Преобразователь переменного напряжения в постоянный ток Советский патент 1987 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относи гея к (лектротехиикс. в частности к преобразоЕ ательной технике и предназначено д.чя использования в системе электропитания.

Цель изобретения - иовышеиие надежности.

На фиг. 1 нредставлепа принципиальная электрическая схема преобра.ил-.аге.ля; на фиг. 2 - временные диа1 раммы. поясняющие принцип его работы; на фиг. : п|)И11ци- пиальная схема преобразоватс.ля с допо,:|- нительной управляемой катодной группой.

Г1)еобразователь содержит первую цепочку из двух пос;1едовательно соедипеп 1111х коммутирующих управляемых венти.лей (тиристоров) 1 и 2, вторую цепочку из двух последовiiriMi.14) cotMiutCHm ix диодов 3 и 4. Коммутирующий конденсатор 5 включен между сре,и1ИУ.и точками указанных цепочек Первая цепочка включена согласно носле- довательпо с катодной вентильной группой 6 пеуправ.чяемого выпрямителя, анодная вентильная rpyiuia 7 которого образует отрицательный выходной вывод. Донолпите.ль- пый конденсатор 8 юложительным вЬ)1вод)М подключен к общей точке катодной групшя 6, а отрицательным - к катоду дополнитель- пого дпода 9 и входу второй цепочки па ;in- одах 3 и 4, выход которой, обч едипяющий катоды вентиля 2 и диода 3, образует по/ю- жительный выходной вывод. Катодная грун- па 6 выполнена па диодах 10 12, аг10дная группа 7 -- па диодах 13-15. На входе ме- уирав.чяемого выпрямителя показаны эквивалентные индуктивности 16 фаз сети. Согласно фиг. 3 устройство содержит дополнительно введенную управляемую катодную группу 17, вьиюлпенную на тиристорах 18-20.

На фиг. 1 --3 введены обозначения: U-, - напряжение на ко.ммутирующем конденсаторе 5; UK - напряжение на дополнительном конденсаторе 8; /,/ - сглаженный ток нагрузки; ( ток фазы сети в течеиие периода работы; А, В, С - фазы нггающей сети; .мипейпое напряже1Н е сети; UH .- макси.мальное напряжение на эле.мен |-ах.

Устройство работает следующим об|)азом.

Ком.мугация юка осуществляется за счет включения коммутируюннм о тиристора 1 и диода 3. Нервый такт процесса ком.мута- ции заканчивается по окончании заряда коммутирующего копденсатора 5 до напряжения L M после чего подается импульс ун- равления на коммутирующий тиристор 2, вследствие чего конденсатор 5 разряжается до нуля, этим заканчивается второй такт нроцесса коммутации, в дальнейшем процессы повторяются.

Пусть к моменту /о фаза А наиболее положительна, а нанряжение фазы С наиболее отрицательно и в момент /о (фиг. 2) нодаются отнираюп ие импульсы управлепия на ко.ммутирующий тиристор 1. Допустим,

0

5

0

5

0

5

0

г;ача, 1ьные паиряжепия на кондепсаторах о и 8 таковы, что (.; .- .. Полярность показана на фиг. 1. Ток нагрузки до момента /(I замыкался по ну, евому контуру через ;1иоды 3, 4 и 9. Поско.пьку начальное нанряжение на дополнительном кондепеаторе 8 1) величину линейного напряжения, то диоды выпрямительного моста закрыты. Ток нагрузки с .момента /о мгновенно переходит с нулевого контура на контур: донол- 1П1тель н 1Й конденсатор 8 - коммутирующий тиристор 1 - коммутирующий конденсатор 5 - диод 3 -- нагрузка - диод 9 - конденсатор 8. При этом конденсатор 5 заряжается, а конденсатор 8 частично разряжается. В момент /1 нанряжение на конденсаторе 8 (Uf, снижается до уровня б лс диоды 10 и 15с мо.мента i плавно открыва- ютея и ток фазы плавно растет (фиг. 2). В .мо.мент /2 ток фазы достигает величины тока нагрузки, а ток в конденсаторе становится равным нулю. С момента /2 конденсатор 5 продолжает линейно заряжаться по коптуру: фаза А - индуктивность 16 - диод 10 - тиристор 1 - конденсатор 5 - диод 3 - нагрузка диод 15 - фаза С, а напряжение на конденсаторе 8 остается по- стояьппзгм благодаря заперто.му диоду 9. В момент /.J напряжение коммутирующего конденсатора сравнивается с напряжением дополнительного конденсатора (/5(Ух(/2), вс.ледсгвие чего отпирается диод 4 и конденсатор 8 подключается параллельпо к коп- денеатору. 5, ток нагрузки мгновенно цере- распределяется между ними, а напряжение на обоих конденсаторах линейно возраетает, причем скорость заряда определяется сум- марпой емкостью (Cr.+ Cs), поэтому скорость заряда несколько замедляется. В мо- MCirr /1 панряжение на обоих конденеаторах доетигает величины питающего напряжения. Далее на иитервале /.(-/-, происходит переход тока нагрузки на нулевой контур через диоды 3, 4 и 9. Поскольку в цени имеется индуктивность, то этот переход нронсходит плавно и напряжение на обоих конденсаторах воз1)астает до величины

