Импульсный преобразователь постоянного тока с последовательной емкостной коммутацией

Импульсный преобразователь постоянного тока с последовательной емкостной коммутацией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ о>877736 (61) Дополнительное.к авт. сеид-ву— (51) М. Кл.з (22) Заявлено 0407.79 (21) 2791412/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Н 02 М 3/135

Государственный комитет

СССР по делан изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 30.1081 Бюллетень № 40.(З) УА 821,314.. 1(088. 8) Дата опубликования описания 30.10.81!

О.Г.Булатов, В.Д,Поляков и A.È,Öàðåíêo

1 (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина энергетический институт (73) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТНОЙ кОммутАцией

Изобретение относится к электротехнике, представляет собой импульсный преобразователь постоянного тока и может быть использовано в электроприводе постоянного тока.

Известны импульсные преобразователи с последовательной емкостной коммутацией, содержащие конденсатор/ включенный последовательно по цепи тока нагрузки при помощи вентилей, собранных по мостовой схеме. На выходе таких преобразователей подключены обратные вентили, ограничивающие напряжение на обкладках конденсатора на уровне напряжения питания.

К достоинствам укаэанных преобразователей следует отнести их высокую коммутационную способность (естественная коммутация вентилей), устойчивую работу в режиме короткого замыкания по нагрузке (энергия, передаваемая в нагрузку, строго ограничена), простоту управления и т.д. 1) и 2 ).

К недостаткам таких преобразователей относятся ограниченный диапазон регулирования преобразователя вследствие наличия широкой области разрывных токов, уменьшение которой может,быть достигнуто лишь увеличением сглаживающего дросселя в цепи нагрузки, что приводит к увеличению массогабаритных показателей привода и ухудшению его. быстродействия, неудовлетворительная форма кривой выходного напряжения (амплитуда равна двойному напряжению .питания ), что также приводит к, обязательному использованию сглаживающего дросселя в цепи нагрузки, отсутствие которсго может привести к неблагоприятным . последствиям, например, к электрическому пробою между обмотками якорf5 ной цепи.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный преобразователь постоянного тока с последовательной емкостной коммутацией, выполненный на вентилях, собранных по мостовой схеме, по крайней мере, с одним обратным вентилем и конденсатором в диагонали (2 ).

Однако известный преобразователь также имеет ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, Указанная цель достигается тем, 30 что в известный преобразователь пос877736

Формула изобретения

65 тоянного тока с последовательной емкостной коммутацией дополнительно введены дроссель и два последовательно соединенных дополнительных вентиля, причем дроссель одним концом подключен к общей т чке соединения дополнительных вентилей, образующей один из выходных выводов, другим — к выходу указанной мостовой схемы вентилей, а свободный вывод силового электрода каждого из дополнительных вентилей подключен к одному из входНых выводов для подключения источника постоянного тока соответствующей полярности.

На фиг.1 и 2 представлены принципиальные схемы преобразователей, . на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие их работу.

Схема, представленная на фиг.1, является обобщенной и содержит подключенный к источнику Е питания преобразователь 1, к выходу которого подсоединен дроссель 2, соединенный с нагрузкой 3. Точка соединения дросселя 2 и нагрузки 3 через вентили 4 и 5 подключена к шинам питания.

На фиг.2 показаны принципиальные схемы с различным выполнением преобразователя 1. На фиг.2а изображен нереверсивный преобразователь, содержащий подключенный последовательно с источником E питания мост на тиристорах б — 9 с конденсатором 10 в диагонали, обратный диод 11, дроссель 12, подсоединенный с одной стороны к катоду диода 11, а с другой к нагрузке 13 (якорь двигателя постоянного тока ДПТ) и к вентилю 14, который подключен катодом к плюсовой шине питания. Наличие лишь одного вентиля на выходе преобразователя объясняется тем, что ток в нагрузке

13 не меняет своего напряжения. Диаграммы работы преобразователя в установившемся режиме представлены на фиг.3. Направления токов показаны стрелками.

