Реверсивный преобразователь

Реверсивный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (ж 619267! (vI;ß plpgep(ч1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16.06.76 (21) 2372734/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано05,06.78,Вюллетень¹21 (45) Дата опубликования описания 58.05.Я

2 (бт) И. Кл.

Н 02 М 7/515

Н 02 Р 7/28

1 осудврственнмй mower

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 621.314, .722(088,8) Т, А. Глазенко, А. H. Пискарев н Г, С. Ээприн (72} Авторы изобретения (71) Заявитель

Ленинградский институт точной механики н оптики (54) РЕИЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к преооразовательной технике, может быть использовано в ре версивных электроприводах постоянного тока с широтно-импульсным регулированием скорости.

Известны реверсивные тиристорные преобразователи с поочередной коммутацией тирнсторов анодной и катодной групп моста выходного каскада (1), (2(, (3(, (4(н (5(.

Наиболее близок к предлагаемому реверсивный преобразователь (5(, содержащий два параллельно включенных мостовых коммутатора на восьми тиристорах с четырьмя им-. пульсными гасящими генераторами, которые подключены между общими точками тиристорных групп и источником питания через четыре импульсных трансформатора, мост из четырех обратных диодов и якорь двигателя, включенный в общую диагональ преобразователя. Тиристоры анодных и катодных групп обоих мостов, используемые при регулировании выходного напряжения одного знака. включаются и запираются поочередно с неизменным временным сдвигом, равным четверти периода модуляции преобразователя. Это позволило вчетверо повысить частоту на выходе преобразователя по сравнению с рабочей час- 25 тобй тнристоров, расширить диапазон регулированияя выходного напряжения и увеличить коэффициент использования двигателя.

Недостаток прототипа,— относительно большое количество импульсных гасящих генераторов и импульсных трансформаторов, имеющих значительные суммарную установленную мощность, массу и габариты. На выходе таких трансформаторов в момент коммутации создаются однополярные импульсы тока. В интервалах между коммутациями ток нагрузки также является однополярным для импульсного трансформатора. При этом магнитопровод импульсного трансформатора используется не более чем на 50/ из.за того, что он не перемагничивается, Подмагничивание же магнитопровода трансформатора током нагрузки приводит к дополнительному завышению габаритов магнитопровода и трансформатора в целом.

Завышенные массы и габариты гасящих устройств являются причиной высоких потерь мощности и невысокого КПД преобразователя.

Последовательное гашение тиристоров, используемое в преобразователе-прототипе, обладает эффектом накопления энергии в реактивных. элементах гасящего устройства. Чем больше

6!0207

3 ток нагрузки, гем больше напряжение на элементах, 1ок н ннх и установленная мощность гасящих устройств. Перенапряжения на элементах снижают надежность схемы, а завышенная их мощность приводит к росту потерь н занижению КПД преобразователя.

Цель изобретения -- повысить надежность работы и КГ1Д преобразователя.

Достигается она тем, что в реверсивный преобразователь введены два дополнительных тиристора и четыре разделительных диода, соединенных попарно-встречно и подключенных параллельно каждой из вторичных обмоток трансформаторов, первичные обмотки которых подсоединены к выходам двух генераторов с разнополярными гасящими импульсами; вторичные обмотки выполнены со средними точками, соединенными со входными выводами, с обратным вентильным мостом на тиристорах и с одними электродами дополнительных тиристоров, другой электрод каждого нз последних соединен с общей точкой соответствующей пары разделительных диодов, В предложенном решении используется ограничение эффекта накопления энергии в элементах гасящих устройств путем возврата энергии в источник без специальных обмоток, что позволяет защитить преобразователь от перенапряжений и перегрузок по току и благодаря этому повысить его надежность, Сокращение вдвое числа гасящих устройств н уменьшение установленной мощности каждого из них позволяет уменьшить общие потери в преобразователе и значительно повысить его КПД, На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема реверсивного тиристорного преобразователя, на фиг. 2 — электрическая схема гасящих генераторов реверсивного тиристорного. преобразователя и на фиг. 3— временная диаграмма переключения основных элементов преобразователя.