5

0

5

(Ум /,,-vL I G/Cs/V 1 -Н C.5.(1)

Снижение напряжения на конденсаторах объясняется тем, что для вывода накопленной энергии из индуктивностей фаз сети используется второй - дополнительный - конденсатор, который подключается с но- мощью донолнительного диода и выпрямительного моста. В момент /о подаются импульсы управления на коммутирующий ти- риетор 2, -в результате тиристор 2 открывается и по образовавщемуся контуру; конденсатор 5 - тиристор 2 нагрузка - диод 9- диод 4 - конденсатор 5, разряжается до нуля. В момент (7 тиристор 2 закрывается и ток нагрузки переходит в нулевой контур. В момент /8 подаются очередные импульсы управления на коммутирующий тиристор

и в дальнейшем электромагнитные процессы в нреобразователе повторяются, лишь с той разницей, что в работу .могут встунить и другие фазы питающей сети.

Рассмотренный режим работы не единственный. Так, с ростом тока /,/ нагрузки заряд коммутирующего конденсатора 5 и разряд - дозаряд донолнительного конденсатора 8 ускоряются, в результате коммутационные интервалы Л)-/ь . и /з-/4 сокращаются. При определенном значении тока нагрузки момент / совпадает с моментом /3, а при дальнейшем увеличении тока нагрузки конденсатор 5 успевает перезарядиться до напряжения конденсатора 8 раньше, чем ток фазы становится равным току нагрузки (фиг. 2, нунктир). В этом случае ток фазы, так и не достигая тока нагрузки, колебательно уменьшается до нуля. В этом режиме возникаюнхие перенапряжения на элементах схемы .можно оценивать выражением (1), так как на этапе вывода накопленной энергии конденсаторы 5 и 8 подключены параллельно.

Для облегчения режимов работы выпрямительного моста в преобразователь введена дополнительная управляемая катодная группа, что позволяет отделить цепь вывода накопленной энергии из. индуктивностей фаз сети. При подаче импульсов управления на коммутирующий тиристор 1 и на тиристоры группы 17 процессы, начиная.с момента /о до /2, протекают аналогично, как и в предыдущем случае. С момента 1ч до момента /з открыты диоды 10, 3, 15 и тиристор 18. В момент /3 диод 10 запирается, а ток нагрузки переходит в контур: фаза А - тиристор 18 - конденсатор 5 - диод 3 - нагрузка - диод 15 - фаза С. Как только напряжение на конденсаторе 5 сравнивается с напряжением конденсатора 8, тиристор 18 запирается, а диоды 10 и 4 открываются, и с подачей импульса управления на коммутирующий тиристор 1 энергия с фаз сети выводится в параллельно соединенные конденсаторы по цепи: фаза А - диод 10 -

конде1 саторы 8, 5 диод 3 -- нагрузка диод 15 фаза (,. В да. 1ьнейн1ем процессы :ротекают аналогично нредыдун1,ему.

Выбирая емкость дополнительного конденсатора 8, можно нанряженпе на элемен- та.ч схемы О1 раничить на нужном уровне.

Расчеты показали, что при соотнон1ении емкостей конденсаторов С8/Сг,36 перенапряжения на элементах схемы практически отсутствуют.

0

Формула изобретения

. Преобразователь переменного напря5 жения в постоянный ток, содержащий неуправляемый выпрямитель, выход анодной вентильной группы которого образует отрицательный выходной вывод, первую цепочку из двух последовательно соединенных коммутирующих управляемых вентилей, включенную согласно носледовательно с катодной вентильной группой неуправляемого выпрямителя, вторую цепочку из двух и(К . 1едова- тельно соединенных ком.мутируюпщх вентилей, причем свободные катоды венти.юй

5 этих цепочек объединены и образуют Ho. io- жительиый выходной вывод, коммутирующий конденсатор, включенный между средними точками указанных вентильных цепочек, дополнительный конденсатор, ноложи- тельный вывод которого подключен к обп1ей

0 точке катодной группы неуправляе.мого выпрямителя, дополнительный дио.а, нодк.чю- ченный анодом к общей точке анодной группы неуправляемого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повыше}1ия надежности, коммутирующие вентили второй це5 почки выполнены неуправляемыми и свободные выводы этой цепочки, дополнительного конденсатора и донолнпте.пьного диода об ь- единены.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно введена управляемая катодная группа, выход которой подключен к средней точке первой цепочки.

0

Us

tz

ts

tu

ч

N

L

UM

i7

te

J

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для использования в системах электропитания. Цель изобретения - повышение надежности. Эффект достигается за счет ограничения напряжения на элементах схемы на нужном уровне, а при определенных соотношениях емкостей конденсаторов 8 и 5 практически исключается. Выход преобразователя организован с цепочки последовательно соединенных диодов 3, 4 и 9, через которые совместно с тиристорами 1, 2 осушествляется разряд конденсаторов 8 и 5. Эффект снижения напряжения на них объясняется тем, что для вывода накопленной энергии из индуктивнос- тей 16 фаз сети используется соответствующее их подключение через диоды 10-15 неуправляемого выпрямительного моста. 1 3. п. ф-лы, 3 ил. С р (Л 00 о со ьс

A

0- В 0С