Импульсный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/135 

моста включен конденсатор 5. Одна обкладка конденсатора 5 через тиристор 9 подключена к общей точке соединения дросселя 6 и нагрузки 7. Другая обкладка конденсатора 5 подклю- чена к той же общей точке через тиристор 10. Тиристоры 9, 0 подключены к указанным обкладкам конденсатора 5 электродами, одноименными с электродами тиристоров моста, соединяющих обкладки конденсатора с источником питания. Нагрузка 7 и цепь из последовательно соединенных дросселя 6 и нагрузки 7 зашунтирова1

Изобретение относится к электротехнике и может бьггь использовано для регулирования в В1ироких пределах напряжений на нагрузке различного характера, изменяющейся в широк тх пределах вплоть до короткого замыкания .

Цель изобретения - уменьшение потерь энергии и расширение диапазона регулирования выходного напряжения.

На фи1 .1 представлена принципи- , альная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы работы при различных диапазонах регулирования напряжения на нагрузке

Преобразователь |||фиг.1) содержит тиристорный мост с тиристорами I - 4 и конденсатором 5 в его диагонали, дроссель 6 и нагрузку 7, шунтированные обратным 8, два тиристора 9 и 10 и дополнительный обратный вентиль 11, шунтирук)п(ий нагрузку 7,

На фиг.2 и 3 приняты следующие обозначения: U - напряжение питания; Гц, 1„ - напряжение и ток нагрузки; и, i,- - напряжение и ток конденсатора 5; i.g, iio импульсы токов на тиристорах 9 и 10; i , 1,,3 узло i|j4 i-jf.i ч,4 i-jw импульсы

управления на тиристорах 1, 2, 3, 4, 9 и 10 соответственно. На фиг,2 t, tj, t - моменты времени первого такта работы устройства; период Т, включакщий моменты t ,t, ty, tg - время второго такта работы устройства; tц - пауза между двумя тактами

ны соответственно обратными вентилями II и 8. Введение тиристоров 9, 10 и указанное соединение элементов преобразователя позволяют использовать минимальное число последовательно включенных вентилей в цепи источник питания - нагрузка, а также регулировать величину выходного напряжения изменением величины и знака интервала задержки управления вентилями. Регулирование напряжения на нагрузке соответствует широтно- импульсному способу. Этим достигается поставленная цель. 3 ил.

На фиг.1 tg, t,, t, t - моменты времени первого такта работы устройства; t, t, tg, t, tg - мо менты времени второго такта работы устройства, составляющие период Т; t - пауза между двумя тактами

работы устройства, I

Алгоритмы управления тиристорами

преобразователя и, соответственно, процессы в схеме различны при малых напряжениях на нагрузке и при больших, близких к напряжению питания. Работа преобразователя в диапазоне малых напряжений (фиг.2). Рассмотрим процессы в схеме с момента- tg отпирания тиристоров 2 и 9. До этого момента конденсатор 5 заряжен до напряжения UG., равного напряжению и источника питания, с полярностью, указанной на фиг.1 в скоб- ках, ток нагрузки замыкается по цепи: дроссель 6 - .нагрузка 7 - вентиль 8. Начиная с момента t конденсатор 5 перезаряжается по контуру: тиристор 2 - дроссель 6 - тиристор 9 - конденсатор 5. При этом на дросселе 6 возникает напряжение, полярность которого указана на фиг., .

вентиль 8 запирается, а ток нагрузки, 1 замыкается через вентиль 11. На этом интервале ток в дросселе 6 превышает ток нагрузки, В момент t, отпирается тиристор 1, к нагрузке

рикладьгоается напряжение UH, равное напряжению U, вентиль 11 запира- ется и ток нагрузки начинает возрастать. В момент t ток через тиристор

9 i спадает до нуля, а конденсатор 5 перезаряжается до напряжения источника питания с полярностью, показанной на фиг.1 без скобок, отпирается вентиль 8 и ток нагрузки замыкается 5 в контуре: дроссель 6 - нагрузка 7 - .вентиль 8. Напряжение на нагрузке на интервале t зависит от соотношения индуктивности нагрузки и индуктивность дросселя 6. Если ин- О дуктивность дросселя 6 много меньше индуктивности нагрузки, то напряжение на нагрузке близко к нулю. В момент tj включаются тиристоры 3 и 10 и начинается второй такт работы схе- 5 мы (интервал tg), процессы на котором полностью аналогичны процессам на первом такте. Начиная с момента tg окончания второго такта процески. После его перезаряда до напряжения источника питания со знаками, : указанными на фиг.1 без скобок, в

момент t, отпирается вентиль 8 и ток в нагрузке замыкается в контуре: дроссель 6 - нагрузка 7 - вентиль 8. В момент t4 включаются тиристоры 3 и 4 и начинается второй такт работы преобра зователя (интервал t4- tg ) , процессы на котором аналогична процессам на интервале

toпервого

такта. Второй такт оканчивается в

момент t

8

И начиная с этого момен-.

