Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ E

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„,>955445

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.04.80 (21) 2912299/24-07 (51) М. К.

Н 02 М 7/155ll

Н 02 P 5/06 с присоединением заявки №вЂ”

Гесударстееннмй кемитет (23) Приоритет—

СССР (53) УДК 621.314..57 (088.8) Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 05.09.82 пе делам еаебретений и атармтий!

%и. аОуЩ,) д "... . ,В. Н. Мишин, В. Л. Кузьмин и В. В. Леонов л у!. 1д ГЩ FH(!

РЬА,Н". Ъ;К, (72) Авторы изобретения ljь Сй ИИ

Иаучно-исследовательский институт автоматики и электфЪЪй%аййкй при Томском институте автоматизированных систем уйравленйя и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ е

Изобретение относится к преобразовательной технике.и может быть использовано в электроприводах постоянного тока; а также в устройствах для возбуждения электрических машин.

Известны управляемые выпрямители с искусственной коммутацией, содержащие силовой тиристорный мост и узел искусственной коммутации. в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двумя тиристорными ключами с принудительной коммутацией, включенными между одноименными полюсами силового и вспомогательного мостов fl).

Наиболее близким -к предлагаемому является преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий силовой тиристорный мост, устройство искусственной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двумя тиристорными ключами с конденсаторной коммутацией, включенными между одноименными полюсами силового и вспомога-тельного мостов, вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого включены между входными выводами силового и вспомогательного мостов, а первичные обмотки подключены к входным выводам силового моста (2j .

Основной недостаток известного устройства заключается в том, что введение вольтодобавочного трансформатора с достаточно малой индуктнвностью рассеяния, необходимой, как это будет показано ниже, для эффективного запирания тиристоров силового моста, существенно ухудшает.массагабаритные характеристики устройства. Это особенно сказывается в преобразователях, работающих с большими кратковременными перегрузками по току, как например, в электраприводах постоянного тока, где перегрузки двухкратной и более величины.

Действительно, номинальная мощность вольтодобавочного трансформатора определяется напряжением вольтодобавки, обеспечивающим коммутацию тока из тиристорного моста в цепь диодного, и действующим ,значением тока вторичной обмотки

5н = 1- гн 1гн . (1)

Так как для нормальной коммутации тока из силового моста в цепь вспомогательного моста величина вторичного напряжения вольтодобавочного трансформатора лежит в пределах 10 — 20 В, а действующее значение

955445 тока во много раз меньше тока нагрузки, вследствие кратковременности его протекания через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, мощность вольтодобавочного трансформатора мала в отличие от величины индуктивности рассеяния вольтодобавочного трансформатора, которая определяется как г (2) где Vqg — индуктивная составляющая напряжения трансформатора.

Это приводит к увеличению емкости конденсатора, включенного на выходе выпрямителя. Величина угла коммутации тока из силового моста во вспомогательный мост при допущении, что на интервале коммутации ток нагрузки и напряжение вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора не меняются, определяется по формуле г

<к6 гн 1кюи

/ 2)

У

1 .,Э

>g ком где I ygp — величина коммутируемого ток»

Uщ„-величина напряжения вольтодобавочного трансформатора в момент коммутации.

Как следует из описания работы преобразователя, процесс коммутации тока из силового тиристора в диод вспомогательного моста должен закончиться до окончания интервала разряда конденсатора, включенного на выходе Вспомогательного моста. Используя формулу (3), можно показать, что в выпрямителях средней и большой мощности при токах

1„„„= 21„и реальных параметрах Ug6, U „, угол коммутации тока из тиристорного моста во вспомогательный мост больше 60—

70 эл. град. Это не удовлетворяет нормальным условиям работы преобразователя и не обеспечивает цели введения вольтодобавочного трансформатора, а именно, повышению жесткости нагрузочных характеристик. Кроме того, выключение силовых тири сторов происходит не напряжением вольтодобавочного трансформатора, а определяется параметрами LC-контура тиристорных ключей, что не позволяет использовать силовые тиристоры с . большим временем выключения и ведет к ухудшению стоимостных характеристик выпрямителя.

Устранения этих недостатков в преобразователях, работающих с большими кратковременными перегрузками по выпрямленному току, можно добиться снижением индуктивности рассеяния вольтодобавочного трансформатора, что неизбежно ведет к увеличению его мощности. Однако и в этом случае положительных результатов можно достичь лишь тогда, когда мощность вольтодобавочного трансформатора становится соизмеримой с типовой мощностью согласующего трансформатора. Поэтому такое устройство, обладая рядом преимуществ перед другими известными, будет иметь плохие массогабаритные показатели., Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем силовой тиристорный мост, подключенный к входным выводам через согласующий трансформатор, узел искусственной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двумя тиристорными ключами, включенными между одноименными выводами силового и вспомогательного мостов, согласующий трансформатор выполнен с дополнительными обмотками, каждая из которых включена между соответствующими входными выводами силового и вспомогательного .мостов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит силовой мост

1, подключенный входными выводами к обмоткам 2 согласующего трансформатора 3, а выходными выводами — к нагрузке 4.

К обмоткам 5 согласующего трансформатора

25 3 подключен вспомогательный мост 6, на выходе которого включен конденсатор 7.

