Тиристорно-конденсаторный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1986 года по МПК H02M7/155 

дов 12,13. Выпрямитель включает анодную г руппу 1 вентилей на диодах 14- 16, подключенную к другому выходному, выводу, и две катодные группы 2,3 на тиристорах 17-19 и 20-22 соответственно. Катоды тиристоров 17-19 соединены со свободными выводами вентилей 8,9. Катоды тиристоров 20-22 соединены со свободными выводами вен-тилей 10.11. Аноды тиристоров 17-22 объединены ,и соединены с катоИзобретение относится к преобразоательной технике и предназначено ля использования в системах электропитания с характеристиками источн ; - .

ка тока, в частности для электротехнологии.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя на фиг.2 и 3 - его эквивалентные схемы на фиг.4 - диаграммы, поясняющие принцип действия.

Преобразователь (фиг.1) включает в себя .полууправляемый выпрямитель, аподная группа 1 которого вгэгаолнена на диодах и образует первый выходной вывод, а катодная группа вы.полнепа в виде двух тиристорных секций 2 и 3. Выходы секций 2 и 3 подк.гаочены к разным обкладкам коммутирующего конденсатора 4 и анодам двух основных

тиристоров 5 и 6, катоды которых объединены и образуют второй выходной вывод. Дополнительньш конденсатор 7 одпой обкладкой подключен к,

разным обкладкам коммутирующего конденсатора 4 с помощью двух пар встречно-параллельных вентилей 8, 9 и 10, 11, причем вентили 8, Ю,- диоды, а вентили 9, 11 - тиристоры, К выходным выводам подключена цепочка из двух последовательно вклю- че.нных обратных диодов 12, 13, к общей точке которых подключена другая обкладка дополнительного конденсатора 7.

На фиг. 1, 2, 3 приняты следующие обозначения;

дами диодов 14-16. Вентили 8,10 выполнены неуправляемыми. Введение обратных диодов 12, 13, выполнение вентилей 8,10 неуправляемыми и указанное соединение элементов устройства обеспечивают снижение коммута- ционн1 1х напряжений, без датчика напряжения на коммутирующем конденсаторе 4 и уменьшают количество используемых управляемых вентилей. Этим достигается поставленная цель.4 ил.

14,15,16 - диоды анодной группы 1; 17,18,19 - тиристоры катодной секции 2,

20,21,22 - тиристоры секции 3, и/, - напряжение на коммутирующем конденсаторе 3 сети 23;

Uy - напряжение на дополнительном конденсаторе 7J

I - сглаженный ток нагрузки, А,В,С - фазы питающей сети,

Uf - линейное напряжение между фазами А и С.

Рассмотрим работу устройства,используя эквивалентные схемы (фиг.2 и 3).

На фиг.2 - показан принцип действия преобразователя. В начале, одного полупериода импульсы управления подают на один из тиристоров сек- дни 2 и на тиристор 6, а в начале следующего полупериода - на один из тиристоров секции 3 и на тиристор .5. Таким образом, на интеррале каждого полупериода приводят накрест лежащие тиристоры, и коммутирующий конденсатор 4 всегда включен последовательно с цепью нагрузки. В конце каждого полупериода конденсатор 4 заряжается до величины напряжения ис- точника питания и проводившие тиристоры вык:г1ючаются. Поскольку конденсатор 4 всегда включен последовательно с цепью нагрузки, то преобразователь з с тойчив к резким набросам тока нагрузки и даже к короткому замыканию выходных выводов. Б последнем случае конденсатор 4 перезаряжается с наибольшей скоростью и проводившие тиристоры выключаются. Недостат

3

ком .этого преобразователя, как и

любой схемы с принудительным запиранием вентилей, являются значительные коммутационные напряжения на элементах схемы. Дело в том, что фазы промышленной сети обладают внутренним сопротивлением индуктивного характера. Это могут быть индуктивное- ти рассеяния фаз питающего трансформатора, индуктивности линии, защитные токоограничивающие дроссели и т.д. Принудительное прерывание тока в цепи с индуктивностями приводит к пбявлению дополнительных коммута- ционньпс напряжений. В данном случае (фиг.2) на конденсаторе 4 возникает дополнительное напряжение, которое можно ориентировочно оценить выражением

ли I

L/Ci,

где 1с/ - ток нагрузки,

L - индуктивность сети, . Сц - емкость конденсатора 4. Для снижения коммутационных напряжений необходимо выводить накопленную в индуктивностях фаз питающей сети энергию в дополнительный конденсатор, как это и осуществляется в предложенном преобразователе (фиг.1), эквивалентная схема которого для одного из полупериодов работы показана на фиг.З.

