Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП САНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ („)764067

1 ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01. 08. 76 (21) 2389000/24-07 (51) М Л

Н 02 M 7/12 с йрйсобдйнением заявкй ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150980. Ьюллетень № 34 (5З) ЮЖ 621.314. .632(088.8) Дата опубликования описания 180980 (72) Автор изобретения

Г.Г.Магазинник

Горьковскнй политехнический институт им. A.À. Жданова (71) Заявитель (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к ведомым сетью управляемым полупроводниковым преобразователям (выпрямителям, инверторам) и может быть, в частности, использовано для питания и регулирования скорости электродвигателя постоянного тока с одновременной компенсацией или генерацией реактивной.мощности в сеть.

Преобразователи, осуществляющие регулирование выпрямленного напряжения с одновременной компенсацией или генерацией в сеть реактивной мощности, являются компенсированными или компенсационными.

К числу наиболее простых схем искусственной коммутации компенсационных мостовых преобразователей относится схема с присоединением общей точки вторичных обмоток трансформатора (нулевого вывода) через коммутирующий конденсатор и два коммутирующих тиристора соответственно к положительному и отрицательному зажиму мостового выпрямителя 1 .

Недостатки указанной схемы — зависимость времени перезаряда коммутирующего конденсатора от тока нагрузки, что приводит к искажению

2 (нелинейности) вольт-амперных характеристик выпрямителя в области малых токов нагрузки, и зависимость емкости коммутирующего конденсатора

5 от времени восстановления запирающих свойств силовых тиристоров.

Известен также преобразователь, в котором зависимость времени переэаряда коммутирующего конденсатора от

10 тока нагрузки частично устраняется за счет введения контроля напряжения на коммутирующем конденсатоРе P1.

Однако при этом существенно ус15 ложняется система управления, в моменты включения силовых тиристоров смещаются при изменении тока йагруэки, что приводит к изменению выпрямленного напряжения преобраэова20 теля.

Известен преобразователь перемен-, ного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, диагонали пере25 менного тока которого подключены к входным выводам а диагональ постоянного тока соединена с выходными выводами, дополнительный источник постоянного тока, параллельно которому включен коммутирующий конден764067 сатор, а последовательно — подключенные к каждому его выводу два тиристорных ключа с (.С-коммутацией

I причем один ключ свободным выводом соединен с положительным выводом тиристорйого моста., и выпрямительные диоды P3) . Недостатком известного устройства является большая установленная мощность коммутирующего конденсатора.

Цель изобретения — уменьшение установленной мощности коммутирующе "го конденсатора и тем самым улучшение энергетических показателей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что два выпрямительных диода обра. зуют с упомянутыми ключами мостовой выпрямитель, в диагональ переменного тока которого включен коммутирующий конденсатор, а отрицательный вывод соединен с нулевым выводом питающей сети.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 диаграммы напряжений и токьв.

На схеме (фиг.1) к трехфазноМу мостовому тиристорному преобразова" телю, выполненному на тиристорах

1-6, подключена нагрузка 7. Между нулевым проводом сети, питающей преобразователь, и нлюсовым выводом нагрузки включен мост, содержащий два диода 8 и 9 и два тиристорных ключа 10 и 11 С;коммутацией. В дйагональ переменного тока моста включен однополярный (фильтровый) конденсатор 12.

На фиг. 1 приведена только схема :гюча 10. Схема 11 аналогична. Ключ представляет собой типовую схему

LC-коммутации и содержит тиристор 13 с обратным диодом 14, вспомогательный тиристор 15 с обратным диодом, 16 и коммутирующие конденсатор 17 и дроссель 18. Параллельно конденсатору 12 подключен вспомогательный маломощный источник 19, необходимый— — для первоначального заряда конденсатора до напряжения болыаего, чем амплитуда фазного йапряжения преобразователя, а параллельно диоду 16

" включено маломощное высокоомное сопротивление 20, обеспечивающее в

- исходном состоянии схемы заряд конденсатора. 17 плюсом из нижней обкладки через защитные LC-цепи-и сойротйвлейия утечки силовых вентилей преобразователя.

Схема работает следующим образом.

Пусть в"момент времени, предшеот -- вующей коммутации, проводят ток фазы

"1" и "2" сети (показано на фиг.1 -" . сплошными стрелками).

В момент tq (см.фиг.2) требуется скоммутировать ток 1 иэ фазы

"2" в фазу "3". В этом случае отпиРают ключи 10 и 11, для чего вклю- чают тиристор 13 и соотзетствующйй тиристор в ключе 11. Конденсатор 17 резонансно перезаряжается. Конденсатор 12 через тиристоры ключей оказывается подключенным параллельно фазе "?", Поскольку в период времени, предшествующий коммутации, конденсатор 12 заряжен через диоды 8 и 9 и маломощный источник 19 до напряжения, большего, чем амплитуда фаэного напряжения, замыкание ключей

10 и 11 вызывает переход тока из фазы "2" в.цепь конденсатора 12. К мо- менту времени с„ (см. фиг.2) ток

i иэ фазы "2" полностью переходит в конденсатор 12, а напряжение на конденсаторе уменьшается.

