ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ Российский патент 1995 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в выпрямителях с принудительной коммутацией, источниках реактивной мощности, электроприводах постоянного тока.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий мост силовых управляемых вентилей, диодный мост, к выходу последнего подключен конденсатор фильтра, выводы которого через диоды связаны с положительным и отрицательным выводами силового моста, два полностью управляемых вентиля, последовательно с которыми включены источники смещения, выполненные в виде конденсатора, зашунтированного источником подзаряда [1] Относительная сложность преобразователя, повышенная установленная мощность конденсаторов фильтра и узла коммутации, пониженная генерация реактивной мощности, ухудшенные массогабаритные показатели являются недостатками известного преобразователя. Пониженная генерация реактивной мощности вызвана тем, что при каждой коммутации ток обмоток двух фаз уменьшается до нуля.

Наиболее близким к предлагаемому преобразователю по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к силовому мосту управляемых вентилей и к диодному мосту, выводы постоянного тока которого через цепочки из согласно включенных полностью управляемых вентилей и источников смещения связаны с одноименными выводами силового моста управляемых вентилей и непосредственно подключены к емкостному фильтру, выполненному в виде двух последовательно соединенных конденсаторов. Общая точка конденсаторов соединена с общей точкой звезды. Выводы постоянного тока силового моста соединены через диоды с разноименными выводами постоянного тока диодного моста. Источники смещения содержат конденсаторы, к выводам которых подключены источники подзаряда [2] Этот преобразователь относительно сложен, имеет пониженные массогабаритные показатели и повышенную стоимость.

Задачей изобретения является упрощение преобразователя и повышение массогабаритных показателей.

Достигается это тем, что в отличие от преобразователя переменного тока в постоянный, содержащего трансформатор, вторичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока силового моста управляемых вентилей, зарядные источники, емкостной фильтр из двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка которых соединена с общей точкой звезды, общие точки анодов и катодов вентилей силового моста управляемых вентилей связаны через диоды с одноименными силовыми электродами полностью управляемых вентилей, подключенных к выводам емкостного фильтра, в предлагаемом преобразователе к общим точкам анодов и катодов силового моста управляемых вентилей подключены одноименные свободные силовые электроды полностью управляемых вентилей. Зарядные источники включены между общей точкой звезды и связанными с конденсаторами фильтра силовыми электродами полностью управляемых вентилей.

Поставленная задача достигается также тем, что для заряда емкостного фильтра полностью управляемые вентили зашунтированы встречно включенными диодами.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены варианты принципиальной схемы преобразователя.

Преобразователь переменного тока в постоянный (фиг. 1) содержит трансформатор, вторичная обмотка которого 1 соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока силового моста управляемых вентилей 2-7, емкостной фильтр из двух последовательно соединенных конденсаторов 8 и 9, общая точка которых соединена с общей точкой звезды. Общие точки анодов и катодов вентилей силового моста связаны через диоды 10 и 11 с выводами емкостного фильтра. Между выводами емкостного фильтра и выводами постоянного тока силового моста включены полностью управляемые вентили 12 и 13. Зарядные источники 14 и 15 включены между общей точкой звезды и выводами емкостного фильтра. К выводам постоянного тока силового моста управляемых вентилей подключены последовательно соединенные сглаживающий дроссель 16 и нагрузка 17. В качестве зарядных источников 14 и 15 могут быть использованы неуправляемые выпрямители.

Преобразователь переменного тока в постоянный работает следующим образом.

Пусть открыты управляемые вентили 2 и 3. Ток нагрузки проходит по цепи: 17 3 фазы С и А обмотки 1-2-16-17. Для выключения вентиля 2 отпирают полностью управляемый вентиль 12. Напряжение конденсатора 8 прикладывается через вентиль 2 к фазе А обмотки 1. Ток в фазе А обмотки 1 уменьшается. По окончании переходного процесса ток проходит по цепи: 17-3 фаза С обмотки 1-8-12-16-17. К управляемому вентилю 2 прикладывается разность напряжений конденсатора 8 и фазы А обмотки 1. Происходит разряд конденсатора 8 током нагрузки 17. После выключения вентиля 2 запирают полностью управляемый вентиль 12. При этом ток нагрузки проходит по цепи: 17-3 фаза С обмотки 1-9-11-16-17. Происходит заряд конденсатора 9. С задержкой отпирают очередной вступающий в работу управляемый вентиль 4. К фазе В обмотки 1 прикладывается напряжение конденсатора 9 и ток начинает увеличиваться. По окончании переходного процесса ток нагрузки проходит по цепи: 17-3 фазы С и В обмотки 1-4-16-17.

