Преобразователь постоянного напряжения в переменное (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H02M7/515 

пряжения и полностью управляемым ключом и связанный с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры, подключены одними из силовых выводов к общей точке, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, снижения стоимости и повьшения надежности, последовательно с каждым.распределительным тиристором, коммутирующим дополнйтельньй тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного Тиристора включена между точкой соединения основного и дополнительного тиристоров и общей точкой.распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенньм выпрямитель соединена с источником питающего напряжения, а между полюсом источника питания, соединен7 ным со средней точкой первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, включен введенный дроссель,параллельнс которому включены последовательно соединенные введенные диод и стабилитрон ,,- 3. Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформато ре, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами , ВЫХОД

ные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с .выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованньй последовательно соединенными источником коммутиру ющеГо напряжения и полностью управляемым ключом и связанньй с тиристо-рами ячейки распределительными тирис торами, причем распределительные тип ристоры, коммутирующие основные, тиристоры, подключены одними из силовых выводов к общей точке, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, снижения стоимости и : повышения надежности, последовательно с каждым распределительным тиристором, коммутирующим дополнительный

тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между точкой основного и дополнительного тиристоров и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, пторичная обмотк.а импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питающего напряжения , между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные.тиристоры, включен через введенный диод введенный дроссель, параллельно которому включены последовательно соединенные второй введенньш.диод и введенный стабилитрон, а импульсньй Трансформатор содержит дополнительную введенную обмотку, которая через, третий введенньй диод подключена между общей точкой распре делительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, и выводом вторичной обмотки этого трансформатора,одноименным с выводами первичных обмоток, подключенньми к упомянутой общей точке,

4, Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий по

крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными вьшодами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованньй последовательно соединенными источником коммутирующего напряжения и полностью управляемым ключом и связанньй с тирис-, торами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные ти исторьг, коммутирующие основные тиристоры, подключены одними из силовых выйодрв к общей точке, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, .снижения стоимости и повьшения надежности, последовательно с каждым распределительным тиристором, коммутирующим дополнительньй тиристор, включена первичная обмотка, введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включен между точкой соединения основного и дополнительного тиристоров, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, вто)ичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питакщег напряжения, причем импульсный трансформатор содержит две. дополнительно введенные обмотки, одна из которых подключена через введенньй диод между поЬюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, вторая обмотка подключена через второй введенньй диод между этой точкой и выводом вторичной обмотки этого трансформатора, одноименным с выводами первичных обмоток, подключенными к упомянутой общей точке. I

5, Преобразователь постоянного

напряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательную ячейку на .тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами, выходные цепи k4eeK соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образрйанньй последовательно соединенными источником коммутирующего напряжения и полностью управляемым ключом и связанны с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры, подключены одними из силовых выводов к общей точке, отличающийся тем, что,с целью его упрощения, снижения стоимости и повьппения надежности, последовательно с каждым распределительным тиристором, коммутируюпщм дополнительный тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между точкой соединения основш го и дополнительного тиристоров и о( щей точкой распределительных тиристо ров, коммутирующих основные тиристоры, вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питающего напряжения, в цепь полностью управляемого ключа включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора тока, одна часть вторичной обмотки которого подключена через второй введенньй вьшрямитель к вьтодам источника питания, а другая част вторичной обмотки подключена через . введенный диод к общей точке распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры.

6. Преобразователь постоянного.напряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными вьшодами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованньй последовательно соединенными первичной обмоткой импульсного тра нсформатора и полностью управляемым ключом, вторичная обмотка этого трансформатора связана с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры,коммутирующие основные тиристоры, подключены сЗДними из силовых вьшодов к общей точнее, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, снижения стоимости и повьшения надежности, последовательно с каждым распределитель ным тиристором, коммутирующим дополнительный тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между точкой соединения основного и дополнительного тиристоров и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристорц, а вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный

выпрямитель соединена с источником питающего напряжения.

7.Преобразователь по п.6, о т личающийся тем, что для каждого дополнительного тиристора включен отдельный импульсный трансформатор.

8.Преобразователь по п.6, о т личающийся тем, что для группы дополнительных тиристоров включен шбщий импульсный трансформатор.

9.Преобразователь по п.6, о т личающийся тем, что дополнительные тиристоры включены параллельно каждой из половин первичной обмотки трансформатора ячейки.

гО. Преобразователь по п.6, о т личающийся тем, что дополнительные тиристоры включены параллельно первичной обмотке трансформатора ячейки.

11.Преобразователь по п.6, о тличающийся тем, что дополнительные тиристоры включены параллельно вторичной обмотке трансформатора ячейки.

12.Преобразователь по п.6, о т л и ч а ющий с я тем, что параллельно основным тиристорам включены обратные диоды.

13.Преобразователь по п.6, отличающийся тем, что параллельно основным тиристорам включены обратные тиристоры.

1. Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел прийудительной коммутации, образованный последовательно соединенными источником коммутирукщегр напряжения и полностью управляемым ключом и связанный с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры,: подключены одними из силовых вьюодов к общей точке, и узел коммутации распределительных тиристоров, содержащий последовательно соединенные дополнительный источник коммутируняцего напряжения и дополнительньм полностью управляемый ключ и связанный с общей точкой распределительных тиристоров, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, снижения стоимости и повышения надежности, последовательно с каждым распределительным,тиристором, коммутирующим дополнительный тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между точкой соединения основного и допол(Л нительного тиристоров и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры,. а Вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питающего напряжения. 2. Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий по сд Крайней мере одну преобразовательную 1 ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка транс-, форматора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатрра зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованный последовательно соединенными источником коммутирующего на

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное.

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор) , содержащий ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным вьшодам, а выходы соединены последовательно, и контуры принудительной коммутации, имеющие источник постоянного напряжения, подключенный к основным тиристорам преобразовательных ячеек через распределительные тиристоры и переключающие элементы, общие для группы тиристоров П .

Недостатком указанного преобра зователя является то, что инвертор, выполненный по схеме с выводом средней точки первичных обмоток трансформаторов ячеек, имеет повышенные массу и габариты. Кроме того, он содер жит удвоенное количество ячеек для получения той же формы кривой выходного напряжения. Инвертор, выполненный по мостовой схеме, имеет пониженный КПД при малых входных напряжениях.

Известны преобразователи постоянного напряжения в переменное, в которых в качестве источника коммутирующего напряжения использован источник питающего напряжения, подключенный через импульсный трансформатор 21.

Данные преобразователи имеют более простую схему, однако обладают теми же недостатками, что и указанный выше.

Известны преобразователи постоянного напряжения в переменное, содержащие по крайней мере одну преобразовательную ячейку натиристорах с трансформаторным выходом, причем входы отдельных ячеек связаны с общими входными вьюодами, а выходные цепи соединены последовательно и связаны с выходными выводами, и общий узел принудительной коммутации, образованный последовательно сбединенными вспомогательным источником коммутирующего напряжения и полностью управляемым ключом, Связанньй с ти- .; ристорами вентильных плеч распределительными тиристорами, причем преобразовательные ячейки выполнены по нулевой схеме, а половины первичных обмоток трансформаторов ячеек зашунтированы каждая дополнительными тиристорами, которые через дополнительные распределительные тиристоры и дополнительный полностью управляемьй ключ

связаны с дополнительным источником коммутирующего напряжения 1з1.

Недостаток известных преобразователей - необходимость в двух полностью управляемых ключах на всю импуль сную мощность ячейки, в двух вспомогательных ключах и Б двух источниках коммутирующего напряжения. Поскольку при больших мощностях полностью уп- равляемьй ключ может содержать до нескольких сотен параллельно соединенных транзисторов, а также предварительные каскады, то необходимость в удвоенном количестве элементов для выключения силовых тиристоров усложняет преобразователь, удорожает его и снижает его надежность.

Цель изобретения - упрощение преобразователя, снижение стоимости его и повьшюние надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополни тельными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами,, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными вьшодами, а также узел принудительной коммутации, образованный последовательно соединенными источником коммутирукяцего напряжения и полностью управляемым ключом и связанны с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры, подключены одними из силовых выводов к общей точке, и узел коммутации распределительных ти ристоров, -содержащий последовательно соединенные дополнительный источник коммутирукнцего напряжения и дополнительньй полностью упраЕляемый ключ и связанный с общей точкой распределительньпс тиристоров, последовательно с каждым распределительным тиристором, коммутирующим дополнительный тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между .точкой соединения основного и дополнительного тиристоров и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, а вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питающего напряжения.

В последующих вариантах преобразователя отсутствует узел коммутации распределительных тиристоров, содержащий последовательно соединенные дополнительньш источник коммутирующего напряжения, дополнительньм полностью управляемый ключ и связанный с общей точкой распределительных тиристоров.

По второму варианту в преобразователе постоянного напряжения в переменное между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичной обмотки т{ ансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, включен введенный дроссель, параллельно которому : включены последовательно соединенный введенные диод и стабилитрон. ; По третьему варианту в преобразо вателе постоянного напряжения в nepdменное между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, включен через введенный диод введенный дроссель, параллельно котс5рому включены последовательно соединенные второй введенный диод и введенный стабилитрон, а импульсный трансформатор содержит дополнительную введенную обмотку, торая через третий введенный диод подключена между общей точкой распределительньк тиристоров,-коммутирующих основные тиристоры, и вьшодом вторичной обмотки этого трансформатора, одноименным с выводами первичных обмоток подключенными к упомянутой общей точке.