Предлагаемый реверснвный тирнсторный преобразователь содержит:два прямых моста на тиристорах 1 — 8, два гасящих генератора

9, 10 с импульсными трансформаторами 11, 12, обратный мост на тиристорах 13 — 16, два дополнительных тиристора 17, 18, две пары разделительных диодов 19 — 22, нагрузку (якорь двигателя) 23 и источник питания 24.

Гасящие генераторы с разнополярными импульсами тока иа выходе (фиг. 2) содержат источник питания 25; тиристоры 26 — 29, конденсаторы 30, 31 емкостного делителя напряжения, коммутирующие конденсаторы 32, 33.

Трансформаторы 11, 12 имеют первичные обмотки 34, 35 и вторичные обмотки 36, 37.

Прямые тиристорные мосты включены меж.ду собой параллельно. Вторичные обмотки импульсных трансформаторов 11 и 12 гасящих генераторов 9 и 10 являются коммутирующими. Каждая коммутирующая обмотка имеет средний вывод «б» и два крайних вывода

<а» и «в». Коммутирующая обмотка трансформатора 11 гасящего генератора 9 выводами

<а» и «в» включена между общими точками тиристоров 1, 2 и 5, 6, а выводом «б» подключена к выводу положительной полярности источника питания 24. Коммутнруюгцая обмот35

40 протекающий по цепи 11 (в — б) — 24 — 15 — 1—

59

1! (в — б), под действием ЭДС коммутируюSS бО

1О

2»

4 ка трансформатора 12 гасящего генератора 10 выводами «а» и «в» включена между общими точками тиристоров 3, 4 и 7, S катодных групп мостов, а выводом «б» подключена к выводу отрицательной полярности источника питания 24. Обратный тиристорный мост и два прямых тиристорных моста образуют общий мост, одна диагональ которого подключена к исгочннку питания, другая — к нагрузке 23.

Тиристор 17 одним электродом подключен к выводу «б» коммутирующей обмотки трансформатора 11 гасящего генератора 9, а другая электродом подключена через пару разделительных диодов 21 и 22 к выводам «а» н

«в» коммутирующей обмотки трансформатора

Г2 гасящего генератора 10. Тиристор 18 одним электродом подключен к выводу «б» коммутирующей обмотки трансформатора 12 гасящего генератора 10, а другим электродом подключен через вторую пару разделительных диодов 19 и 20 к выводам «а» и «в» коммутирующей обмотки трансформатора !1 генератора 9.

В гасящих генераторах последовательно соединенные тиристоры 26 и 27, 28 и 29, а также последовательно соединенные конденсаторы 30 и 31 емкостного делителя включены параллельно источнику питания 25. Первичная обмотка 34 трансформатора 11 через коммутирующий конденсатор 32 подключена между точкой соединения тиристоров 26 и 27 и средней точкой емкостного делителя напряжения, а первичная обмотка 35 трансформатора 12 через коммутирующий конденсатор 33 — между точкой соединения тиристоров 28 н 29 и средней точкой емкостного делителя напряжения.

Работает.реверсивный преобразователь следующим образом.

Положим, что входной сигнал имеет такую полярность, когда тиристоры 14, 15 открыты, а тиристоры 13, 16 закрыты, и управляющие импульсы поступают на входы тиристоров 1, 4 и 5, 8, Включение и запирание тиристоров происходят поочередно с неизменным временным сдвигом Т», равным четверти периода

Т модуляции преобразователя (фиг. 3). Пусть первым включается тиристор 1. Затем включается тиристор 4, на нагрузке 23 появляется первый импульс напряжения, и по цепи 24 — 1.! (б — в) — 1 †23 †12 (а †) — 24 течет ток нагрузки. Далее в конце первого управляющего импульса сигнал поступает на тиристор