Регулируя задержку отпирания очередного вступающего в работу управляемого вентиля, поддерживают уровень напряжения на конденсаторах 8 и 9. Зарядные источники 14 и 15 обеспечивают первоначальный заряд конденсаторов 8-9 и обеспечивает требуемый уровень напряжения на конденсаторах при ошибках регулирования величины задержки отпирания очередных вступающих в работу управляемых вентилей.

С целью упрощения преобразователя переменного тока в постоянный исключены зарядные источники 14 и 15, а полностью управляемые вентили 12-13 зашунтированы встречно включенными диодами 18-19 (фиг. 2). Для первоначального заряда конденсатора 8 в соответствующий момент времени отпирают, например, управляемый вентиль 2. По цепи: 2-18-8 фаза А обмотки 1-2 проходит ток и напряжение на конденсаторе 8 будет примерно в два раза превышать мгновенное значение напряжения фазы обмотки. Для заряда конденсатора 9 отпирают, например, управляемый вентиль 3. Конденсатор заряжается по цепи: 3 фаза С обмотки 1-9-19-3. Для выключения управляемых вентилей катодной группы отпирают полностью управляемый вентиль 12, а для выключения управляемых вентилей анодной группы полностью управляемый вентиль 13. Требуемый уровень напряжения на конденсаторах 8 и 9 обеспечивают регулированием задержки отпирания очередных вступающих в работу управляемых вентилей.

В преобразователе на фиг. 2 зарядные источники образуются фазами обмотки 1, управляемыми вентилями силового моста, диодами 18-19 и оказываются включенными между общей точкой звезды и связанными с конденсаторами фильтра силовыми электродами полностью управляемых вентилей.

Предлагаемый преобразователь переменного тока в постоянный обеспечивает потребление и генерирование реактивной мощности как в выпрямительном, так и в инверторном режимах.

Предлагаемый преобразователь переменного тока в постоянный имеет повышенные массогабаритные показатели и более низкую стоимость в связи с существенным уменьшением количества силовых элементов.

В предлагаемом преобразователе переменного тока в постоянный исключены диоды диодного моста с охладителями и конденсаторы источников смещения, что позволило существенно упростить преобразователь, улучшить его массогабаритные показатели и снизить стоимость.

Использование: преобразователь переменного тока в постоянный обеспечивает генерирование и потребление реактивной мощности во всех режимах и может быть использован в выпрямителях с искусственной коммутацией, источниках реактивной мощности, электроприводах постоянного тока. Сущность изобретения: преобразователь содержит трансформатор, вторичная обмотка 1 которого соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока силового моста управляемых вентилей /СМУВ/ 2-7, емкостной фильтр из двух последовательно соединенных конденсаторов 8, 9, общая точка которых соединена с общей точкой звезды. Общие точки анодов и катодов вентилей СМУВ связаны через диоды 10, 11 с одноименными силовыми электродами полностью управляемых вентилей /ПУВ/ 12, 13, подключенных к выводам емкостного фильтра. К общим точкам анодов и катодов СМУВ подключены одноименные свободные силовые электроды ПУВ. Зарядные источники 14, 15 включены между общей точкой звезды и связанными с конденсаторами фильтра силовыми электродами ПУВ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока силового моста управляемых вентилей, зарядные источники, емкостный фильтр из двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка соединения которых соединена с общей точкой указанной звезды, общие точки соединения анодов и катодов соответствующих управляемых вентилей силового моста соединены через соответствующие диоды с одноименными силовыми электродами соответствующих полностью управляемых вентилей, подключенных к соответствующим выводам емкостного фильтра, отличающийся тем, что к указанным общим точкам анодов и катодов силового моста управляемых вентилей подключены одноименные свободные силовые электроды соответствующих полностью управляемых вентилей, а каждый из зарядных источников включен между общей точкой звезды вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения одного из выводов емкостного фильтра с силовым электродом соответствующего полностью управляемого вентиля. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения заряда емкостного фильтра, каждый из полностью управляемых вентилей зашунтирован встречно включенным дополнительно введенным диодом.