1. ВЕНТИЛЬНЫЙ УЗЕЛ ПОЛУПРО-. ВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащий вентили, реакторы по числу вентилей, первичная обмотка каждого из которых соединена последовательно с одним из вентилей, а вторичные обмотки реакторов соединены по схеме с общим витком, и демпфирующую RCцепь,о т л и ч а ю щ и ч с я тем, что, с целью упрощения и повышения Надежности, в него дополнительно введен блок ограничения напряжения с количеством входов, равным количеству вентилей, а каждый из реакторов снабжен дополнительной третьей обмоткой, соединенной с соответствующим входом блока ограничения напряжения причем демпфирующая RC-цепь вьшолнена единой для всех вентилей и подключена параллельно выходным полюсам между общей точкой соединения (Л одноименных силовых электродов вентилей и общей точкой соединения первичных обмоток реакторов.
Puz.f
2.Узел- по п. 1, отличающий с я тем, что блок ограничения напряжения выполнен в виде однофазных диодных выпрямительных мостов, выходы которых соединены параллельно и подключены к схеме ограничения напряжения, а входы являются входами блока ограничения напряжения.3.Узел по п. 2, отличающийся тем, что схема ограничени Изобретение относится к преббразО вательной технике и может найти широ кое применение при разработке мощных полупроводниковых источников питания постоянного и переменного тока. Известны вентильные узл1 полупроводниковых преобразователей, состоящие из параллельно соединенных вентилей, в которых последовательно с .каждым из вентилей включены дополнительные активные или индуктивные эле менты, выравниваклще величины токов между вентилями. В этом случае степень выравнивания тока между параллельными ветвями определяется только идентичностью) параметров указанных индуктивных или активных элементов, вследствие чего можно достигнут достаточно высокой степени выравнивания , Недостатками данных устройств являются или дополнительные потери мощ ности в активных элементах, или сложность изготовления и повышенные габариты для индуктивных элементов. Наиболее близким к изобретению является вентильный узел полупроводникового преобразователя, содержащий вентили, реакторы по числу венти лей, первичная обмотка каждого из которых соединена последовательно с одним из вентилей, а вторичные обмотки реакторов соединены по схеме с общим витком, и демпфирующую RC-цепь 2. Устройство обеспечивает деление тока при более низкой установленной мощности делящих элементов. Недостатками известного устройства являются зависимость качестванапряжения выполнена на первом и втором последовательно соединенных ограничителях напряжения, при этом параллельно первому включен элемент индикации.
4. Узел по п. 3, отличающийся тем,что в качестве второго ограничителя напряжения использован источник постоянного напряжения полупроводникового преобразователя. деления от состояния магнитных сердечников - в случае насыщения любого из них деление тока между параллельными ветвями резко ухудшается, при этом устройство не позволяет контролировать этот процесс, в связи с чем для избежания данного явления необходимо завышение установленной мощности делящих индуктивных элементов. Кроме того, наличие индуктивных элементов в цепи вентилей приводит к появлению на них коммутационных перенапряжений, для защиты от которых применяются индивидуальные RC-цепочки, подключаемые параллельно каждому из вентилей. Все это дополнительно усложняет реализацию известного устройства и понижает его надежность. Целью изобретения является упрощение и повьщ1ение надежности работы вентильного узла с параллельно соединенными вентилями. Поставленная цель достигается тем, что в вентильный узел полупроводникового преобразователя, содержащий вейтили, реакторы по числу вентилей первичная обмотка каждого из которых соединена последовательно с одним из вентилей, а вторичные обмотки реакторов соединены по схеме с общим витком, и демпфирующую RC-цепь, дополнительно введен блок ограничения напряжения с количеством входов, равным количеству вентилей, а каждый из реакторов снабжен дополнительной третьей обмоткой, соединенной с соответствующим входом блока ограничения напряжения, причем демпфирующая RC-цепь вьшолнена единой для всех