Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное с искусственной коммутацией Советский патент 1984 года по МПК H02M7/155 

1 Изобретение относится к электрет технике, а именно к зависш ым, т,е, ведомым сетью, вентильным преобразователямВ промышленности широко применяются зависимые вентильные преобразователи в качестве выпрямителей, инверторов, непосредственных преобразователей частотыв Прлменение искусственной коммутации позволяет осуществить выпрямлени и и вepтиpoвaннe тока с генерацией реактивной мощности в питающую сеть или без потребления реактивной мощности, а также преобразование часто ты в более широком диапазонеj чем при естественной коммутации. Известные схемы зависимых преобразователей с искусственной коммутацией содержат обычно собственно преобразователь и устройство искусствен ной коммутации в составе коммутирующих конденсаторов, коммутирующих тиристоров, вспомогательных диодов или диодных выпрямителей С 1 и . Общим недостатком большинства известных зависимых преобразователей с искусственной коммутацией является сложность устройства искусственной коммутации. Кроме того, в двух приведенных примерах, коммутирующий конденсатор за один ци1сл. заряжается практически двойной порцией энергии при выводе тока из проводивших фаз и при переводе тока в очередные фазы преобразователя а Аналогичный процесс имеет место и при разряде конденсато ра в нагрузку, что увеличивает установленную мощность и габариты комм тирующих конденсаторов, Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное с искусственной коммутацией, содержащий силовой тиристорный мост, диагональ переменного тока которого соединена с входными выводами для подключения питающей сети, а его вы ход по постоянному току соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, устройство искусственной коммутации в виде диодного мостовог выпрямителя, два управляемых ключа и коммутирующий конденсатор, включенный между указанными управляемыми ключами, свободный вывод каждого из которых соединен с соответствующим выходным выводом, причем общая точка соединения анодов диодов у1ка88.2 занного мостового выпрямителя подключена к общей точке соединения г одной обкг(адки коммутирующего конденсатора с одним из управляемых 5слгочей С 3 Но Этот преобразователь лишен указанных Bbmje недостатков, однако наличие вольтодобавочного трансформатора несколько увеличивает габариты устройства искусственной коммутации и вносит индуктивность в коммутируемьш контур. Цель изобретения - упрощение преобразователя с искусственной коммутацией и уменьшение его массогабаритных показателейв Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное с искусствйнной коммутацией5 содержащий силозой тиристорный мост, диагональ переменного тока которого соединена с входными выводами для подключения питающей сети, а его выход по постояш-юму току соединен с выход- нымн выводами для подключения нагpysKHj устройство искусственной коммутации в виде диодного мостового выпрямителя, два управляемых ключа и коммутирующий конденсатор,.включенг между указанными управляемыми ключамиJ свободный вывод каждого из которых соединен с соответствующим выходным вьшодоМд причем общая точка соединения анодов диодов указанного мостового выпрямителя подключена к общей точке соединения одной обкладки коммутирующего конденсатора с одним из управляемых ключей,, введены вспомогательный коммутирующий конденсатор, разделительный диод и дополнительные тиристор и диод, соединенные встречно-параллельно, причем вспомогательный коммутирукщий конденсатор включен между общей точкой соединения анодов диодов мостового выпря «-1те;ая и одной из общих точек соединения дополнительных тиристора и диода, другая обещая точка соединения которых Йод1слючена к обшей точке соединения катодов диодов мостового вьшрямителя и к аноду разделительного диода, катод которого соединен с другой обкладкой, коммутирующего конденсатора, а входная диагональ переменного тока диодного мостового выпрямителя соединена непосредственно с входной диагональю переменного тока СШ10ВОГО тиристорного моста. На чертеже представлена схема . устройства. Схема включает силовой тиристорны преобразователь, выполненный по MOCтовой схеме на тиристорах 1-6,подключенный входом к сети переменного тока, а вых.одом к нагрузке 7; диодный мост, выполненный на диодах 8-13, подключенный входом к той же сети, что и силовой преобразователь; вспомогательный 14 и основной 15 коммутирующие конденсаторы, подключенные минусовыми обкладками к минусу диодного моста 8, причем плюсовая обклад ка конденсатора 14 подключена к като ду тиристора 16 и аноду диода 17, объединенных свободными выводами в общую точку с анодом разделительного диода 18 и плюсовым выводом диодного моста, а.