Преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1986 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относится к преобразо

нательной технике и может быть использовано в выпрямителях с принудительной коммуникацией, источниках реактивной мощности, электроприводах постоянного тока.

Цель изобретения - повьш1ение технико-экономических пoкaзafeлeй.

На фиг.1-3 приведены схемы преобразователя, отличающиеся вариантами включения источникг.в смещения; на фиг.А - временные диаграммы напряжения и токов.

Преобразователь переменно1 о тока постоянный содержит трансформатор 1, вторичная обмотка 2 которого соединена в звезду и подключена к силовому мосту на управляемых вентилях 3-8. Выводы постоянного тока указанного мрста через полностью управляемые ключи 9 и,10 связаны с одноименными выводами постоянного тока диодного моста на диодах 11-16. Емкостный фильтр выполнен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов 17 и 18, точка соединения которых подключена к нейтрали звезды обмотки 2. Источники смещения, выполненные в виде дополнительной обмотки 19 трансформатора 1, включены между выводами обмотки 2 и диодньм мостом. Выводы постоянного тока силового моста соединены через 2 диода 20 и 21 с разноименными выводами постоянного тока диодного моста, причем катод диода 20 подключен к катодной группе силового моста, а анод диода 21 - к анодной группе. Реактор 22 и нагрузка 23 подключены к выходным выводам силового моста.

Устройство работает следующиг-i образом.

Пусть открыты yпpaвляe fыe вентили 3 и 4 мгновенное значение напряжения фазы А обмотки 2 соответствует моменту времени t (фиг.4), при котором начало обмотки имеет положительный потенциал. Ток нагрузки 23 проходит по цепи вентиль 4 - фазные обмотки С и А вторичной обмотки 2 - вентиль 3 - реактор 22. Для выключения вентиля 3 отпирают полностью управляемый ключ 10. По цепи диод 14 ключ 10 - вентиль 3 начинает протекать ток фазы А дополнительной обмотки 19. Напряжение дополнительной обмотки 19 прикладывается к вентилю 3-в обратном направлении. К фазе А вторичной обмотки 2 встречно

0

5

62902

прикладывается напряжение конденсатора 13. Напряжение на фильтровых конденсаторах 17 и 18 больше амплитудного значения фазной обмотки, поэтому ток фазы А вторичной обмотки 2 уменьшается. Ток нагрузки 23 при этом проходит по цепи вентиль 4 - фазы С и А вторичной обмотки 2 - фаза А дополнительной, обмотки 19 - (-1 диод 14 - ключ 10 - реактор 22, а также вентиль 4 - фаза С вторичной обмотки 2 - конденсатор 18 - ключ 10 - реактор 22.

Происходит разряд конденсатора J 18. При уменьшении тока фазы А обмотки 2 до нуля ток нагрузки 23 проходит по цепи вентиль 4 - фаза С обмотки 2 - конденсатор 18 - ключ 10 - реактор 22. Конденсатор 18 разряжается при этом полным током нагрузки.

После восстановления запирающих свойств управляемого вентиля 3 и, например, уменьшения тока фазы А обмотки 2 до нуля запирают полностью управляемый ключ 10 и отпирают управляемый вентиль 5. Ток нагрузки 23 проходит по цс чи вентиль 4 - фаза С обмотки 2 - конденсатор 17 - диод 20 - реактор 22. К фазе В обмотки 2 прикладывается напряжение фильтрового, конденсатора 17 и по фазе В обмотки 2 и управляемому вентилю 5 начинает проходить ток. Напряжение на конденсаторе 17 фильтра растет.

По окончании переходного процесса ток нагрузки 23 проходит по цепи вентиль 4 - фазы С и ,В вторичной обмотки 2 - вентиль 5 - реактор 22. Напряжение на конденсаторе 17 равно максимгшьному значению, а на конденсаторе 18 - минимальному.

Для выключения управляемых вентилей .анодной группы силового моста отпирают полностью управляемый ключ 9. На первом этапе коммутации происходит разряд конденсатора 17 фильтра, а на втором этапе коммутации - заряд конденсатора 18.

Преобразователь (фиг.1) обеспечивает выпрямительный режим как с генерированием, так и с потреблением реактивной мощности и инверторный режим с потреблением реактивной мощности. . 55 Как видно из фиг.4, при изменении режима преобразователя от гснерирова-. ния реактивной мощности до выпрямительного режима с коэффициентом мощ30

5

0

5

50

ности,

t1- ч

3

близким к единице (интервалы t, для фазы А), поляр j

- М ность напряжения на соответствующей

фазе дополнительной обмотки 19 обеспечивает смещение выключаемого упъ 1в ляемого вентиля в обратном язправ- лении.

Преобразователь, приведенный на фиг.2, обеспечивает выпрямительный режим с потреблением реактивной мощности и инверторный режим как с генерированием, так и с потреблением реактивной мощности.