26 и запускает гасящий генератор 9. Ток, щей обмотки трансформатора l l запирает тиристор 1. После запирания тиристора 1 в выходном напряжении преобразователя появляется первая пауза. В интервале первой паузы ток якоря замыкается по цепи 23 — 4 — 12 (а — б) — 15 — 23. Затем включается тиристор 5, и на нагрузке 23 появляется второй импульс напряжения. В интервале второго им иул ьса ток в нагрузку течет по цепи 24---11 (6 — а)—

5 — 23 — 4 — 12 (а — б} — 24. Далее в конце второго управляющего импульса сигнал поступа610 26 7 формула изобретения

5 ет на тиристор 29 и запускает гасящий генератор 10. Под действием ЭДС коммутирующей обмотки (б — а) трансформатора 12 ток течет по цепи 12 (б- а) — 4--14 †24 12 (6- а) и запирает тиристор 4.

Запирание тиристора 4 приводит к появлению второй паузы в выходном напряжении преобразователя. В интервале второй паузы ток замыкается ло цепи 23 — 14 — 11 (б — а)--5— 23. Затем включается тиристор 8, и на нагрузке формируется третий импульс напряжения. В третьем интервале ток в нагрузку течет по цепи 24 — !1 (б — а) — 5 — 23 — 8 — 12 (в-б) — 24. В конце третьего управляющего импульса сигнал поступает на тиристор 27 и запускает гасящий генератор 9. Под действием ЭДС коммутирующей обмотки (а — б) трансформатора 11 ток течет по цепи а — б — 24— — 15 — 5 — 11 а — б и запирает тиристор 5, обеспечивая тем самым появление в выходном напряжении преобразователя третьей паузы. В интервале третьей паузы ток замыкается по цепи 23 — 8 — 12 — (в — б) — 15 — 23, Затем второй раз включается тиристор 1, и на нагрузке 23 появляется четвертый импульс напряжения.

В интервале четвертого импульса ток в нагрузку течет по цепи 24 — 11 (б — в) — 1 — 23 — 8— l2 (в — б) — 24. В конце четвертого импульса сигнал поступает на тиристор 28 и запускает гасящий генератор 10. Под действием ЗДС коммутирующей обмотки (б — в) трансформатора 12 ток течет по цепи 12 (б — в) — 8 — 14— — 24 — 12 (б — в) и запирает тиристор 8. С этого момента начинается четвертый интервал паузы в выходном напряжении. В четвертом интервале паузы ток замыкается по цепи

23 — 14 — 1 (б — в) — l — 23; Далее процессы повторяютсяя.

С изменением полярности входного сигнала сначала гасятся тиристоры 1, 4, 5, 8, а затем открываются тиристоры 13 и 16. Одновременно с поступлением управляющих импульсов на входы тиристоров 13 и 16 управляющие импульсы со входов тиристоров 14 и 15 снимаются.

При относительной продолжительности включения нагрузки, равной единице, тиристор 5 включается при открытом тиристоре (а тиристор 1 включается при открытом тиристоре S). При этом тиристор гасится при включенном тиристоре 5 током, протекающим по цепям 11 (в — б) — 24 — 15 — 1 — 11 (в — б) и 11 (в — б — а) — 5 — 1 — I I (в — б — а) поддействием ЭДС коммутирующей обмотки трансформатора 11. Тиристор 5 гасится после включения тиристора 1 током, протекающим по цепям 11 (а — б) — 24 — 15 — 5 — 11 (а — б) и 11 (а — б — в) — 1 — 5 — 11 (а — б — в) под действием

ЭДС коммутирующей обмотки трансформатора 11, Закрытое состояние тиристора 13 предотвращает образование короткозамкнутых контуров 11 (б — а) — 5 — 13 — 11 (б — а) и 11 (б — в) — 1 — 13 — 11 (б — в) . Аналогично тиристорам

1 и 5 переключаются тиристоры 4 и 8, 2 и

6, 3 и 7.

