Тиристорный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 H02M3/125 

ю

N0 1С

ТИРИС.ТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий инвертор по полумостовой схеме, два первых плеча которого образованы двумя контурными конденса- . торами, a два вторых - тиристора1«1 со встречно-параллельно подключенными к ним диодами, причем к выходу инвертсфа Подсоединены последователь- . но вк шченные основнс дроссель и первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого образует выходные выводы преобразователя, о т л и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен цепочкой из последовательно соединенных вентилей, включенной между шинами питанкя инвертора, и допЪлни льным дросселем, подключенным между точкой соединения указанных вентилей и тем выходным выводом инвертора, ig к которому подключена точка соедине(Л ния контурных конденсаторов.

фиг. Изобретение относится к преобраз вательной технике, а именно к класс инверторов, и может быть использова но в качестве основного звена в пре образователях постоянного тока с од ним уровнем напряжения впостоянный ток с другим уровнем напряжения. Известны схемы тиристорных конве торов со звеном повьошенной частота содержащие двухобмоточный дроссель, подключенный к источнику питания постоянного тока, и несколько тирис торов, включенных последовательно с дросселями и образующих вместе с ним цепь заряда конденсаторов. Вторичная обмотка дросселя через вкГпря мительный диод соединена с цепью заряда-разряда и нагрузкой. В резул тате такого соединения элементов и узлов преобразователя энергии, накопленная дросселем в течение интер вала проводимости тиристора, переда . ется в цепь нагрузки через выпрямительный злемёнт в течение интервала времени, когка тиристоры заперты СО Однако данное устройство содержи дроссель-трансформатор, через который протекает постоянная составляющая тока источника, это приводит к резкому увеличению массогабаритных показателей преобразователя, что сужает область использования преобразователя. Известен инвертор резонансного типа,в котором сброс знергии в источник питания возможен только- при значительных изменениях соотношения напряжений на нагрузке и источника питания. Кроме того, сбросу подлежит не избыточная энергия из резонансного контура, а часть колебательной энергии, так как цепь рекуперацйи включена в цепь прямой пере дачи энергии. Выполнение цепи сброса энергии на сердечнике трансформа тора при наличии нелинейной нагрузки (выпрямитель с емкостным фильтром) является недопустилмм, так как изменение соотношения напряжений на на.грузке и источника питания может привести к тому, что большая часть колебаний поступать в цепь рекуперации, т.е. исчезнет возможность произвольно устанавливать тре бующееся значение выходного напряжения 21. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является полумостовой тиристорный инвертор с разделенной контурной емкостью и обратными диодами, содержащий контурные конденсаторы включенные в емкостные плени моста, два тиристора, включенные в соответствующие плечи моста, два диода, включенных вcтpeч o-пapaллeльнo тиристоргич, индуктивность и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с указанной индуктивностью в диагонали моста, а вторичная осмотка подключена к входу двухгголупериодного выпрямителя, выход которого соединен с емкостным фильтром и выводом для подключения нагрузки. Устройство работает следующим образом. На управляющие электрода тиристоров- подаются запускающие импульсы, сдвинутые друг относительно друга ВО;времени на половину периода. При этом через тиристоры, индуктивность и первичную обмотку трансформатора протекают полуволны синусоидального тока, собственная частота которых определяется.величинами контурных.конденсаторов индуктивности и индуктивностью рассеивания трансформатора. Трансформатор передает эти импульсы во вторичную цепь, где они выпрямляются двухполупериодным выпрялттелем и подзаряжают емкостной фильтр. Диодал предназначены для реверсирования тока всякий раз, когда достигается наибольшая положительная или наибольшая отрицательная величина напряжения на контурных конденсаторах.Уровень выходной мощности определяется частотой запуски тиристоров. Отношение энергии, переданной в нагрузку за один цикл инвертирования, к максимальной энергии в резонансной цепи инвертора, т.е. коэффициент полезного действия преобразователя и использование силового оборудования, прямо пропорционально отношению выходного напряжения преобразователя,- пересчитанного к первичной цепи, к напряжению источника питания преобразователя 3. Недостатком известного устройства является ограничение выиеуказанного отношения напряжений на уровне 0,25. При увеличении этого отношения инвертор переходит в нecи D IeтpИчный режим работы, в результате чего возрастают пульсации выходного напряжения преобразователя и резко возрастает ток через один из тиристоров инвертора. Цель изобретения - повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что известный тиристорный преобразозватёль, содержащий инвертор по лолумостовой схеме, два первых плеча которого образованы двумя контурными конденсаторами, а два вторых - тиристорами со встречно-параллельно подключенными к ним диодами, причем к выходу инвертора подсоединены последовательно включенные основной дроссель и первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого образует выходные выводы преобразователя, снабжен цепочкой из последовательно соединенных вентилей, включенной между шинам питания инвертора, и дополнительным дросселем, под ключенным между точкой соединения указанных вентилей и тем выходным выводом инвертора, к которому пЬдкл чена точка соединения конгурных кон денсаторов. . На фиг. 1 приведена схема предла raeiMoro тиристорного преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграмма поясняющие его работу. . Преобразователь содержит полумос товой тиристррный инвертор с обратными диодами , контурные конденсаторы 1 и 2, включенные в емкостные плечи моста, два тиристора 3 и 4, включенные в соответствунядиё плечи мсхзта, два диода 5 и 6, включенные встречно-параллельно тиристорам 3 и 4, основной дроссель 7 и трансфор матор 8, первичнал обмотка которого включена последовательно с дросселем 7 в диагсжаль моста, двухполупе риодный выпрямитель 9, подключение } к вто1 1чной обмотке упомянутого | трансформатора 8, емкостной фильтр 10, подключенный к выходу двухполупериодного выпрямителя 9, вывода для подключения нагрузки 11, соединенных с: выводами емкостного фильтра 10, дополнительную индуктивность 12, один из выводов которой соединен с общей точкой соединения контурных конденсаторов 1 и 2, а ее второй вывод соединен с первого рекуперирующего диода 13, катод которого подключен к положительной шине питания инвертора, и катодом второг рекуперирующего диода 14,причем ано последнего соединен с отрицательной шиной питания. Принцип дей.ствия предлагаемого устройства основан на сбросе избыто ной энергий из резонансного контура обратно в источник питания по цепи, состоящей из дополнительной индук-г тивности 12 и одного из рекуперационных диодов 13 или 14, минуя первичную обмотку трансформатора 8. Временные диаграмкш, пояснякжще процесс сброса избыточной энергии, (фиг. 2) иллюстрируют соответственно напряжение 131,2 на контурных конденсаторах 1 и 2, ток 1 через первичную обмотку трансформатора 8 и ток i-j2через индуктивность. 12 .Пунктирной линией изображены напряжение и ток в элементах контура прототипа. Создание дополнительной цепи сброса энергии из контура инвертора обратно в источник питания позволяет повысить напряжение на первичной обмотке трансформатора, в результате чего отношение энергии, передаваемой в нагрузку за один цикл инвертирования, к максимальной энергии в резонансной цепи инвертора возрастает . Это позволяет уменьшить амплитуды токов и напряжений контура инвертора при сохранении уровня выходной мощности преобразователя. Умш1ьшение ампдатуды тока через элементы инвертора при сохранении уровня выходной мощности позволяет повышать КПД преобразователя. В предлагаемом тиристорном преобразователе по сравнению с известными лучше используются активные приборы по мощности т.е. менее мощные, а значит и более даяевые полупроводниковые приборы. 1фоме того, предлагае 1й преобразователь обладает большим значением КПД по сравнению с известными при одинаковом уровне выходной мощности.