По четвертому варианту в преобрателе постоянного напряжения в переменное импульсный трансформатор содержит две дополнительно введенные обмотки, одна из которых подключена через введенный диод ежду полюсом источника питания, соединенным со средней точкой, первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, вторая обмотка подключена через второй введенньй диод между этой точкой и выводом вторичной обмотки этого трансформатора, одноименным с вывода ми пе)вичньгх обмоток, подключенными к упомянутой общей Точке. По пятому варианту в преобразователе постоянного напряжения в переменное ВТ цепь полностью управляемого ключа включена первичнаяобмотка вве денного импульсного трансформатора тока, одна часть вторичной обмотки которого подключена через второй вве денный вьтрямитель к выводам источника питания, а другая часть вторичной обмотки подключена через введенный диод к общей точке распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры. Полшестому варианту преобразователя постоянного напряжения в переменное узел принудительной коммутации основных и дополнительных тиристоров содержит вместо источника коммутирукядего напряжения вторичную об- мотку введенного импульсного трансформатора, первичная обмотка которого соединена последовательно с полностью управляемым ключом. Причем может быть использован как отдельный импульсньш трансформатор для каждого дополнительного тиристора, так и общий импульсный трансформатор для группы дополнительных тиристоров. Дополнительные тиристоры могут быть включены как параллельно каждой из половин первичной обмотки трансформатора ячейки, так и параллельно всей первичной(или вторичной)обмотке трансформатора ячейки. Параллельно основным тиристорам могут быть включены как обратные дио ды, так и обратные тиристоры, .На фиг,1-7 приведены принципиальные электрические схемы вариантов преобразователя на фиг.8 - эпюры напряжений, иллюстрирующие его работу; на фиг.9 - блок-схема системы уп равления на фиг.10 - диаграммы импульсов задающего генератора. Одноячейковый преобразователь (фиг.1) содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой, состоящей из двух половин 2 и 3, и вторичной обмоткой 4, основные тиристоры 5 и 6, через которые половины первичной обмотки подключены к входу преобразователя, дополнительные тиристоры 7 и 8, включенные параллельно половинам первичной обмотки, обратные диоды 9 и 10 для пропускания реактивного тока нагрузки, распределительные тиристоры 11-14, полностью управляемый ключ - транзистор 15, источник 16 коммутирующего напряжения и импульсный трансформатор 17с первичными обмотками 18 и 19 и вторичной обмоткой 20. Первичные обмотки 18 и 19 импульсного трансформатора 17 соедине;ны последовательно с распределительными тиристорами 13 и 14, и эти последовательные цепочки включены между общими точками соединения основных и дополнительных тиристоров и общей точкой соединения распредели-,. тельных тиристоров 11 и 12, коммутирующих основные тиристоры 5 и 6. Вторичная обмотка 20 подключена к входу преобразователя через диод 21 и зашунтирована обратным диодом 22. Для запирания распределительных тиристоров включены дополнительный источник 23 и транзистор 24. Напряжение источника 23 должно превосходить входное напряжение (практически в 2-2,5 раза), мощности источника 23 и транзистора 24 существенно меньше мощностей источника 16 и транзистора 15. В качестве источников 16 и 23 могут быть использованы, например,, выпрямители с фильтрами,. питакяциеся от маломощного инвертора на транзисторах. В маломощных преобразователях транзистор 24 может быть заменен резистором, однако это связано с потерями мощности на нем. Последовательно с транзистором 15 может быть включен резистор 25, ограничивающий ток выключения силовых тиристоров, а. параллельно транзистору 15 может быть включен высокоомньй резистор 26,снижающий напряжение на транзисторе 15 .в запертом состоянии. К входу преобразователя подключен источник питакщего напряжения показанной на фиг.1 полярностью, к выходу - нагрузка. На фиг.8 показаны выходное напряжение преобразователя Ugyx и управляющие напряжения тиристоров 5-8, и транзисторов 15; и 24 , Uij (S соответственно ., W 17 (напряжения между управляющим электродом и катодом тиристоров или между бэзой и эмиттером транзисторов) . Коммутация тиристоров преобразователя осуществляется следующим образом. После снятия управлякщего напряжения с тиристора 5, которое подается на него в интервале t (фиг.8 подаются управляющие напряжения на тиристор 11 и транзистор 15 в течение интервала времени , необходи мого для гарантированного запирания тиристора 5 при низком обратном напряжении (0,9-1,5 В). В течение этого интервала времени от источника 16 протекает ток выключения через диод 9, тиристор 11, резистор 25 и транзистор 15. Этот ток выбирается превы шающим максимальное значение рабочего тока тиристора 5. Тиристор 5 в интервале запирается напряжением приложенным к нему от открытого диода 9. Если в интервале г выходной ток преобразователя имеет обратное направление, т.