Импульсный преобразователь постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02M3/135 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания потребителей .с активно-индуктивным характером нагрузки, например для питания обмоток возбуждения синхронных машин или маlUHH постоянного тока. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования тока при минимальных массогабаритных показателях преобразователя. Па фиг. представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг.2- временные диаграммы, поясняющие его работу. РЬшульсный преобразователь постеянного тока содержит (фиг.1) вклю- чённые последовательно с источником питания Е и нагрузкой 1 однофазный мост на тиристорах 2-5 с конденсатором б в диагонали и индуктивный накопитель на двух последовательно соединенных дросселях 7 и 8. Обратный вентиль 9 шунтирует мост на тиристорах 2-5 и индуктивный накопитель на дросселях 7 и 8,- обратный ззентиль 10 нагрузку Г и индуктивный накопитель на дросселях 7 и 8, а тиристор 11 шунтирует в обратном направлении дроссель 7 и мост на тиристорах 2-5. Преобразователь работает следующим образом. К моменту t (фиг.2) конденсатор 6 заряжен до напряжения источника пи тания Е. Ток нагрузки замыкается че рез обратный вентиль 10 и индуктивны накопитель на .дросселях 7 и 8. В момент ttj включаются тиристоры 2 и 5, и конденсатор начинает перезаряжатьс по двум контурам. Первый (контур ток нагрузки) включает последовательно соединенные источник питания Е, тири стой 2, конденсатор 6, тиристор 5, дроссели 7 и В и нагрузку 1, а второ (ЬС-контур) - последовательно соединениые конденсатор б, тиристор 5, дроссели 7 и 8, вентиль 9 и тиристор 2. Ток, протекающий через конденсато 6 и индуктивный накопитель на дроссе лях 7 и 8, равен cyi-iMe токов, протевентиль 9 нагрузку 1 и каюлих через ,). В момент (i. IK + i. ti (с задержкой tj относительно тиристоров 2 и 5) включается тиристор 11. Конденсатор продоллсает перезаряжаться токо нагрузки и током, протекающим через тиристор 11, по контуру: конденсатор 6 тиристор 5 - дроссель 7 - тирис139.2 тор 11 - тиристор 2 - колденсатор 6. В интервале t конденсатор б перезаряжается (поLC-контурУ) только через один дроссель 7 индуктивного накопителя, причем индуктивность дросселя 7 меньше индуктивности дросселя 8. Поэтому процесс перезаряда конденсатора б ускоряется. Б интервале ti- tg ток дросселя 8 примерно постоянен, равен величине тока конденсатора в момент (ijct,-t, ijo ) и замыкается по контуру тока нагрузки и по контуру: дроссель 8 вентиль 9 - тиристор 11 (iaci.-tj: « 1со - и. В момент, когда напряжение на конденсаторе 6 меняет знак, ток перезаряда конденсатора 6 начинает уменьшаться. В момент tj ток перезаряда конденсатора 6 становится равныг- току дросселя 8 (i(. ), тиристор 11 обесточивается и к нему прикладывается обратное напряжение. Перезаряд конденсатора б также, как и в интервале to- ti, протекает по контуру тока нагрузки и по LC-контуру через вентиль 9. В момент t конденсатор перезаряжается до напряжения питания Е тиристоры 2 и 5 запираются и ток нагрузки замыкается через дроссели 7 и В и обратньй вентиль 10, При .включении следующей пары тиристоров 3 и 4 процессы в преобразователе повторяются. Выходной ток 1ц и напряжение можно регулировать как ижротным способом, 11зменяя время задержки t.j между моментами включения тиристоров 2, 5 (1уг.5 ) и 11 (ivH ) 3, 4 и 11) при постоянной частоте переключения тиристоров 2, 5 и 3, 4 (1у.4 ) (f const.) , так и частотньш способом, изменяя частоту переключения тиристоров 2, 5 и 3, 4. При этом тиристор 11 либо постоянно закрыт, либо включается с постоянной временной задержкой (t const). Диапазон изменения тока нагрузки, при постоянном актинном сопротивлении нагрузки, для частотного способа регулирования (тиристор 11 постоянно закрыт) равен V f макс It-HStiA. --, IH ««НА где Гц MQKt и 1н мкн соответственно максимальное и минимальное

значения тока нагрузки при частотном регулировании 5

и f.