та процессы в схеме повторяются.

Таким образом, выходное напряжение можно регулировать, изменяя величину и знак интервала задержки. При этом изменяются форма импульсов напряжения на нагрузке, их ширина и плосы в схеме повторяются. Изменяя дли- 20 щадь при постоянной длительности так- тельность интервала задержки t - t,

та, что соответствует широтно-им- пульсному регулированию. Минимальное напряжение в преобразователе обеспечивается при одновременном включении трех тиристоров в каждом такте, максимальное - при работе без включения тиристоров 9 и 10.

на первом и t,- t4 Аа втором такте, можно регулировать длительность импульса напряжения на нагрузке, а следовательно, величину среднего зна чения напряжения. Максимальное напряжение в этом диапазоне достигается при интервале задержки, равном нулю. Для дальнейшего увеличения напряжения на нагрузке необходимо изменить алгоритм управления тиристорами. I

Работа преобразователя в диапазоне больших напряжений (фиг.З). Рассмотрим процессы в схеме с момента t отпирания тиристоров 1 и 2. До этого момента конденсатор -5 заряжен до напряжения питания с полярностью, показанной на фиг.1 в скобках, а ток нагрузки замыкается по цепи: дроссель 6 - нагрузка 7 - вентиль 8. В момент tg включаются тиристоры 1 и 2 и конденсатор 5 начинает перезаряжаться по контуру: тиристор 1 - конденсатор 5 - тиристор 2 - дроссель 6 - нагрузка 7 - источник питания и. При этом вентиль 8 запирается а к нагрузке прикладывается импульс напряжения, амплитуда которого равна удвоенному напряжению питания. В момент t, включается тиристор 9 и образуется контур перезаряда конденсатора 5: конденсатор 5 - тиристор 2 - дроссель 6 - тиристор 9. При этом напряжение на нагрузке скачком снижается до напряжения питания В момент tj ток через тиристор 9 прекращается и конденсатор 5 вновь перезаряжается только током нагруз

5 О 57590 .4

ки. После его перезаряда до напряжения источника питания со знаками, : указанными на фиг.1 без скобок, в

момент t, отпирается вентиль 8 и ток в нагрузке замыкается в контуре: дроссель 6 - нагрузка 7 - вентиль 8. В момент t4 включаются тиристоры 3 и 4 и начинается второй такт работы преобра зователя (интервал t4- tg ) , процессы на котором аналогична процессам на интервале

toпервого

такта. Второй такт оканчивается в

момент t

8

И начиная с этого момен-.

та процессы в схеме повторяются.

Таким образом, выходное напряжение можно регулировать, изменяя величину и знак интервала задержки. При этом изменяются форма импульсов напряжения на нагрузке, их ширина и пло20 щадь при постоянной длительности так-

25

30

та, что соответствует широтно-им- пульсному регулированию. Минимальное напряжение в преобразователе обеспечивается при одновременном включении трех тиристоров в каждом такте, максимальное - при работе без включения тиристоров 9 и 10.

Отсутствие в преобразователе в цепи передачи мощности в нагрузку вентиля, включенного в прямом направлении, позволяет снизить потери энергии.

Формула изобретения

РЬ пульсный преобразователь постоянного напряжения, содерж ащий включенные последовательно в цепь питания постоянного тока тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, дроссель и цепь нагрузки, шунтированную обратным вентилем, дополнительный обратный вентиль , шунтирующий последовательно соединенные указанные дроссель и цепь нагрузки, а также тиристор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии и расширения диапазона регулирования выходного напряжения, в него дополнительно введен второй тиристор и общая точка соединения дросселя с цеПью нагрузки через первый тиристор соединена с одной обкладкой конденса- тора тиристорного моста, а через

второй тиристор - с другой обкладкой этого же конденсатора, причем указанные тиристоры подключены к соответствующим обкладкам конденсатора

513175906

электродами, одноименными с элект- обкладки конденсатора с источником родами тиристоров моста, соединяющих

питания.

обкладки

питания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования в широких пределах напряжения на нагрузке различного характера, изменяющейся в широких пределах вплоть до короткого замыкания. Цель изобретения - . уменьшение потерь энергии и расширение диапазона регулирования выходного напряжения. Преобразователь содержит включенные последовательно в цепь источника питания постоянного о напряжения тиристорный мост, дроссель 6 и цепь нагрузки 7. В диагональ переменного тока тиристорного с € (Л с т : Kj :л ;О ..J Фиг1