е. ток проводит диод 9, то ток выключения добавляется к току диода 9. Таким образом происходит запирание тиристора 5 при любом направлении выходного тока преобразователя. I При подаче управлякщего напряжения на тиристоры 7 и 8 в интервале Tj происходит закорачивание первично обмотки трансформатора 1 при любом направлении выходного тока преобразователя. Напряжение ни выходе преоб разователя (на обмотке 4) при этсЗм практически равно нулю. По окончании интервала t нулевой паузы управляющие напряжения с тиристоров 7 и 8. снимаются и в интервале С подаются управляющие напряжения на тиристор 13 и транзистор 15. Если в конце интервала вы ходной ток преобразователя имел тако направление, при котором проводил тиристор 7, а не тиристор 8, то ток который проходил через обмотку 2 и тиристор 7, в интервале С проходит через обмотку 2, тиристор 13, обмотку 18, резистор 25, транзистор 15, источник 16 и источник питания преобразователя. В обмотке 20 возникает равный по ампер-виткам противоток, проходя дий через эту обмотку, диод 21 и источник питания преобразователя (направления токов показаны на фиг.1 стрелками). При этом напряже108 ние на обмотке 20, замкнутой через Диод 21 на источник входного напряжения, практически равно напряжению этого источника . Если числа витков обмоток 18(19) и 20 равны, то напряжение на обмотке 18(19) в интервале (( также практически равно входному напряжению преобразователя. Тиристор 7 запирается в интервале Т по контуру: источник входного напряжения, тиристор 7, тиристор 13, о5мотка 18, резистор 25, транзистор 15 и источник 16. Напряжения источника входного напряжения и обмотки ТВ взаимно компенсируются, и, если тиристор 8 в интервале заперт, к тиристору 7 в этом интервале приложено запирающее напряжение источника 16 минус падение напряжения на элементах 13, 25 и 15. Если тиристор 8 в открыт, на нем неинтервалебольшое положитепьное напряжение (1,2-1,8 В), он шунтирует как обмотку 3, так и обмотку 2, напряжения на этих обмотках равны, и к тиристору 7 приложено такое же отрицательное напряжение. Источник 16 в этом случае замкнут на последовательно соединенные сопротивления открытых тиристо- j ров 8 и 13, транзистора l5, диода 21, резистора 25, обмоток 2, 3, 18 и 20. Выбором напряжения источника 16 и отношения числа витков обмоток 18(19) и 20 устанавливается в первом случае отрицательное напряжение натиристоре 7 в интервале Т , равное 1-1,5 В, во втором - ток от. источника 16, больший рабочего тока обмотки 2 в этом интервале. Поскольку и в том и в другом случаяз напряжения на тиристорах 7 и 8 и обмотках 2 и 3 составляют не более 1-2 В,, т.el примерно такие же, как и в интервале , то в интервале выходное напряже«« преобразователя практически такое интервале т.е. близже, как и в интервале к ое к нулю. После окончания интервала 4 транзистор 15 запирается, в интервале fg подается управляющее напряжение ha тиристор 6, он отпирается и к обмотке 3 прикладывается напряжение источника питания. Если в интервале. тиристор 8 бып открыт, то он запира- ется обратным напряжением обмотки 3 Таким образом, начинается формирование отрицательной ступени кривой выходного напряжения. Запирание тиристора 11 осуществляется после интервала /i , тиристора 13 - после интервала . Хотя после этих интервалов рабочий ток тиристоров обрьшается запиранием транзистора 15, однако, если ток удержания этих тиристоров меньше суммы тока утечки транзистора 15 (особенно, если транзистор 15 состо-. ит из большого числа параллельно соединенных транзисторов) и токов утечки распределительных тиристоров других ячеек, необходимо принудительное запирание распределительных тиристоров. Для этого после запкрания транзистора 15 открывается в течение интервала 50-200 мкс (в зависимости от типа распределительного тиристора) транзистор 24 (интервалы tg , фиг,2) и на распределительные тиристорь подается напряжение источника 23, которое должно превьппать входное напряжение преобразователя. Ток, отдаваемьш источником 23 и протекающий через транзистор 24, должен превышать сумму токов утечки заперты транзистора 15 и распределительных тиристоров, Аналогичным образом происходит запирание тиристоров 6 и 8 в интерва лах tg и €g . Ток холостого хода, вызванный потоком, накопленным в маг нитопроводе трансформатора 17, в интервалах f и fg- , после окончания этих интервалов замыкается чера-з ди- од 22, Для ускорения рассасывания этого потока при большом числе ячеек последовательно с диодом может быть включен стабилитрон или обмотка 20 может быть замкнута на источник выходного напряжения не только- для прямого противотока, но и для обратного тока холостого хода, например, . через выпрямительньй мост или через двухполупериодньй выпрямитель при на личии средней точки в этой обмотке. Так- как запертые транзистор 15 и распределительные тиристоры в интервалах соединены последовательно, то при .большом входном напряжении преобразователя для умень шения напряжения на запертом транзис торе 15 параллельно с ним может быть включен высокоомный резистор 26, При этом к запертому транзистору 15 приложено напряжение, существенно меньшее входного напряжения, и только в