Для ограничения эффекта накопления энергии, вызывающего рост установленных мощностей элементов гасни:пх и силиных цепей, и уменьшения потерь мощпое1п и кпммугирующих цепях в преобразователе имеются тиристоры 17, 18 и разделительньп диоды 19, 20 и 21, 22. В преобразователе отсугствуют специальные„обмотки для возврата энергии в источник питания, а их функпин выполняют коммутирующие обмотки.

Если, например, при залиранпи тирнстора 1

ЗДС обратной лолуволны ком мутируюгцей обмотки «а — б» трансформ атора I I достигает определенной наперед заданной величины, включается тиристор 18, и пасть энергии, накопленной в коммутирующей обмотке 11 (а--б) возвращается по цепи 11 (а- 6) --24 — 18 — 19— 11 (а — б) в источник питания 24. Если же

ЭДС обратной полуволны коммутирующей обмотки (в — б) трансформатора 11 достигает определенной величины при заппрании тнристора 5, включается тиристор 18, и часть энергии, накопленной в обмотке 11 (в — б), воз?0 вращается по цепи l l (в — -б) — 24 — 18 — 20 — 11 (в — б) в источник питания 24. В обоих случаях тиристор 18 гасится естественно, когда напряжение на обмотке 11 (а --6) ИЛИ 1l (б — в) достигает значения напряжения истс>чника питания, и ток в тиристоре становится равным нулю. Аналогично работает цепь возврата энергии в источник литания, содержащая коммутирующую обмотку импульсного трансформатора 12, тиристор 17 и разделительные диоды 21, 22.

Описанный реверсивный тиристорный преобразователь по сравнению с прототипом имеет вместо четырех два гасящих генератора с трансформаторным выходом. Сердечники этих трансформаторов перемагничиваются в процессе работы. Это позволяет .уменьшить объем

35 магнитопровода и меди импульсных трансформаторов. Сокращейие вдвое общего количества гасящих устройств, а также уменьшение массы и габаритов установленных импульсных трансформаторов позволяет уменьшить потери в гасящих устройствах.

Ограничения по току и напряжению на строго заданном уровне позволяют уменьшить габаритную мощность силового каскада и гасящих устройств и за счет этого ограничить величину потерь в преобразователе.

Использование коммутирующих обмоток для возврата энергии -в источник позволяет исключить специальные обмотки и за счет этого дополнительно уменьшить массу, габариты и мощность потерь в преобразователе.

Сокращение потерь в гасящих устройствах в выходном силовом каскаде позволявт повысить КПД преобразователя.

Ограничение эффекта накопления в коммутирующих элементах путем возврата энергии в источник питания позволяет защитить преобу разователь от возможных перенапряжений ло току и за счет этого повысить его надежность.

Реверсивиый преобразователь, содержащий два прямых тиристпрных и обратныМ вентиль6102{) 7

e/ewe. г гб

Вл»д гг и рие, г

Составитель И. Галиева

Текред Q. Луговая Корректор А. Гриценко

Тираж 892 Подписное

Редактор Б. Федотов

Заказ 3031 46

3ЯНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делан изобретений н открытий

I! 3035, Москва, Ж-35, Рауцгскан наб. д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 ный мосты с обшей диагональю переменного тока, гасящие импульсные генераторы, к выходам которых подсоединены первичные обмотки трансформаторов, каждая из вторичных обмоток которых связана с обратным вентильным мостом, со входными выводами и соединена с .одноименными группами тирнсторных мостов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, в него введены два дополнительных тиристора и четыре разделительных диода, соединенных попарно-встречно и подключенных параллельно каждой из вторичных обмоток, выполненных со средними точками, соединенными со входными выво8 лами, с обратным вентильным мостом на тнристора х н .с одним и электрода ми дополнительных тиристоров, причем другой электрод каждого из последних соединен с общей точкой

5 соответствующей пары разделительных диодов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 221118, Н 02 P 5/16, 1969.

2. Патент СШЛ № 3297931 318 — 380. 1967.

3. Патент США № 3701938, 32! — 11, 1972.

4. Патент Франции № 2129562г Н 02 Р 13 00.

5. Авторское свидетельство СССР № 2999! 7, Н 02 М 7/515, 1970.