Как видно из фиг.4, при изменении режима преобразователя от инвертор- ногр режима с коэффициентом мощности близким к единице, до генерирования реактивной мощности (интерва.пь tj- - t ; tg для фазы А) полярность напряжения на соответствующей фазе дополнительной обмотки 19 обеспечивает смещение вьжлючаемого управляемог вентиля силового моста в обратном направлении. Например, на интервале

1

tj

t (фиг.4) потенциал фазы А об- мотки 2 изменяется от положительного значения до отрицательного, а начало фазы В дополнительной обмотки 19 на этом интервале имеет положительный потенциал, поэтому при отпирании полностью управляемого ключа 9 к управляемому вентилю 6 в обратном направлении прикладывается напряжение фазы В обмотки 19 через ключ 9 и диод 11. В остальном процесс коммутации аналогичен описанному для преобразовате ря по фиг.1.

Таким образом, преобразователь обеспечивает генерирование реактивной мощности либо в выпрямительном (фиг.1), либо в инверторном Тфиг.2) режиме.

С целью расширения функциональных возможностей преобразователя и обеспечения возможности генерирования ре акти-ной мощг. .сти во всех реж:-.мах ис точники смещения выполнены в виде хондьнсаторов 24 и 25, соединенных с

источниками 26 и 27 подзаряда, и включены последовательно с полностью yпpaвляe IЫми ключами (фиг.З). Поляр- ность напряжения на конденсаторах смещения указана на чертеже.

Для выключения управляемых вентилей группы силового моста отпирают полностью yпpaвляe iый ключ 10, а для выключения вентилей анодной группы - ключ 9, Скорость нарастания тока конденсаторов 24 и 25 сме

10

5

30

25

2462904

щения ограничивается, например, индуктивностью монтажных кабелей. В процессе коммутации к выключаемому управляемому вентилю в обратном направлении прикладываешься напряжение конденсатора источника смещения..В остальном процесс коммутации аналогичен описанному для преобразователя по фиг.1.

Каждьш из ключей отпирают с частотой 150 Гц, осуществляют коммута- . цию тока с выходящей из работы фазной обмотки на обмотку вступающей в работу фазы. Благодаря этому уменьщают- ся коммутаи;ионные потери, увеличивается генерация реактивной мощности. В два р аза уменьщается частота пульсации напряжения на конденсаторах фильтра, уменьшается время коммутации и мощность узла коммутации, поскольку :в процессе ко1 утации участвует индуктивность рассеяния только одной фазы. При равной пульсации напряжения на конденсаторах фильтра в процессе коммутации эквивалентная емкость последовательно соединенных фильтровых конденсаторов 17 и 18 разработанного устройства меньше в четыре раза емкости фильтра известного преобразователя, что позволяет существенно уменьшить установленную мощность оборудования, улучшить ве- согабаритные показатели.

20

Формула изобретения

1. Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к силовому мосту на управляемых вентилях, диодный мост, выводы постоянного,тока которого связаны через полностью управляемые ключи с одноименными вы- водами постоянного тока силового моста, емкостный фильтр, подклю -енный к выводам постоянного тока диодного моста, и источники смещения, включенные в контур коммутации, отличающийся тем, что, с целью, повышения технико-экономических показателей, емкостный фильтр выполнен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка соединения которых подключена к нейтра-- ли звезды, выводы постоянного тока силового моста соединены через два дополнительно введенных диода с раз- ноименными выводами постоянного тока

диодного моста, причем один из выводов соответствующего диода подключен к одноименному выводу силового моста.

2. Преобразователь по п.1, о т - .пинающийся тем, что источники смещения выполнены в виде дополнительной обмотки трансформатора, включенной между выводами вторичной

12462906

обмотки трансформатора и диодным мостом.

3. Преобразователь по п.1, о т - лич ающий с я тем, что источ- 5 НИКИ смеш;ения выполнены в виде конденсаторов, соединенных с источниками подзаряда, и включены последовательно с полностью управляемыми ключами.

Фиг.

О и. 2

ч

.ё

Редактор В.Петраш

Составитель Е.Мельникова

Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 4017/52 Тираж 631 . Подписное 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

Изобретение позволяет повысить технико-экономические показател преобразователя переменного тока в постоянный. За счет того, что емкостный фильтр выполнен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов 17, 18; точка соединения которых подключена к нейтрали звезды обмотки 2 трансформатора -1, возможно обеспечить выпрямительный режим как с генерированием, так и с потреблением реактивной мощности, и инверторный .режиьг с потреблением реактивной мощности. Выполнение источника смещения на дополнительной обмотке 19 обеспечивает смещение выключаемого управляемого вентиля в обратном направлении. Дополнительная обмотка при этом включена между выводами обмотки 2 и диодным мостом 11-16. Выполнение источника смещения на конденсатор ах 24, 25, подключенных к источникам подзаряда 26, 27, обеспечивает возможность генерирования реактивной мощности во всех режимах. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. (Л to 4; 05 1C со