Реверсивный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК H02P5/16 H02M7/162 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для питания быстродействуюищх реверсивных электроприводов постоянного тока малой и средней мощности.

Цель изобретения - повышение быстродействия при работе на якоре двигателя постоянного тока,,

На фиг.1 представлена схема преобразователя; на фиг.2 и 3 - диаграм- kM работы преобразователя в выпрямительном иинверторном режимах,соответственно .

Преобразователь содержит основной и дополнительный трехфазные мосты 1 и 2, защитные дроссели 3 с двумя одинаковыми обмотками каждый, реверсор 4 с управляемыми вентилями 5 и 6 в анодной группе и полностью управляемыми вентилями 7 и 8 в катодной группе, дополнительные полностью управляемые вентили 9 и 10. На фиг,1 вентили основного моста 1 обозначены номерами 11-16, вентили дополнительного моста 2 - нoмel:la и 17-22, в качестве нагрузки 23 показан двигатель постоянного тока, введены обозначения; А,В,С - фазы питам щей сети, U , - напряжение на нагрузке 23, положительное направление которого показано стрелкой. На фиг,2 и 3 представлены временные зависимости выходного напряжения U , на нагрузке 23, потоков намагничивания сердечников защитных дросселей 3 и диаграммы проводимости вентилей, введены

обозначения: АС,

ВС - линейные напря ,, - потоки намагU, - круговая частота питаюжения сети; Ф.,

ничивания сердечников дросселей 3 фаз А и В соответственно, t - текущее время, - - угол коммутации, 1 - угол включения в инверторном режиме, щей сети,

В преобразователе основной и допо нительный трехфазные мосты 1 и 2, выполненные на управляемых вентилях 11-16 и 17-22, соединены между собой общими точками катодных групп. Первичные обмотки защитных дросселей 3 подключены началами к сетевы:- выводам основного моста 1. Свободные конды этих обмоток образуют входные выводы преобразов ателя. Вторичные обмотки защитных дросселей 3 началами подключены к сетевым выводам дополнительного моста 2, Концы этих оо0

5

34341

моток объединены,. Реверсор 4, выполненный по схеме однофазного моста с з правляемь ми вентилями 5 и 6 в анодной группе и полностью управляемыми вентилями 7 и 8 в катодной, подключен выводами постоянного тока к разноименным вьшодам постоянного тока основного моста 1, Выводы переменного тока однофазного моста 4 образуют выходные выводы преобразователя. Дополнительные полностью уп- равляемь/е вентили 9 и 10 подключены катодами к общей точке анодной груп- nbi дополнительного моста 2, а анодами - к разноименным выводам преобразователя ..

Выпрямительный режим (фиг. 2). Напряжение U на нагрузке 23 предQ стазляет собой чередование положительных нмпульсои линейного напряжения питающей сети и нулевых пауз. Так. положительный импульс линейного напрял ения АС возникает на нагруз5 Кб 23 на интервалах проводимости вентилей 11 и 16 основного моста 1 и вентилей 5 и 8 реверсора 4. В результате нагрузка 23 через указанные вент)-ши и первичные обмотки двух

0 защитных дросселей 3 оказывается включенной между фазами А и С в по- :южитель ом направлении. Поскольку линейное напряжение АС выше про- ТИВО--ЭДС якоря, то ток якоря на интервале 1- мпульса зь:;хсдного напряжения возрастает. Этот же ток протекает через первичные обмотки защитных дросселей 3 фаз А, С и определяет вел ;чину магнитного потока в сердечQ никах этих дросселей. При возрастании тока якоря не интервале импульса выходного напряжения величина магнитного потока 3 сердечниках указанных дросселей возрастает пропорционально току якоря.

Для создания нулевой паузы на нагрузке 23 полностью управляемый вентиль 8 принудительно запирают и одновременно включают дополнительный вентиль 10 и вентили 17 и 22 дополнительного моста 2, При этом ток нагрузки 23 протекает через указанные вентили и вторичные обмотки за.1п-1тных дросселей проводивших фаз Aj С, Поскольку в каждом из защитных дросселей 3 первичная и зтс- ричная обмотки имеют одинаковое число внтков, то после перевода тока с первичной обмотки на вторичную ам35

5

зО

5

пер-витки не изменяются. В результате магнитное состояние каждого из сердечников дросселей 3 не меняется. Поэтому коммутационные перенапряжения не возникают.

На интервалах нулевых пауз напряжения на нагрузке 23 тока нагрузки под действием противо-ЭДС якоря спадает. Пропорционально этому току спа-IQ ке 23 создаются за счет включения вендают и магнитные по 1;оки в сердечниках дросселей 3 фаз А,С. Для формирования на нагрузке 23 импульсов ли-: нейного напряжения АС положительной Полярности, необходимо снова включить вентили 11, 16 основного моста и вентиль 8 реверсора 4, При этом ток нагрузки переходит с нулевого контура (вентили 5, 10, 17, 22) на контур потребления (вентили 5, 8, 11, 16) и процессы повторяются.

На интервале коммутации -j- под действием разности фазных напряжений происходит переход тока нагрузки с фазы А на фазу В. В результате магнитный поток в сердечнике дросселя 3 фазы А убывает до нуля, а в сердечнике дросселя 3 фазы В увеличивается от нуля до установившегося значения .

