденсаторы 1 и 2, включенные в емкостные плечи моста, два тиристора 3 и 4, )5 включенные в соответствующие плечи моста, два диода 5 и б, включенные встречно-параллельно тиристорам 3 и 4, основной дроссель 7 и трансформатор 8, первичнал обмотка которого включена последовательно с дросселем 7. в диагональ моста, двухполупернодный выпрямитель 9, подключенный к вторичной обмотке упомянутого, трансформатора 8, емкостной Фильтр
10, подключенный к выходу двухполупериодного выпрямителя 9, выводы для подключения нагрузки 11, соединенных с: выводами емкостного фильтра 10, дополнительную индуктивность 12, один из выводов которой соединен с общей точкой соединения контурных конденсаторов 1 и 2, а ее второй вывод соединен с первого рекуперируЮщего диода 13, катод которого подключен к положительной шине питания инвертора, и катодом второго рекуперирующего диода 14,причем анод последнего соединен с отрицательной шиной питания.
Принцип действия предлагаемого 40 устройства основан на сбросе избыточной энергия из резонансного контура обратно в источник питания по цепи, состоящей из дополнительной индук-. тивности 12 и одного из рекуперационных диодов 13 или 14, минуя первичную обмотку трансформатора 8.
Временные диаграевы, поясняющие процесс сброса избыточйой энергии, (Фиг. 2) иллюстрируют соответственно напряжение 0,> на контурных конденсаторах 1 и 2, ток i через. первичную обмотку трансформатора 8 и ток 1 через индуктивность.12.Пунктирной линией изображены напряжение и ток в элементах контура прототипа.
Создание дополнительной цепи сброса энергии из контура инвертора обратно в источник питания позволяет повысить напряжение на первичной обмотке трансформатора, в результате чего отношение энергии, передаваемой в нагрузку за один цикл инвертирования, к максимальной энергии в резонансной цепи инвертора возрастает. Это. позволяет уменьшить амплитуды токов и напряжений контура инвертора при сохранении уровня выходной мощности преобразователя. уменьшение амппитуды тока через элементы инвертора при сохранении уровня выходной мощности позволяет повьзаать КПД преобразователя.
И предлагаемом тнристорном преобразователе по сравнению с известными лучше используются активные приборы по мощности,- т.е. менее мощные, а значит и более дешевые полупроводниковые приборы. Кроме того, предлагаемы преобразователь обладает большим значением КПД по сравнению с известными при одинаковом уровне выходной мощности.
; Gag
ФРВ. Я
Составитель С.Иыцык
Редактор М. Янович Техред Ж. Кастелевич Корректор B ° Byrara;
Закаэ 142/50 Тирае 667 Подписное
BHHHIN Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д, 4/5
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4