между обкладками упомянутог выше основного конденсатора 15 и наг рузкой включены выводами соответству ющей полярности управляемые ключи 19 и 20. Устройство работает следующим образом. Пусть до начала работы конденсатор l4 заряжен до амплитуды линейного напряжения сети, а конденсатор 15до несколько большего напряжения, например, с помощью маломощного источника постоянного тока не(показан Допустим, что ток проводят тиристоры 1 и 6 и требуется скоммутировать ток в тиристоры-1 и 5, Тогда включают ключи 19 и 20 и одновременно или с небольшой задержкой тиристор 16, В нагрузке прикладывается напряжение конденсатора 15, а к диодному мосту напряжение конденсатора 14, меньшее по величине, чем у конденсатора 15. В результате проводивщие тиристоры 1 и 6 оказываются под действием запи равощего напряжения, равного разности напряжений конденсаторов 15 и 14, Это приводит к их запиранию, а ток, протекавший от сети через эти тиристоры, переходит в конденсатор 14 по цепи фаза сети - диод 8 - тиристо 16- конденсатор 14 - диод 13 - фаза сети. Напряжение на конденсаторе 14 начинает возрастать. Одновременно на нагрузку разряжае.тся конденсатор 15 и напряжение на нем уменьщается. Когда напряжения на обоях конденсаторах сравниваются, начинают проводить диоды 17 и 18 и оба конденсатора разряжаются на нагрузку, К моенту спада до нуля тока в фазах ети ключи 19 и 20 разг-шкают, одноременно включают очередные тиристоы 1 и 5 и ток по нагрузке 7 протеает под действием ЭДС самоиндукции по nemi минус нагрузки 7 - тиристор 5 диод 9 - диод 8 - конденсатор 15 - диод i i тиристор 1 плюс нагрузки. Напряжение на конденсаторе 13 увелищ1вается5 становится больше линейного напряжения сети, и з соответствующих фазах сети ток нарастает, а в конденсаторе 15 убывает, К концз коъо-п/тации ток через конденсатор 5 спадает до нуля, а напряжение на нем вновь становится вьше, чем на конденсаторе 14, как и в чале процёссае Следующая коммутация, например, из тиристора 1 в тиристор 2 протекает аналогична описанном . Таким образом на первом этапе происходит переход тока нагрузки из силовых тиристоров в конденсатор 15 и плавный разряд запасенной в сетевых индуктнйностях электромагнитной энергии в кондексатор 14 и 15, На втором этапе, т,е, после размыкакня ключей, конденсатор 15 заряжается под действием ЭДС самоиндукции нагрузки, восполняя отданную на первом этапе энергию. Напряжение конденсатора Г4 перед началом очередной комт-гутации всегда оказывается ни;ке, чем конденсатора 15, что и обеспечивает мгновенный переход тока нагрузки из силовых тиристоров в конденсатор 15 после включения тиристора 16, , Предлагаемый преобразователь имеет те технические преимущества, что отсутствие вольтодобавочного трансформатора, уменьшает массогабаритнь е показатели и упрощает схему преобразо-/ вателя,а также исчезает индуктивност в контуре комм тации, неизбежная в схеме прототипа, что обеспечивает мгновенную коммутацию тока в конденсатор 15(для шунтирования этой индуктивности в схеме прототипа требуется установка еще одного диодного моста, объединенного входными зажиMaMii с сетью, а выходными - с выходом моста). Наличие дополнительного конденсатора в предлагаемой схеме не является недостатком, поскольку суммарная емкость конденсаторов 14 и 15 остается такой же, как емкость одного конденсатора в схеме прототипа. Таким образом, в предлагаемой схеме два диода 17, 18 и тиристор. 16 заменяют вольтодобавочный транс 12886 форматор и дополнительный диодный мост в схеме прототипа, что позволяет существенно уменьшить массогабаритные показатели и упростить схему в 5 целом.

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ, содержащий силовой тиристорный мост, диагональ переменного тока которого соединена с входными выводами подключения питающей сети, а его выход по постоянному току соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, устройство искусственной коммутации в виде диодного мостового выпрямителя, два управляемых ключа и коммутирующий конденсатор, включенный между указанными управляющими ключами, свободный вывод каждого из которых соединен с соответствующим выходным выводом, причем общая точка соединения анодов диодов указанного мостового выпрямителя подключена к общей точке соединения одной обкладки коммутирующего конденсатора с одним из управляемых ключей, отличающийся тем, что, с целью его упрощения и уменьщения массогабаритных показателей, введены вспомогательный коммутирующий конденсатор, разделительный диод и дополнительные тиристор и диод, соединенные встречно-параллельно, причем вспомогательный коммутирующий конденсатор включен между общей точкой соединения анодов диодов мостового выпрямителя (Л и одной из общих: точек соединения дополнительных тиристора и диода, другая общая точка соединениякоторых подключена к общей точке соединения диодов мостового выпрямителя и к аноду разделительного диода, катод которого соединен с другой обкладкой коммутирукщего конденсатора, а входная диагональ-переменного тока диBidL одного мостового выпрямителя соедию 00 эо нена непосредственно с входной диагональю переменного тока силового тиристорного моста.