С момента t, до момента е ток нагрузки,Ы идет через фазу "1" и конденсатор 12, а тиристор 5 фазы "2" (в катодной группе силового моста) восстанавливает свои запирающие свой20 ства. В момент t подают команду на размыкание ключей 10 и 11, для чего отпирают тиристор 15 и соответствующий тиристор в ключе 11. Резонансным перезарядом конденсатора 17 по цепи: верхняя обкладка — дроссель 18 диод 14 — тиристор 15 — нижняя о6кладка запирается тиристор 13 (в ключе 11 процесс идентичен). Тиристоры 13 и 15 в ключе выбираются с

Зо малым временем восстановления запирающих свойств (например, типа " 4"), поэтому процесс эапирания ключей пренебрежно мал по сравнению с временем коммутации тока из фазы "2" в конденсатор 12. Соответственно мала и емкость конденсатора 17.

С момента t> размыкания ключей

10 и 11 ток в конденсаторе 12 продолжает протекать уже через диоды 8 и 9 под действием ЭДС самоиндукции

4() нагрузки (предполагается, что наг,рузка 7 обладает достаточно большой индуктивностью, если нагрузкой является якорь мотора постоянного тока).

Конденсатор 12 снова подзаря4 жается, а так как его напряжение теперь направлейо встречно протекающему току, ток в нем убывает и переходит в фазу ".3". К моменту t ток в фазе "3" возрастает дЬ тока нагрузки, а" ЙапРяжение -конденсатора 12. достигает (если пренебречь активными потерями) первоначальной величины. Коммутация закончена. Та-" ким образом, вспомогательный маломощный источник 1 9 нужен лишь для,.: запуска схемы и компенсации активных потерь при работе преобразОва- . теля с малюем током нагрузки ..

Напряжение на конденсаторе 12 однополярное, а величина пульсаций определяется Емкостью конденсатора и может бйть ограничена на любом требуемом уровне, поэтому в .качестве конденсатора 1?„ могут быть использовайы компактные фильтровые

$5 кондейсаторы.

764067

Коммутирующие конденсаторы 17 ключей перезаряжаются по замкнутому контуру через обратные диоды 14 и 16, что обеспечивает независимость времени их переэаряда от тока нагрузки (время перезаряда определяется лишь параметрами и С в контуре).В то же время длительность .йроцесса переэаряда конденсаторов 17 должна быть лишь такой, чтобы обеспечить запирание тиристоров 13, и не зависит от параметров силовых тиристоров.

В интервале времени t — t напряжение конденсатора 12 складйвается с выпрямленным напряжением, а в интервале t -t вычитается из него, Поскольку (если пренебречь временеМ запирания тиристоров) интервалы

tp- и -е. практически равны, интеграл коммутационного напряжения на нагрузке равен нулю, т.е. коммутация конденсатора 12 также не оказывает влияния на выпрямленное напряжение.

Независимость параметров LI: в ключах от времени восстановления силовых тиристоров позволяет устанавливать в ключах малые емкости и индуктивности.

Если устройство искусственной коммутации аналогично предложенному включить дополнительно между нуле- вым проводом сети и минусовым зажимом нагрузки, то обе группы вентилей силового моста будут работать с искусственной коммутацией и преобразователь сможет генерировать в сеть реактивную мощность, т.е. станет компенсационным.

В предложенном тиристорном преобразователе в отличие от известных многофазных мостовых преобразователей исключено влияние тока нагрузки на время перезаряда коммутирующих конденсаторов, а также обеспечена независимость параметров коммутирующего контура от времени восстановления запирающих свойств силовых тиристоров (как в схеме известного) при одновременном уменьшении установленной мощности и габаритов коммутирующего конденсатора.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, диагонали переменного тока которого подключены к входным выводам, а диагональ постоянного тока. соединена с вывходными выводами, дополнительный источник постоянного тока, параллельно которому включен коммутйрующий конденсатор, а после20 довательно подключенные к каждому его выводу два тиристорных ключа с LC-коммутацией, причем один ключ свободным выводом соединен с положительным выводом тиристорного Мос25 та, и выпрямительные диоды, о т л ичающий с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, два выпрямительных диода обра-, . зуют с упомянутыми ключами мостовой выпрямитель, в диагональ переменного тока которого включен коммутирующий конденсатор, а отрицательный вывод соединен с нулевым выводом питающей сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. м5гy punter. i в ЮВ Scbattung s, jar e E.igenschpkten und Фге Anwendu g

in дел Leistu(sefektronik, Е,т,l.

40 2.Патент ФРГ Ф 11293Р, кл. Н 02 13/24, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 519832, кл. Н 02 М 7/08, 1976.