коротких интервалах - g к нему приному напряжению. Полярности напряжеложена сумма входного напряжения и напряжений источников 16 и 23, В интервалах д при этом через открытый транзистор 24 и источник 23 протекает сумма токов утечки и тока резистора 26, С целью упрощения преобразователя (исключения дополнительных источника 23 и транзистора 24) для запирания коммутирующих тиристоров может быть использован дроссель 27, параллельно которому включены последовательно соединенные стабилитрон 28 и диод 29 (фиг,2), В интервалах ,, Cg и д к дросселю 27 через открытьш транзистор 15 прикладывается сумма входного напряжения и напряжения источника 16, ив этих интервалах магнитньм поток и ток дросселя линейно возрастают от нуля. После окончания этих интервалов транзистор 15 запирается и в интервалах Тд магнитньй поток и ток дросселя линейно уменьшаются до нуля. Уменьшающийся ток дросселя протекает через стабили Рон 28 и диод 29, напряжение на дрос е в интервалах С, имеет вид прямоугольного импульса с амплитудой, равной напряжению стабилизации стабилитрона 28, и полярностью, показанной на фиг.З, Напряжение стабилизации стабилитрона 28 выбирается больше удвоенного входного напряжения. При этом тиристоры 11 и 13 запираются в интервалах IQ следукщим образом. Тиристор 11 запирается после интервала L по контуру: тиристор 11, дроссель 27, обмотка 2 трансформатора 1, После интервала С обмотки трансформатора 1 закорочены тиристорами 7 и 8 и тиристор 11 запирается в интервале Сд упомянутым импульсом дросселя 27, Тиристор 13 запирается-после интервалаГ,) . по контуру: тиристор 13, обмотка 18 трансформатора 17, дроссель 27, обмотка 2, После интервала напряжение на обмотке 2 равно входному на- . пряжению. Ток холостого хода транс... форматора 17 после интервалов и протекает через обмотку 30 или 31 и диод 32 или 33. При этом целесообразно мотать одновременно в два провода обмотки 18 и 30 (19 и 31). При равенстве числа витков .обмоток 18 и 30 (19 и 31) напряжение на обмотке 18 после интервала также равно входНИИ на обмотках 2 и 18 после интервала Г показаны на фиг.2. Тиристор 13 запирается в интервале tg разностью упомянутого импульса дросселя 27 и суммы напряжений обмоток 2 и 18. С целью разгрузки по току тиристоров, закорачивающих обмотки трансформатора ячейки, они могут быть включены параллельно всей первичной или вторичной обмотке трансформатора. На фиг.2 тиристоры 7 и 8 включены параллельно всей первичной обмотке трансформатора 1. Это обеспечивает уменьшение тока через тиристоры 7 и 8 в. два раза по сравнению с преобразователем на фиг.1 при увеличенном в два раза напряжении на них в запертом состоянии (равном напряжению на основных тиристорах 5 и 6) . .При малых индуктивностях рассеяния обмоток трансформатора ячейки закорачивакицие тиристог ы могут быть включены параллельно вторичной обмотке, при этом, если трансформатор повышающий, ток через эти тиристоры уменьшается в коэффициент трансформации, соответственно повьш1ается напряжение на за- пертьк тиристорах, однако конструкция трансформатора с малыми индуктивностями рассеяния обмоток несколько сложнее. С. целью повышения 1СПД преобразователя вместо обратных диодов 9 и 10 (фиг.1) могут быть включены тиристо- ры 34 и 35 (фиг.2). При этом на тири тор 34 (35) необходимо тюдавать то же управляющее напряжение, что и на тиристор 5(6), однако снимать управляющее напряжение с тиристорами 34 (3 следует на 20-30 мкс раньше конца интервала При индуктивной нагрузке преобразователя с cosV менее 0,7-0,8, что на практике обычно имеет место, в конце интервалов иСувыключаемьш ток протекает через тиристоры 5 и 6, а не через тиристоры 34 и 35. Поэтому в интервалахJg и Tg в установившемся режиме работы тиристоры 34 и 35,заперты и не закорачивают в этих интервалах источник 16 через открытые распределительный тиристор 11(12) и транзистор 15. Ток, потребляемьй в этих интервалах от источника 16, равен току первичной обмотки трансформатора 1, а не превышает этот ток с большим запасом,как в преобразователе на фиг.1. При боль.шом числе ячеек повьшгение КЦП может 114 12 . достигать нескольких процентов. Поскольку напряжение источника 16 составляет не более нескольких вольт, к запираемым тиристорам 5 и 6 в интервалах t прикладывается напряжение около 1-2 В и форма выходного напряжения преобразователя практически не искажается. Некоторым недостатком преобразователя на фиг.З является уменьшенная в 2,2-2,5 раза длительность времени запирания распределительных тиристоров 11-14 по сравнению с длительностью запирания силовых тиристоров 5-8. Это вызвано тем, что ток и поток дросселя 27 нарастают в интервалах И T/g при напряжении на 6 дросселе, примерно равном входному, а уменьшаются при обратном напряжении на дросселе, в 2,2-2,5 раза большем входного, и длительность интервалов La соответственно в 2,2-2,5 раза меньше .