В пределах коммутационного интервала Y в катодной вентильной группе основного моста 1 проводят вентили 11 и 12, а в катодной вентильной группе дополнительного моста 2 - вентили 17 и 18. Импульсы напряжения на нагрузке 23 в пределах коммутационного интервала -Y равны полусумме линейных напряжения АС и ВС.В случае к.з. на выходных выводах преобразователя скорость нарастания тока к.з. ограничивается индуктивностями намагничивания защитных дросселей 3

Торможение двигателя 23 осуществляется в два этапа. На первом этапе осуществляется снижение тока якоря до нуля. Для этого достаточно продлить нулевую паузу напряжения на нагрузке 23. Поскольку индуктивность якорной цепи мала, что необходимо для повьш1ения быстродействия, ток якоря достаточно быстро спадает к нулю. На втором этапе осуществляется снижение скорости вращения якоря путем рекуперативного торможения. Для этого необходимо перевести преобразователь в инверторный режим. Особенность инверторного режима состоит в том, что противо-ЭДС инвертора выше ЭДС якоря.

Инверторный режим (фиг.З).

Напряжение U на нагрузке 23 в этом режиме представляет собой чередование отрицательных импульсов линейного напряжения и нулевых пауз. Нулевые паузы напряжения на нагруз5

тиля 6 реверсора 4, дополнительного вентиля 9 и двух вентилей дополнительного моста 2, например 19 и 20. В результате ток нагрузки 23 протекает через указанные вентили и вторичные обмотки защитных дросселей 3 фаз А, С. В этом контуре ток нагрузки увеличивается под действием ЭДС якоря. Магнитные потоки в сердечни0 ках защитных дросселей фаз А, С

увеличиваются пропорционально увеличению тока нагрузки.После достижения током нагрузки заданной предельной величины, до5 полнительный вентиль 9 принудительно запирают и одновременно включают вентиль 7 реверсора 4 и вентили 13 и 14 основного моста 1. При этом ток нагрузки 23 протекает через ука0 занные вентили, первичные обмотки защитных дросселей 3 фаз А, С и сами фазы А, С. Причем фазы сети создают на нагрузке 23 импульс напряжения отрицательной полярности. Поскольку

с в каждом из защитных дросселей 3 первичная и вторичная обмотки имеют одинаковое число витков, то перевод тока нагрузки с вторичной обмотки на первичную не меняет ампер-витков,

0 следовательно, коммутационные перенапряжения на дросселях 3 не возникают.

После запирания вентиля 9 индуктивности обмотки якоря наводится

g ЭДС самоиндукции, величина которой компенсирует разность между противо- ЭДС инвертора и ЭДС якоря. На интервале отрицательного импульса напряжения на нагрузке 23 осуществляется инвертирование в сеть энергии нагрузки. На этом интервале ток якоря спадает. Пропорционально этому току спадают магнитные потоки в сердечниках защитных дросселей 3 фаз А, С.

Дпя создания нулевой паузы напряжения на нагрузке 23 необходимо вновь включить вентили 19 и 20 дополнительного моста 2 и дополнительный вентиль 9. При этом нагрузки переходят

0

5

с контура рекуперации (вентили 6,7 13, 14) на нулевой контур (вентили 6, 9, 19, 20) и процессы повторяются. Для предотвращения опрокидывания инвертора необходимо обеспечить переключение фаз сети с опережением на некоторый угол /j относительно момента равенства этих фаз. Переход тока с одной фазы на другую происходит в течение интервала у. Величина угла /i должна быть такой, чтобы разность к-у быпа достаточной для восстановления вентильных свойств вентилей 11 и 16 основного моста 1.

Использование предлагаемого преобразователя позволяет повысить быстродействие при работе на якорь двигателя постоянного тока. За счет высокочастотной коммутации частота пропускания может быть увеличена на 5 кГц,

Формула изобретения

Реверсивный преобразователь переменного напряжения в постоянное,содержащий два трехфазных моста,основной и дополнительный, причем основной выполнен на управляемых вентилях и общие точки катодных групп мостов

объединены, три защитных дросселя с двумя одинаковыми обмотками каждый, первичные обмотки дросселей началами подключены к входу переменного тока основного моста, а концы этих обмоток образуют входные выводы, вторичные обмотки началами подключены к входу переменного тока дополнительного моста, а концы этих обмоток объединены, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия при работе на якорь двигателя постоянного тока, вентили

5 дополнительного моста выполнены управляемыми, введены реверсор, выполненный по схеме однофазного моста с управляемыми вентилями в анодной группе и полностью управляемыми в ка0 тодной группе, и два дополнительных полностью управляемых вентиля, причем выводы постоянного тока однофазного моста соединены с разноименными выводами постоянного тока основ5 ного трехфазного моста, выводы переменного тока однофазного моста образуют выходные выводы, дополнительные вентили подключены катодами к общей точке анодной группы дополнительного трехфазного моста, а анодами - к разным выходным выводам.

ВЦ

Ud

.

азс

V,

ф

Ч

/

CDct

7

13

VB

Фиг. 3

Редактор И.Касарда

Составитель Е.Мельникова Техред М.Ходаннч Корректор С.Шекмар

Заказ 3977/55Тираж 659Подписное

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 относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для питания быстродействующих реверсивных электроприводов постоянного тока малой и средней мощности. Цель изобретения - повышение быстродействия при работе на якорь двигателя постоянного тока. Положительный эффект в преобразователе достигается за счет введения реверсора 4 и дополнительных вентилей 9 и 10, объединенные катоды которых подключены к анодной группе вентилей моста 2. Вентили 7 и 8 реверсора 4 объединенными катодами подключены к анодной группе вентилей моста 1. Вентили мостов 1 и 2 выполнены управляемыми. На входы переменного тока мостов включены начала первичных и вторичных обмоток защитных дросселей 3, Концы вторичных обмоток этих дросселей объединены, а концы первичных обмоток образуют входные выводы. 3 ил. (Л СО 03 NU 00 4 Ю