Допустим до момента t конденса( тор 10 заряжен до напряжения источника питания с полярностью, показанной на фиг.2а. В момент t открываются тиристоры б и 7 и конденсатор 10 начинает перезаряжаться током, протекающим через дроссель 12. В преобразователе образуются два контура тока. Первый включает последовательно соединенные источник E питания тиристор б, конденсатор 10, тиристор 7, дроссель 12 и нагрузку 13, а второй — последовательно соединенные тиристор 6 и конденсатор 10,. тиристор 7, дроссель 12 и диод 14.

Ток через конденсатор 10 и дроссель

12 равен сумме токов, протекающих через нагрузку 13 () и диод 14 (ig). Пока диод 14 открыт, напряжение на нагрузке 13 ограничено напряжением источника Е питания. Ток якоря

55 нарастает (полагается, что индуктивность якорной цепи на порядок выше индуктивности дросселя .. ).

В момент t ток i, протекающий через диод 14, становится равным нулю, и напряжение на нагрузке падает до напряжения, равного разнице напряжения на диоде 11 и дросселе 12.

Начиная с момента t<, действует лишь первый контур, и конденсатор 10 переэаряжается током якоря 4 . В момент

t напряжение на конденсаторе 10 становится равным напряжению питания, открывается диод 11 и ток якоря замыкаясь через него, начинает уменьшаться. Напряжение на выходе преобразователя с момента t>равно напряжению на дросселе 12. В момент открывается следующая пара тиристоров

8 и 9 и процессы, протекающие в преобразователе, повторяются.

Как видно иэ фиг.38, при разгрузке преобразователя (например режим х.х. ДПТ) уменьшается ток якоря и увеличивается ток, протекающий по контуру; тиристор б (или 8) конденсатор 10 — тиристор 7 (или 9 )— дроссель 12 — диод 14. При этом при заданной частоте импульсов выходного напряжения наблюдается увеличение их ширины за счет увеличения времени перезаряда конденсатора 10. Увеличение же ширины импульса напряжения на выходе преобразователя соответственно ведет к лучшему сглаживанию выходного тока. (тока якоря i )

На фиг.2К приведена схема преобразователя с последовательной конденсаторной коммутацией, позволяющего работать как в режиме прямой передачи энергии, так и в режиме возврата энергии источнику питания. С этой целью в него включен мост на тиристорах 15 — 18, обратный вентиль 19. В этом случае, так как ток нагрузки меняет свое направление на его выходе, как правило, присутствуют оба вентиля 20 и 19, каждый из которых подключен к одной из шин питания.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет с одной стороны улучшить форму выходного напряжения путем его ограничения на уровне напряжения питания, а с другой стороны расширить диапазон регулирования преобразователя за счет сокращения эоны разрывных токов, следствием чего является уменьшение габаритов слеживающего дросселя в цепи нагрузки, а в некоторых случаях его полного исключения.

Импульсный преобразователь постоянного тока с последовательной емкостной коммутацией, выполненный на вентилях, собранных по мостовой схеме, 877736 по крайней мере, с одним обратным вентилем и конденсатором в диагонали, отличающийся тем, что, с целью .расширения функциональных в 6зможностей, дополнительно введены дроссель и два последовательно со5, единенных дополнительных вентиля, причем дроссель одним концом подключен к общей точке соединения дополнительных вентилей, образующей один из выходных выводов, другим — к выхо- g ду указанной мостовой схемы вентилей, а свободный вывод силового электрода, каждого из дополнительных вентилей подключен к одному из входных выводов для подключения источника постоянного тока соответствующей полярности, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электротехническая промышленность. Сер. "Преобразовательная техника", 1973, вып, 8/43, с.17-19, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2470577/24-07, кл. Н 02 М 7/515, 1977.

877736

Составитель A,Àíäðååâ

Редактор Л.Филь Техред А.Бабинец Корректор Л.Бокшан

Эакаэ 9637/83 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ 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