Импульсный преобразователь постоянного тока с последовательной конденсаторной коммутацией Советский патент 1986 года по МПК H02M3/135 

Изобретение относится к электротехнике, представляет собой импульс-- ный преобразователь постоянного тока и может быть использовано в электро- технологии, электроприводе и др.

Цель изобретения - улучшение КПД и массогабаритных показателей.

На фиг.1 представлена схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений.

Импульсный преобразователь постоянного тока с последовательной конденсаторной коммутацией содержит однофазный мост на тиристорах 1-4 с дозирующим конденсатором 5 в диагонали переменного тока, обратный диод 6, включенньй между выходными выводами, цепь из последовательно соединенных дросселя 7 и диода 8, включенную между входными выводами, в качестве вентилей используют тиристоры 9 и 10, соединяющие конденсатор 5 с точкой соединения дросселя 7 и диода . К выходу преобразователя подключена нагрузка 11.

На фиг.2 приняты следующие обо-г значения: UH, 1ц напряжение и ток нагрузки; U., if - напряжение и ток конденсатора 5; i - ток дросселя 7; ig - ток диода 8; U - напряжение питания; iy, , i,j, , iijj , iy, iyto iu4 - импульсы управления тиристоров 1-4 и 9, 10.

Преобразователь работает следующим образом.

Допустим к моменту tg (фиг.2) конденсатор 5 заряжен до иапряже- ния источника питания с полярностью показанной на фиг.1 в скобках. Ток нагрузки iij протекает через диод 6. В момент t(j- включаются тиристоры 1 и 9. Конденсатор 5 начинает перезаряжаться по образовавшемуся LC-кон туру; конденсатор 5 - тиристор 9 - дроссель 7 - тиристор 1.

В момент t| включается тиристор 2. Образуется второй контур перезаряда конденсатора 5: источник U - тиристор 1 - конденсатор 5 - тиристор 2 - нагрузка 1 1 . При этом ток, протекающий через конденсатор 5, равен сумме токов дросселя 7 и нагрузки 11 . Диод запирается, попадая под обратное напряжение, являющееся вы- ходньгм напряжением преобразователя и равное напряжению питания плюс напряжение на конденсаторе 5.

В момент tj конденсатор 5 перезаряжается до напряжения источника

питания, открываются диодь 6 и 9. Тиристоры 1,. 2 и 9 обесточиваются и восстанавливают свои управляющие свойства. Ток нагрузки 1|, замыкаетсячерез диод 6, а ток дросселя i начинает протекать навстречу источнику питания, замыкаясь через диод 8.

В момент tg по истечении времени t, необходимого для надежного

запирания проводивших ранее тирис- ; торов, включаются тиристоры 3 и 10. Конденсатор 5 вновь начинает переза-. ряжаться по образовавшемуся LC-контуру. После включения в момент t тиристора 4 на вьгкоде преобразователя появляется очередной импульс напряжения. Конденсатор 5 перезаряжается током нагрузки и током Дросселя. После его перезаряда до напряжения источника питания .(в момент tj) открываются диоды 6 и 8. При этом ток нагрузки i замыкается через диод 6, а ток дросселя - через диод 8,

протекая навстречу источнику ния. В момент t выключаются тиристоры 1 и 9 и процессы в схеме повторяются.

Как видно из принципа работы преобразователя, выходное напряжение можно регулировать путем изменения момента подачи управляющих импульсов на тиристоры 9 и 10 по отношению к моменту включения тиристоров 1, 2

и 3,, 4, что соответствует широтно- импульсному и амплитудно-импульсному регулированиям, либо путем изменения периода Т, что соответствует частотно-импульсному регулированию наг

пряжения. Одновременное уменьшение амплитуды и ширины импульсов напряжения на нагрузке позволяет при малом изменении сигнала управления получить значительную глубину регулирования при хорошей форме выходного сигнала. Таким образом, реализуется комбинация различных способов управления напряжением на нагрузке, что существенно расширяет функциональные

возможности преобразователя. При этом обеспечивается высокая коммутационная устойчивость при работе на нагрузку с резко меняющимися параметрами вплоть до К.З., нагрузки, огр ничение энергии, передаваемой в нагрузку за период регулирования, что позволяет легко организовать защиту источника питания, элементов преобра3

зователя и нагрузки по цепи управления. Широкие функциональные возможности преобразователя позволяют расширить диапазон регулирования выходного напряжения, облегчить сглаживание фильтра, улучшить динамические показатели, что определяет перспективность его применения в электроприводе, электротехнологии и других областях. Высокая надежность, простота управления и организация защиты позволяют существенно снизить эк сплуа тационные р асходы.

Формула изобретения

Импульсный преобразователь постоянного тока с последовательной конденсаторной коммутацией, содержащий однофазный тиристорный мост с дозирующим конденсатором в диагонали переменного тока, включенный меж200724

ду одним входным и одним выходным выводами, диод, включенный в обрат-. ном направлении между выходнь1ми выводами, а также дополнительный 5 контур перезаряда дозирующего конденсатора, включающий два вспомогательных вентиля, одни одноименные электроды которых объединены и их общая точка соединения подключена к одному из выводов дросселя, о т10

личающийся тем, что, с целью улучшения КПД и массогаба- ритных показателей, в него введен дополнительный диод, включенный в обратном направлении между другим . входным выводом и общей точкой соединения дросселя и вспомогательных вентилей, другой электрод каждого из которых подключен к соответствующему выводу дозирующего конденсатора, причем другой вывод дросселя соединен с первым входным выводом.

;Редактор Н.Гунько

Составитель Ю.Спивак

Техред И.Попович Корректор Е.Рошко

Заказ 1328/57 Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул. Проектная,

Изобретение относится к импульсным преобразователям постоянного тока с последовательной конденсаторной коммутацией. Цель изобрете-i Ьо (/ ния - улучшение КПД и массогабарит- ных показателей. Преобразователь содержит однофазный мост на тиристорах 1-4 с дозирующим конденсатором 5 в диагонали переменного тока. . Обратный диод в включен между выходными выводами для подключения на- грузки 11. Между входными выводами включена цепь из последовательно со-- единенных дросселя 7 и диода 8. Вспомогательные тиристоры 9, 10 соединяют конденсатор 5 с точкой соединения дросселя 7 и диода 8. Введение диода 8 в указанное соединение элементов преобразователя обеспечивают комбинацию различных способов управления напряжением на нагрузке путем изменения момента подачи управляющих импульсов на тиристорь 9, 10 по отношению к моментам включения тиристоров 1-4. Это приводит к высокой коммутационной устойчивости при работе на нагрузку с резко меняющимися параметрами, ограничению величины энергии, передаваемой в нагрузку за период регулирования, уменьшению габаритов фильтра. 2 ил. i (Л ю IND .fi. ю Ю