вентилей и подключена параллельно выходным полюсам между общей точкой соединения одноименных силовых элект родов вентилей и общей точкой соеди нения первичных обмоток реакторов. Кроме того, блок ограничения напряжения выполнен в виде однофазных диодных выпрямительных мостов, выходы которых соединены параллельно и подключены к схеме ограничения на пряжения, а входы диодных мостов яв ляются входами блока ограничения на пряжения . Кроме того, в качестве второго ограничителя напряжения использован источник постоянного напряжения полу проводникового преобразователя. Схема ограничения напряжения выполнена на первом и втором последовательно соединенных ограничителях напряжения, при этом параллельно первому включен элемент индикации. На фиг. 1 приведена схема вентиль ного узла полупроводникового преобразователя для трех вентилей на фиг. 2 - схема блока ограничения напряжения; на фиг. 3 - схема ограничения напряжения, первый вариант; на фиг. 4 - то же, второй вариант. Устройство (фиг. 1-.) представляет собой параллельно соединенные вентиЛИ 1-3; в силовые цепи которых после довательно включены первичные обмотки 4-6 токовыравниваЕодих реакторов, вторичные обмотки 7-9 которых включены по схеме с общим витком. Третьи обйотки 10-12 токовыравнивающих реак торов подключены к соответствующим входам блока 13 ограничения напряжения. Свободные концы вентилей 1-3 объединены и образуют один полюс вен тильного узла, второй полюс которого образован объединенными свободными концами первичных обмоток 4-6 реакто ров. К полюсам вентильного узла подключена общая RC-цепь из резистора 14 и конденсатора 15. Блок 13 ограничения напряжения (фиг. 2) представ ляет собой диодные выпрямительные мосты 16-18, выходы которых соединены согласно параллельно и подключены к схеме ограничения напряжения 19. выпрямительных мостов 16-18 являются входами блока 13 ограничени напряжения. Схема ограничения напряжения (фиг 3) представляет собой последовательно соединенные ограничители 20 и 21 напряжения, причем параллельно огра175 ,4 ничителю 21 напряжения подключен элемент 22 индикации. Схема ограничения напряжения ; (фиг. 4) представляет собой последовательно соединенные ограничитель 21 напряжения и источник 23 постоянного напряжения полупроводникового преобразователя, причем параллельно ограничителю 21 напряжения подключен элемент 22 индикации. Работа устройства (фиг.1) происходит следующим образом. При протекании равных токов через вентили 1-3 и обмотки 4-6 по общему витку, образованному обмотками 7-9, протекает ток, компенсирующий магнитный поток во всех реакторах, и на первичных обмотках 4-6 реакторов отсутствует падение напряжения. В случае увеличения (уменьщения) тока в одной из ветвей; например, в цепи вен тиля 1 равновесие токов нарушается, при этом на первичных обмотках реак- . торов возникает падение напряжения, препятствующее увеличению (уменьшению) тока в вентиле 1 и соответственно увеличивающее (уменьшающее) токи через вентили 2 и 3. Описанный принцип работы характерен для известного устройства. При этом в случае неодинаковьк свойств вентилей в процессах включения или выключения к запертым в данный момент, вентилям (к еще не включившимся или к уже выютючившимся вентилям) могут прикладываться значительные напряжения, генерируемые индуктивностью первичной обмотки реактора. Величина перенапряжения U| определяется из выражения II - т Vdt индуктивность намагничивания первичней обмотки реактора, скорость изменения тока в цепи открытого вентиля. В связи с описанным ясна необходимость использования индивидуальных RC-цепей на каждом вентиле. Однако в случае ограничения каким-либо образом перенапряжений RC-цепь (14 и 15) может быть выполнена общей, что существенно упрощает конструкцию вентильного узла. Для этого ограничиваются напряжения на дополнительных третьих обмотках 10-12 с j помощью блока 13 ограничения напряжения, что ведет к ограничега1ю напрд жений на первичцьк обмотках А-6 ре акторов,, а следовательно, и на венти лях 1-3. Работа схемы происходит следующи образом. Пусть в какой-то момент време ш общий ток вентильного узла начинает спадать. Так как вентили неидентичны,- то при подходе с тока к нулевом уровню один из