Между выходами силового 1 и вспомогательного моста 6 включены ключи 8 и 9, которые имеют коммутирующий конденсатор 10, дрос30 сель 11 и два тиристора 12 и 13, зашунтированные обратными диодами 14 и 15.

На фиг. 2 обозначено: 16 — ток и напряжение конденсатора 10; 17 — ток и напряжение конденсатора 7; 18 — ток тиристора фазы А силового моста 1; 19 — ток диода фазы А вспомогательного моста 6; 20 — ток включаемой фазы.

Преобразователь работает следующим образом.

Перед началом работы устройства подаются импульсы управления на тиристоры 12

4в ключей 8 и 9, а на тиристоры моста 1 импульсы не подаются, тогда конденсатор 7 заряжается до напряжения большего, чем амплитуда линейного напряжения вторичных обмоток согласующего трансформатора, а

4 конденсаторы 10 ключей 8 и 9 заряжаются до половины этого напряжения, знаки полярности конденсаторов показаны на фиг. 1 в скобках. Оба ключа работают синхронно, поэтому ниже рассматривается лишь работа ключа 8.

Пусть ток нагрузки 1 протекает через силовой тиристор фазы А в катодной группе моста 1 и тиристор фазы С в анодной группе. В момент времени to (фиг. 2) для коммутации тока из фазы А в фазу В включают тиристор 13, и конденсатор 10 начинает перезаряжаться по контуру: конденсатор 10, тиристор 13, диод 14, дроссель 11 конденсатор 10. Через открытые тиристоры 13 ключей 8 и 9 к нагрузке 4 прикладывается

955445 напряжение конденсатора 7, большее, чем амплитуда линейного напряжения. Под действием напряжения конденсатора 7 ток из фазы А начинает переходить в цепь конденсатора 7, разряжая его, а одновременно ток из тиристора фазы А силового моста 1 под действием напряжения обмотки 5 трансформатора 3, включенной встречно вторичной обмотке 2, начинает переходить в цепь диода вспомогательного моста 6, синфазного с проводящим силовым тиристором. На интервале to — ti (фиг. 2) ток из основного моста 1 переходит во вспомогательный мост 6, тиристор моста

1 в фазе а в момент ti включается и начинает восстанавливать свои свойства под действием напряжения обмотки 5 трансформато- is ра 3. В момент времени tz конденсатор 10 полностью перезарядится и напряжение на его обкладках изменит знак. На интервале

tz — tq через тиристор 13 протекает ток Iz, равный сумме двух токов: убывающего-тока фазы А и возрастающего тока конденсатора

7. В момент времени t> включается тиристор

12 и начинается колебательный перезаряд конденсатора 10. К моменту t4 ток тиристора 13 спадает до нуля и иа интервале

1 — t<, весь ток нагрузки идет через конден- 2 сатор 7 и диод 15, и тиристор 13 восстанавливает свои свойства под действием напряжения на диоде 15. В момент tq ток перезаряда становится меньше то1а нагрузки, и диод 15 запирается. К моменту ts на тиристор фазы В должен быть подан импульс управления. Поскольку в момент ts диод

15 заперт, ток нагрузки под действием ЭДС самоиндукции не прервется, а будет идти по двум путям: через конденсатор 10, завершая его перезаряд, и через фазы С и В, к которым через вспомогательный мост 6 подключен конденсатор 7. С момента ток нагрузки пойдет по двум цепям: через конденсатор 7, постепенно убывая, и через фазы трансформатора, постепенно возрастая.

Когда ток в фазах В и С становится равным 4р току нагрузки, ток конденсатора 7 спадает до нуля и коммутация заканчивается. Таким образом, ввиду малой индуктивности рассеяния обмоток 5 трансформатора 3 интервал

to — t i во много раз меньше интервала to—

t6, и поэтому процесс перевода тока из силового моста 1 во вспомогательный мост 6 не влияет на процессы коммутации тока в фазах преобразователя.

Включение дополнительной обмотки согласующего трансформатора выгодно отличает предлагаемый преобразователь с искусственной коммутацией от прототипа, так как это позволяет отказаться от вольтодобавочного трансформатора и исключить влияние процессов, связанных с выключением тиристоров основного моста на процессы коммутации тока в фазах преобразователя.

В результате этого улучшены массогабаритные показатели преобразователя на 20 — 3094. как за счет исключения вольтодобавочного трансформатора, так и за счет снижения величины емкости конденсатора, включенного на выходе вспомогательного моста.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой тиристорный мост, подключенный к входным выводам через согласующий трансформатор, узел искусственной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двумя тиристорными ключами, включенными между одноименными выводами и силового и вспомогательного мостов, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, согласующий трансформатор выполнен с дополнительными обмотками, каждая из которых включена между соответствующими входными выводами силового и вспомогательного мостов.

Источники информации, принятые вд внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 443448, кл. Н 02 М 7/155, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 519832, кл. Н 02 М 7/155, 1973.

955445

17 фиг. 2

Редактор Е. Папи

Заказ 6469/73

Составитель Е. Мельникова

Техред А. Бойкас Корректс р Г. Решетн нк

Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4