длительности интервалов г Т, g , Если в качестве распределительных тиристоров взяты более быстродействующие тиристоры, чем силовые j то это несущественно, а если аналогичные силовым, то этот.недостаток устраняется применением преобразователя на фиг.З. В преобразователе (фиг.З) трансформатор 17 содержит дополнительную обмотку 36, которая одним концом соединена с вторичной ;обмоткой 30, вторым через диод 37 подсоединена к общей точке соединения распределительных тиристоров 11 и 12. Число витков обмотки 36 в 2,2-3 раза больше числа витков обмотки 30, обмотка 36 может быть намотана очень тонким проводом, рассчитанным ka протекание токов утечки запертых транзистора и распределительных тиристоров. Напряжение стабилизации стабилитрона 28 взято примерно равным входному напряжению, и после каждого выключения транзистора 15 на дросселе 27 образуется прямоугольнь й импульс напряжения полярностью такой же, как и на фиг.2, с амплитудой, примерно равной вхЬдному напряжению, и длительностью, примерно равной длительности открыто го состояния транзистора 15. Этот импульс запирает распределительные тиристоры 11-и 12после интервалов Сд и f , Распределительный тиристор 13 запирается после интервала fjf по контуру: тиристор 13, обмотка 18, диод 37, обмотка 36, обмотка 30, источ ник входного напряжения, обмотка 2 трансформатора 1. .Полярности напряже ний на обмотках после интервала Г показаны на фиг.З. Напряжения на обмотках 2, 18 и 30 практически равны входному, на обмотке 36 - в 2, ра за больше входного, и разностый суммы напряжений на обмотках 36 и 30 н суммы напряжений входного и на обмот как 2 и J8 тиристор 13 через диод 37 запирается в интервале д (следуклцем после интервала и примерно равном ему). Диод 38 отвязьшает дроссель 27 от точки соединения тиристоров .11 и 12 в интервалах и g . С целью упрощения в преобразовате ле на фиг.З может быть исключен дрос сель , при этом в трансформатор 17 (фиг.4) вводится дополнительная обмотка 39, число витков которой несколько больше (на 5-15%) числа витков обмотки 18(19). В интервалах Г ; и Sg обмотка 39 подключена к источни ку входного напряжения и источнику 16 через диод 38 и открытый транзистор 15. В этом интервале в магнито,проводе трансформатора 17 накапливается поток, который в интервале Гд , следующем за интервалами или С и практически равном этим интервалам, создает ток холостого хода, про текающий через обмотку 30, диод 32 к источник входного напряжения. Тиристор 11 запирается по контуру: тиристор 11, диод 37, обмотка 36, обмотка 30, источник входного напряжения, обмотка 2 трансформатора 1. Полярность напряжения на обмотках 36 и 30 в интервале fg после интервала Т по казана на , напряжение на закороченной обмотке 2 близко к нулю. Тиристор 11 запирается разностью сум мы напряжения на обмотках 36 и 30 и входного напряжения. В интервале или Vg к обмотке 18 или 19 приложена сумма входного напряжения и напряжения источника 16. Поскольку число витков обмотки 39 больше, чем число витков обмотки 18 или 19, то и напряж ение на обмотке 39 больше, чем на обмотке 18 или 19. В интервале2Г или tg концы обмоток 39, 18 и 19, обозначенные на фиг.4 точками, подключены к плюсовой шине входного напряжения (конец обмотки 39. - непосредственно, концы об мотки 18 или 19 - через открьггБй тиристор 13 или 14 и первичную обмотку трансформатора 1, закороченную в этих интервалах открытыми тиристорами 7 и 8) . Поэтому в ИНТ ер в ал и потенциал противоположного конца обмотки 39 более минусовой, чем потенциалы противоположных концов обмоток 18 и 19, диод 38 заперт и обмотка 39 в интервалах и t отключена. Запиранйе тиристоров 13 и 14 в интервалах У, следующих за интервалами и , происходит так же, как и в преобразователе на фиг.З. х В преобразователях на фиг.2-4 в интервалах Г пертому транзистору приложена сумма входного напряжения и напряжения дополнительного источника коммутирующего напряжения. Если входное напряжение велико, то с целью снижения напряжения на запертом транзисторе в этих интервалах следует использовать преобразователь на фиг.5, в котором к запертому транзистору приложено высокое напряжение только в коротких Преобразователь соинтервалах чдержит транзистор 15, импульсный трансформатор 17 и трансформатор 40 тока, первичная обмотка 41 которого включена последовательно с транзистором 15, часть вторичной обмотки 42 подключена через диодньй мост 43 к источнику входного напряжения, а вся вторичная обмотка 42, 44 подключена через диод 45 к общей точке соединения распределительных тиристоров, коммутирукндих основные тиристоры (обмотка 41 содержит.