них выключается рань ше. При этом на первичной обмотке р актора, включенного в цепь данного вентиля, возникает перенапряжение и , определяемое из (1), которое воздействует на вторую и третью обмотки реактора. Однако напряжение на третьей обмотке не может превысить величины и , определяемой блоком 13 ограниче11ия напряжения. Напряжение на первичной обмотке будет ограничиваться на уровне И - П (2) е - огр „J где Ug - напряжение ограничения первичной обмотки реактоп - число витков первичной обмоткиj W, - число витков третьей обмотки реактора. Согласно (2), к вентилю скачком прилагается напряжение с амплитудой и , которую можно уменьшить до зна чения, не оказывающего существенног воздействия на надежность вентиля. Общая КС-цепь сможет сдемпфировать этот скачок напряжения. Схема блока ограничения напряжения (фиг.2) содержит диодные мосты 16-18 по входу (по цепи переменного напряжения), которые подключены к третьим обмоткам реакторов, а по выходу (по цепи вьшрямленного напряжения) соединены параллельно между собой и подключены к схеме 19 ограничения напряжения. Так как режим, при котором вступает в работу цепь ограничения напряжения, является аварийным (напри мер, перестал включаться один из управляемых вентилей), то необходима индикация появления подобного ре жима. Индикация данного режима осущ ствляется включением в цепь ограничителя напряжения элемента индика56ции - лампочки, светодиода или элемента вьцхачи сигнала в схему контроя. Для того, чтобы напряжение на обмотке реактора при включении не превысило допустимого за счет неограниченного падения напряжения на омическом сопротивлении элемента индикации, по,следний шунтируется ограничителем напряжения. Схема ограничения напряжения (фиг. 3) образована последовательно соединенными ограничителями напряжения 20 и 21, при этом параллельно ограничителю напряжения 20 включен элемент 22 индикации. Схема работает следующим образом. Напряжение с выходов диодных мостов 16-18 (фиг. 2) блока 13 ограничения напряжения поступает на ограничитель 19 напряжения, при этом ток в данной цепи не будет проходить до тех пор, пока напряжение с диодных мостов 16-18 не превышает напряжение ограничения ограничителя 21 напряжения. При увеличении напряжения с диодных мостов указанного значения в данной цепи начинает проходить ток, элемент 22 индикации начинает светиться, сигнализируя нарушение нормапьного режима работы, при этом напряжение на элементе 22 индикации ограничивается пороговым элементом 20. В связи с тем, что вьделяющаяся энергия в дграничителе напряжения может достигать большой величины, целесообразно эту энергию возвращать источнику питания полупроводникового преобразователя, в котором установлен данный вентильный узел. По этой причине в качестве ограничителя напряжения можно использовать собственно указанный источник постоянного напряжения. Источник при этом выполняет две функции - ограничивает напряжение на обмотках реакторов и поглощает энергию перенапряжения, которая при этом не теряется в виде тепла, а поступает опять на вход преобразователя. Схема (фиг. 4) состоит из последовательно соединенных элемента 22 индикации и источника 23 постоянного напряжения полупроводникового преобразователя с напряжением U,. Ограничитель 20 напряжения повышает надежность элемента индикации. До тех пор, пока напряжение на любой из третьих обмоток реакторов не превы7, 11 диодные мосты 16-18 (фнг.2) сило и заперты. При превышении указанного напряжения на каком-либо из мостов он открывается и ток через элемент 22 индикации (фиг, 4) поступает в источник 23 питания. При увеличении напряжения на элементе 22 индикации выше номинального начинает проводить ток ограничитель 20 напряжения. Преимуществами данного устройства по сравнению с известным являются уп758рощение конструкдаи за счет общей RC-цепи и повышение надежности рабо ты вентилей за счет ограничения напряжений на них и, кроме того, установленной мощности реакторов за счет повышения рабочей индукции сердечников, что возможно при контроле магнитного состояния зтих сердечников, а также возможность индикации аварийного режима вентилей и отклонения от нормы магнитного сое тояния сердечников реакторов.16
1В
Фиг. г.