- макси MQHC . Т (ЛИН

мальная и минимальная частоты переключения тиристоров.

Для широтного способа регулирования (при условии, что амплитуда тока LC-контура значительно превьшает ток нагрузки) диапазон изменения тока нагрузки равенD .«i л| LI 4- 1 ,

1нм.ц Ui V где 1циом1, 1ц Mv(H - соответственно максимальное и минимальное значения тока нагрузки при широтном регулировании;

LI и Ь - индуктивности дроссепей 7 и 8.

Комбинация различных способов регулирования позволяет существенно расширить диапазон регулирования тока и напряжения. Полный диапазон регулирования тока при условии Кмии 1нпа«с,« равен

f т mjK.

D. D,, DI

1 1- - J«

Полный диапазон регулирования можно обеспечить, разделив его на два диапазона. В первом диапазоне регулирование обеспечивается частотным способом (тиристор 11 постоянно закрыт) , а во втором - при минимальной частоте переключения тиристоров f,, широтным способом.

. Преобразователь позволяет также реализовать двухдиапазонное частотное регулирование: в первом диапазоне частотного регулирования тгфистор 11 н отпирается (что соответствует максимальной продолжительности импульса напряжения на нагрузке t,,), а во втором время задержки равно нулю (продолжительность импульса напряжения на нагрузке 1 минима71ьная) .

Полньш диапазон регулирования напряжения можно получить, изменяя одновременно как частоту переключения тиристоров т, так и время задержки tj. Такое регулирование позволяет реализовать оптимальную регулировочную

характеристику преобразователя. «

Фор мул-а изобретения

Импульсйый преобразователь постоянного тока, содержащий последовательно соединенные с источником питания и нагрузкой однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали и индуктивный накопитель энергии, а также два обратных вентиля, один из которых шунтирует в обратном направлении тиристорный мост и индуктивньй накопитель, а другой - индуктивный накопитель и цепь нагрузки, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования при минимальных массогабаритных показателях преобразователя, индуктивный накопитель энергии выполнен в виде двух последовательно соединенных дросселей, а в преобразователь введен допол1П1тельный тиристор, подключенный к общей точке соединения дросселей и шунтирующий в обратном направлении тиристорный мост и один из дросселей.Фиг2

Изобретение относится к преобразовательной технике и может бьггь использовано для питания потребителей с активно-индуктивньм характером нагрузки. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования тока при минимальных, массогабаритных показателях. Преобразователь содержит соеди ненные последовательно с источником питания и нагрузкой однофазный тиристорный мост с конденсатором 6 в его диагонали и индуктивный накопитель энергии, а также обратные вентили 9, .10 и дополнительно введенный тиристор 11. Индуктивный накопитель энергии выполнен в виде последовательно соединенных дросселей 7, 8, к точке соединения которых подключен анод тиристора 11. Катоды вентиля 9 и тиристора 11 подключены к положительному входному вьгооду преобразователя..Вентиль 10 включен между отрицательным входным выводом преобразователя и точкой соединения тиристорного моста с .i индуктивным накопителем энергии. Ука(Л занное вьшолнение индуктивного накопителя и введение тиристора 11 позволяет осуществить регулирование выходного тока и напряжения как широтным, так и частотным способами, изменяя частоту переключения тиристоров 2, 5 и 3, 4 указанного моста. При этом тиISD ристор 11 либо постоянно закрыт, либо з включается с постоянной временной заел держкой. Полный диапазон регулирова-: со ния получают путем одновременного из00 менения частоты переключения тиристоров и времени задержки. 2 ил. со