Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техНИКИ, в частности к силовым управляемым выпрямителям.

Известны схемы полууправляемых т-фазных мостовых выпрямителей (например, 3-фазных полууправляемых выпрямителей, собранных по мостовой схеме) с тиристорами в катодной и диодами в анодной группах вентилей и нулевым диодом, включенным встречно-параллельно нагрузке l .

Такие схемы при работе на индуктивную нагрузку и при больших углах управления могут перейти в неуправляемый режим,

Кроме того, возможны также режимы неотключения выпрямителей при снятии управляющих импульсов, приводящие к забросам выходного тока выпрмителя.

Режим неотключения полууправляемого выпрямителя при снятии управляющих импульсов с тиристоров выпрямителя возможен при работе выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку с большой постоянной времени (например при работе на обмотку возбуждения генератора) при значительном прямом напряжении на нулевом вентиле в процессе протекания по нему тока нагруз ки. При этом тиристор выпрямителя, проводивший ток последним перед моментом снятия управляющих импульсов, оказывается в ждущем режиме работы, так как через него и через последовательно включенный с ним диод той же фазы выпрямителя в прямом направлении протекает ток больший тока удержания тиристора, обусловленный приложением к указанному тиристору и диоду напряжения от нулевого вентиля.

Особенно опасным процесс неотключения полууправляемого выпрямителя при снятии импульсов управления с тиристоров выпрямителя является при работе выпрямителя на обмотку возбуждения синхронного генератора, работающего в режиме самовозбуждения. При этом возрастание тока возбуждения генератора приводит к росту напряжения питания полууправляемого выпрямителя, что ведет к дальнейшему повышению тока возбуждения, т.е. к забросу напряжения. Заброс напряжения генератора может привести к перегреву и тепловому пробою неотключившегося тиристора либо к ложным включениям по аноду запертых тиристоров других фаз, либо к прббою запертых вентилей и тиристоров высоким обратным напряжением, либо к повреждению другого электрооборудования, подключенного .к генератору. Все это значительно уменьшает надежiHocTb выпрямителя и остального электрооборудования..

Наиболее близким к предложенному по техническому решению является выпрямитель, в котором с целью устранения опрокидывания при работе на индуктивную нагрузку при больших углах включения тиристоров последовательно с нагрузкой между выпрямительным мостом и нулевым вентилем установлен в проводящем направлении дополнительный диод 2J .

Процесс неотключения выпрямителя при снятии управляющих импульсов может быть устранен за счет того, что при протекании тока нагрузки через нулевой вентиль последовательно с любым тиристором (в том числе и последовательно с тиристором, проводившим последним ток непосредственно перед моментом снятия имг.ульсов управления) будет включен упомянутый дополнительный диод, что уменьшает величину прямого падения напряжения на тиристоре в режиме йротекания тока нагрузки ниже величины тока удержания, и тиристор запирается, т.е. выпрямитель отключается от цепи нагрузки.

Недостатком указанного выпрямителя является отсутствие гарантии надежного отключения выпрямителя при снятии управляющих импульсов с тириторов.

Цель изобретения - повышение надности устройства путем исключения ржимов опрокидывания при больших угл управления и режимов неотключения при снятии импульсов управления с тиристоров, а также упрощение его.

Поставленная цель достигается те что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий мостовой выпрямитель, подключенный к входным выводам, анодная группа которого выполнена на диодах, а катодная - на тиристорах, и нулевой вентиль, включенный параллельно выпрямителю, введены коммутирующие трансформаторы, первичные фазные обмотки которых включены между соответствующими входными выводами, образуя между собой замкнутый контур, а каждая вторичная их обмотка включена последовательно и встречно с соответствующим тиристором данной фазы.

Кроме того, коммутирующие трансформаторы содержат дополнительные фазные обмотки синхронизации.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит входные выводы 1, 2 и 3, подключенные к входу мостового выпрямителя с катодной группой тиристоров 4, 5 и 6 и анодной группой диодов 7, 8 и 9. Параллельно выпрямителю включен нулевой вентиль .10, шунтирукиций нагрузку 11.

тирующие трансформаторы 12 , 13 и 14 содержат первичные обмотки 15, 16 и 17, которые включены между входными выводами. 1, 2 и 3, образуя замкнутый контур, и вторичные обмотки 18, 19 и -20, включенные последовательно-встречно с тиристором своей фазы. Устройство содержит также дополнительные фазные обмотки 21, 22 и 23 синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что тиристором, проводившим ток в момент снятия управляющих импульсов, был тиристор 6, а знак линейного напряжения между выводами 3 и 1 - положительный. При этом тиристор 6 остается включенным и ток в нагрузке протекает по цепи вывод 3 - тиристор 6 - нагрузка 11 диод 7 - вывод 1. Вследствие изменения знака указанного линейного напряжения на противоположный ток от выводов 1 и 3 снижается до нуля, так как запирается диод 9, а ток нагрузки 11 замыкается через нулевой вентиль 10. Если бы в цепи тиристора 6 не была включена вторичная обмотка 20 трансформатора 14, тиристор 6 мог бы оказаться в ждущем режиме и не восстановил бы свои запирающие свойства. 7ак как в цепи тиристора б включена вторичная обмотка 20 трансформатора 14, то при отрицательной полярности напряжения между выводами 3 и 1, ЭДС вторичной обмотки 20 трансформатора 14 смещает тиристор б в обратном направлении и запирает его. При положительной полярности напряжения между выводами 3 и 1, ЭДС вторичной обмотки 20 складывается с напряжением сети.

Эта добавка напряжения несущественна, т.к. величина ЭДС обмотки 20, определяемая коэффициентом трансформации трансформатора,14 и выбираемая из условия гарантированного запирания тиристора, составляет доли процента от величины напряжения сети. Например, для выпрямителя, применяемого на тепловозах, номинальное линейное напряжение составляет

0 400 В, тогда как величина ЭДС на вторичной обмотке трансформатора 14, достаточная для надежного запич рания тиристора, составляет 1,5-2 В, Мощность, потребляемая коммутирующими трансформаторами из питающей

5 сети, также мала.

С целью упрощения устройства управления для преобразователя коммутирукпще трансформаторы имеют дополнительные фазные обмотки 21, 22 и

0 23 синхронизации, т.е. трансформаторы 12, 13 и 14, совмещают функции коммутирующих и синхронизирующих трансформаторов.

Вторичные обмотки 21, 22 и 23

5 достаточно выполнить в виде одного витка (такое исполнение трансформатора и совмещение им функций коммутирующего и синхронизирующего не приведет к усложнению схенФл) .

0

Таким образом введение коммутирующих трансформаторов повЕдшает надежность преобразователя.

Устройство по сравнению с прототипом более технологичноj так как

5 для него не требуется подбор диодов выпрямителя и дополнительного диода (или включение нескольких диодов последовательно) с высоким, а нулевого вентиля - с низким прямым паде0нием напряжения.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий мостовой шопрякосфель, подключенный к входным вавовам, анодная Группа которого выполнена на диодах, а катодная - на тиристорах,.и нулевой вентиль, включенньй параллельно выпрямителю, отличающийся тем, что, с целью повЕлкения надёжности , в него введены .ко1«иутиру{01цие трансформаторы, первйчт фазные обмотки которых включены между соотве ствующими входньши выводами, об-, разуя между собой замкнутый контур, а каждая вторичная их обмотка включена последовательно и встречно с i соответствук«цим тиристором данной фазы. 2. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что, с с-|СГ целью упрощения, коммутирующие тран форматоры содержат дополнительные фазные обмотки синзфонйзации. to 00 СП 00 vl