Пусть в начальный момент времени to (фиг.4) одновременно импульсы управления на тиристоры 17, 6, 9. Начальные напряжения на конденсаторах 4 и 7 таковы, что | Ui| |

- и, и.

АС

UY -и. До момента t,

ток нагрузки I d замыкался по нуле- вому контуру через диоды, 12, 13. Поскольку начальное напряжение на конденсаторе 7 превышает величину линейного напряжения U , то тиристор 17 не включается. Ток нагрузки переходит с нулевого контура, образованного диодами 12, 13, на контур диод 13 - дополнительный конденсатор 7 - тиристор 9 - коммутирующий конденсатор 4 - тиристор 6. При это конденсатор 7 частично разр йжается В момент времени t напряжение на этом конденсаторе достигает величины линейного напряжения Цдс , тиристор 17 отпирается (импульс управле- НИН на этом тиристоре должен сохраняться до момента t ) , и ток в фа- ах А и С плавно нарастает. В мо5

44

5

7714

мент t, ток сети достиг-ает -величины тока нагрузки. На- интервале , конденсатор 7,частично разряжается. В течение интервала проводят только .тиристоры 17, 6 и диод 16. В момент tj напряжение на конденсаторе 4 оказывается равным напряжению на конденсаторе 7. В этот момент открываются диоды 8, 12. В результате конденсаторы 4 и 7 оказываются соединенными параллельно.

В момент t напряжение на обоих конденсаторах достигает величины линейного напряжения Цд и ток нагрузки начинает плавно переходить на нулевой контур, образованный диодами 12,13. На интервале Ц конденсаторы до- заряжаются на величину

20

„ йы

35,

О 45:50 55Л и 1е (a+C)

т (2) где Ц, CY - емкости конденсаторов 4 и 7 соответственно. Из сравнения выражений (1) и (2) видно, что использование дополнительного конденсатора 7 снижает ком- .мутационные напряжения на элементах схемы. К моменту tj схема восстанавливает свое начальное состояние. Начиная с этого момента времени можно подать импульсы на включение очередных тиристоров.

Использование, изобретения позволяет повысить надежность работы устройства за счет снижения коммутационных напряжений без датчика напряжения на коммутирующем конденсаторе, а также за счет уменьшенного количества управляемых вентилей.

Формула изобретения

Тиристорно-конденсаторный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий полууправляемый выпрямительный мост, анодная неуправляемая вентильная группа которого образует первый выходной вывод, а катодная вентильная группа выполнена в виде двух управляемых вентильных секций, выходы которых подключены к разным обкладкам коммутирующего конденсатора и к анодам двух основных тиристоров, катоды которых объединены, образуя второй выходной вывод, дополнительный конденсатор, одна обкладка которого с помощью двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей подключена к разным обкладкам коммутирующего конденсатора, отличающийся тем, что, с целью по вьшения надежности j в него введена цепочка из двух последовательно соединенных обратных диодов, подключенная к выходным выводам, к общей точке обратных диодов подключена другая

обкладка дополнительного кЬнденса- тора, а один из вентилей в каждой указанной паре, встречно-парал- лельно соединенных, подключенный анодом к соответствующей катодной секции, выполнен неуправляемым.

Изобретение относится к области .преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания с характеристиками источника тока. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит трехфазный выпрямитель, входом подключенный к питающей сети, две пары встречно-параллельно включенных вентилей 8,9 и 10,11, тиристоры 5,6, катодами подключенные к одному из выходных выводов, цепочку из последовательно соединенных обратных диодов 12,13, включенную между выходными выводами, и конденсаторы 4,7. Конденсатор 4 включен между анодами тиристоров 5,6. Конденсатор 7 включен между общей точкой, соединения ука- занных пар вентилей 8,9 и 10, 11 и общей точкой соединения обратных диос (/) К} 4 hU - -Ч

fi.e.c

27 г/

х 41DfS

7

Id

гЗ

d

риг.З

Заказ 3926/57 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4