несколько витков, обмотки 42 и 44 - до нескольких сотен и намотаны тонким проводом, при этом число обмотки 44 в 2,2-2,5 раза больше числа витков обмотки 42). В интервалах г t -4 5 -g - в через обмотку 41 проходит ток транзистора 15, знаки напряжений на обмотках в этих интервалах показаны на фиг.5, в магнитопроводе трансфор-матора 40. при этом линейно нарастает-поток. После запирания транзистора 15 этот поток линейно спадает в интервалах д . При этом через обмотку 42 и мост 43 протекает линейно спадающий ток, напряжение на обмотке 42 практически равно входному. Знаки напряжений на обмотках а интервалах 2д обратны показанным на фиг.5. Напряжением обмотки 44 в интервалах 2 запираются распределительные тиристоры 11-14. Число витков обмотки 44. габариты трансформатора 40 можно зна чительно уменьшить,.если на -трансфор маторе 17 имеется дополнительная обмотка 36, подключенная через диод 37 к общей точке соединения распределительных тиристоров, коммутирующих ос новные тиристоры. Запирание тиристоров 11 и 12 производится при этом от обмотки 44 через диод 45, тиристоров 13 и 14 - от обмотки 36 через диод 37. На фиг.6 представлена схема преоб разователя, содержащего, например, две преобразовательные ячейки, что позволяет получить выходное напряжение, более близкое к синусоиде, и тем самым уменьшить массу и габариты выходного фильтра в случае необходимости получения синусоидального выходного напряжения. В этом преобразователе отсутствует отдельный источ ник коммутирующего напряжения, в качестве которого использован источник входного напряжения и импульсный трансформатор 46 с первичной 47 и вторичной 48 обмотками. Первичная об мотка 47 через ключевой транзистор 15 подключена к источнику входного напряжения. В интервалах S и tg транзистор 15 открыт, напряжение на первичной обмотке практически равно входному, на вторичной - напряжению, требуемому от источника коммутирующего напряжения, что дости гается выбором коэффициента трансформации трансформатора 46. Полярность напряжения на обмотках в этих интервалах показана на фиг .6. Таким образом, обмотка 48 в этих интервалах является источником коммутирующего напряжения. Накопленный в этих интервалах по;ток в магнитопроводе трансформатора 46,после окончания этих интервалов создает ток х;олостого хода, протекающий через первичную обмотку 47, ста билитрон 49 и диод 50. Этот ток линейно спадает до нуля в интервалах i-д . Б этих интервалах полярности на пряжений на обмотках трансформатора 46 обратны показанным на фиг.6. Выбором напряжения стабилизации стабилитрона 49 сумма напряжений на обмот как 47 и 48 в интервалах tg устанавливается большей удвоенного входного напряжения. Суммарное напряжение об10 моток 47 и 48 в интервалах tg прикладывается между общей точкой соединения распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, и плюсовым полюсом источника входного напряжения и запирает распределительные тирист.оры. С целью упрощения конструкции импульсного трансформатора для коммутации дополнительных тиристоров, для коммутации каждого из дополнительных тиристоров используется отдельный импульсный трансформатор, содержащий две обмотки, намотанные одновременно двумя проводами. В преобразователе на фиг.7 это трансформаторы 51-54. Диоды 55-58 и стабилитрон 59 служат для прохождения тока холостого хода трансформаторов 51-54 после окончания интервалов vT , -4 -б & ° лее полная магнитная связь.между обмотками и работа каждо.го трансформатора только один раз за период обеспечивают также работу такого преобразователя на повьш1енных частотах. Для ограничения тока выключения последовательно с обмоткой 48 может быть. включен резистор 60. Блок-схема системы управления преобразователем, показанным на фиг.1, приведена на фиг.9. Эта система управления формирует управляющие импульсы ,; %,-Ujj, и Uyg (фиг.8) . Система управления содержит задающий генератор 61, генерирукщий короткие прямоугольные импульсы, к выходу этого генератора подключен вход одновибратора 62, к выходу которого подключен вход одновибратора 63, к выходу этого одновибратора подключен вход одновибратора64. К выходу одновибратора 62 подключен также вход счетного триггера 65. Выходы одновибраторов 62-64 и счетного , триггера 65 подключены к четьфем входам О, о ,Ь и 2. преобразователя 66 двoичkoгo кода в позиционное число. К выходам однрвибраторов 62 и 64 подключен вход элемента 2И 67, к выходу которого подключен вход одновибратора 68.-К шести выходам (б,&,х,5,U,K) преобразователя 66, к выходам одновибратора 63, элемента 2И 67 и одновибратора 68 подключены ключевые усилители 6978 мощности, усиливающие выходные сигналы микросхем до-уровней мощности, необходимых для управления тиристорами и транзисторами преобразо- . вателя. В случае необходимости стабилизяции выходного напряжения преобразователя в систему управления входит понижающий трансформатор 79, первичная обмотка которого (точка Л ) подключена к выходу преобразователя, к втopи нoй обмотке подключен вход диодного вьшрямителя 80, к выходу которого подключен вход фильтра 81. К выходу фильтра подключен один из входов операционного усилителя 82, к второму входу которого подключен источник 83 опорного напряжения, К выходу операционного усилителя подключен вход .одновибратора 63, по которому регулируется Длительность его выходного импульса. Система управления работает следунщим образом. Выходные импульсы задакяцего генератора 61 (фиг.10) задним фронтом за пускают одновибратор 62, выходные импульсы которого задним фронтом запускают одновибратор 63,.Передним счетный триггер 65.Выходные импульсы одновибратора 63 задним фронтом запускают одновибратор 64. Выходные импульсы одновибраторов 62-64 и счетно го триггера 65 подаются на входы d , 8, Ь и г преобразователя 66, создава на них четыре разряда двоичного кода (вход О - тысячи, вход d - сотни, вход b - десятки, вход t - единицы). Каждому двоичному числу на входах преобразователя 66 соответствует едй ница на одном из его выходов при нулях на всех остальных выходах. В интервале t на входы преобразователя 66 приходит число 0000 (фиг.10), при этом имеют место 1 на выходе и управляющий импульс Uijj- на выходе усилителя 69 (фиг.9 и 10).Соответственно в интервалах t , )$ gi и tg ; на входы преобразователя 66 приходят числа 1001; 0011, 0001, 1000 и 0010; при этом имеют место поочередно еди- ницы на выходах ж,и,б,и it, а на выходах усилителей 71, 73, 70, i72 и 74 поочередно появляются управляющие импульсы , и, Uy , U( и (фИГ.10). .....--. Управлякнцие импульсы Uu и Ut в интервалах снимаются непо. средственцо с выхода Ъдновибраторд 63 через уЪшители 75. и 76 (фиг.9), гальванически развязывающие входы ти ристоров 7 и 8 (в преобразсЗватеЛ& на фиг.1 эта развязка не нужна и 1Г4 18 оба импульса Ц.и и,.„ могут сниматься с выхода одного из усилителей, второй усилитель может отсутствовать). Иктульсы- с выходов одновибраторов 62 и 64 суммируются элементом 2И 67/ и подаются на вход усилителя 77, с выхода которого снимаются управляющие импульсы Uy 45 Задним фронтом импульса одновибратора 67 запускается одновибратрр 68, с выхода которого им-, пульсы подаются на вход усилителя 78, с выхода последнего снимаются управляющие импульсы Обратная связь (элементы 79-83) стабилизирует выходное напряжение преобразователя (например, по средневыпрямпенному значению), регулируя длительность паузы выходного напряжения (длительность управляющих импульсов Л Uyi Система управления преобразователями по схемам на фиг.2-5 отличается от системы на фиг.9 отсутствием элементов 68 и 78. Для систем управления преобразователями на фиг. 3-5 необходимо подключение к выходу j преобразователя 66 одного из входов введенного элемента 2И, к выходу которого подключается вход ключевого усилителя мощности, с выхода последнего снимается сигнал управления обратным тиристором, например UtA Для управления тиристором 34 в преобразователе на фиг.2. К выходу задающего генератора 61 подключается вход введенного элемента НЕ, выход которого подключается к второму входу упомянутого элемента 2И. Таким образом, импульс управления будет повторять импульс Uyj- (фиг. 10), но кон- . чаться .раньше него на длительность импульса Ug(,)t.6i , которую необходимо установить в пределах 20-30 мкс. Подключением аналогичного узла к выходу ё преобразователя 66 формируется сигнал управления вторым обратным тиристором, например управления тиристором 35 в преобраэрвателе на фиг.3. Система управления преобразователя на фиг.6 и 7. может содержать, например, две описанные системы управления с фиксированным или регулируемым фазовым сдвигом между импульсами двух генераторов 61, один из которых является задакщим, а второйведомым. В случае необходимости стабилизации выходного напряжения

19114

узел стабилизации 79-83 в этой системе только один, с его выхода (с выхода элемента 82) управлякяций сигнал подается на входы управления длительностью импульса обоих элементов 63 и на вход элемента управления сдвигом фазы двух генераторов. 61.

1540

20

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в упрощении преобразователя, удешевлении его и повьйпениинадежности вследствие уменьшения в два раза по сравнению с прототипом количества транзисторов ключа для коммутации силовых тиристоров.

вмо

tJU.

N

« 0

a V t

ftrp#

i

27

G.

L

-

HI

-IPl

WrIgL

0

J2

/

A/

и ijr

a

t fffyw -

Ф a i i if

. «« Jrff

If

t

Ш