Преобразователь напряжения в ток Советский патент 1988 года по МПК H02M3/315 

Л м/

113

Изобретение относится к преобразовательной технике и машиностроению и может быть использовано как источник электропитания ряда технологических установок постоянного тока для сварки и резки металлов, установок для нанесения упрочняющих покрытий и т.д. предъявляющих к источнику особые требования..

Цель изобретения - повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей ,

На фиг.1-3 представлены варианты схемы преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит дроссели фильтра 1 и 2, соединенные с разделительными конденсаторами 3 и 4, тиристоры 5 и 6 полумостового инвертора с обратнв 1ми вентилями (диодами) 7 и 8, коммутир:|/ющий LC-контур, который образйван конденсатором 9 и коммутирующими дросселями 10, дополнительные дроссе ли 11 и 12, соединеп

ные с тиристорами 5 и 6, конденсатор- 25 рехода тока через нуль тиристор 5

0

5

0

Таким образом, при протекании тока как тиристоров, так и встречно- параллельных вентилей конденсатор 13 дозаряжается, а его разряд осуществляется постоянньгм током через выходной дроссель 14 на нагрузку по контуру 13 - 14 - 17 - 13. Обратное напряжение на тиристорах формируется во время протекания тока через обратные вентили, равно напряжению на конденсаторе 13 и зависит от нагрузки. Так, например, при протекании тока через вентиль 8 обратное напряжение прикладывается к тиристору 6 по контуру 6-8-13-6.

Преобразователь (фиг.2) работает следующим образом.,

При отпирании тиристора 5 за счет разряда разделительного конденсатора 3 и перезаряда коммутирующего конденсатора 9 по контуру 3-11 - 5 - 13 - 9 - 10 -.3 протекает импульс тока, близкий к синусоидальному. После пе

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в качестве вторичного источника питания технологических установок постоянного тока для сварки и резки ; металлов, установок для нанесе1 П Ф ния упрочняющих покрытий и пр., а также автоматических установок постоянного стабилизированного тока. Целью изобретения является повьшение КПД и улучшение массо- габаритных показателей. Преобразователь содержит инвертор на тиристорах 5, 6 с конденсатором 13, обратными вентилями 7, 8, диодами 15, 16. Нагрузка 17 подключена к .конденсатору 3 через выходной дроссель 14. По нагрузке 17 протекает ток вентилей инвертора в одну сторону при отсутствии выпрямителя. Преобразователь позволяет получить параметрическую стабилизацию выходного стаби- лизированого тока в диапазоне, рабочих напряжений, ограничение напряжения при росте сопротивления нагрузки сверх номинального, возможность регулировки уровня стабилизированного выходного тока с сохранением качества потребляемой электроэнергии. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. S (Л 2k7 S}L СО QD 00 О 4 N| а Фв к

ный блок, вьшолненный в виде конденсатора 13, параллельно которому через выходной дроссель 14 подключена нагрузка, дополнительные диоды 15, 16, согласно-последовательная цепь которьпс также включена параллельно указанному конденсатору 13, а их общая точка подключена к конденсатору 9, и нагрузку 17.

Конденсаторный блок (фиг.2 и 3) состоит из двух конденсаторов 13 и 18 и в установившемся режиме работает следующим образом.

При включении тиристора 5 по контуру 3 - 11 - 5 - 13 - 16 - 9 - 10 3протекает высокочастотный синусо- идальньй импульс тока. После перехода тока через нуль тиристор 5 выключается, и через встречно-параллельный вентиль 7 по контуру 9 - 15 13 - 7-11 -3- 10-9 протекает следующая полуволна высокочастотного тока. Через время паузы в токе (пауза может быть равна нулю) включается тиристор 6j и очередной импульс тока протекает по контуру 4 - 10 - 9 - 15 - 13 - 6 - 12 - 4, после перехода тока через нуль по контуру 9 - 10 4- 12 - 8 - 13 - 16 - 9 протекает следующий импульс тока встречно-па- раллельных вентилей,, Далее все процессы в интверторе преобразователя повторяются.

5

0

Q

0

5

5

выключается, и за счет разряда коммутирующего конденсатора 9 через вентиль 7 по контуру 9-18-7-11- 3 .- 10 - 9 протекает следующий импульс тока. Через какое-либо время паузы в токе инвертора включается тиристор 6, по контуру 4- 10-9- 18- 6 - 12 - 4 протекает очередной импульс тока. После перехода тока через нуль через вентиль 8 ток протекает по контуру 9-10-4-12-8- 13 - 9. Далее все процессы в инверторе повторяются.

Таким образом, при протекании тока как тиристоров, так и вентилей 7 и 8 конденсаторы 13 и 18 поочередно заряжаются, а разряд их осуществляется выходным постоянным током через дроссель 14 на нагрузку 17 по контуру 18 - 13 - 14 - 17 - 18. Обратное напряжение на тиристорах формируется во время протекания тока через- вентили 7 и 8, равно напряжению на конденсаторах 13 и 18 и зависит от сопротивления нагрузки. Так, например, при протекании тока через вентиль 8 обратное напряжение прикладьтается к тиристору 6 по контуру 6 - 8 - 13 - 18 - 6. .

В преобразователе (фиг.З) при отпирании тиристора 5 за счет разряда разделительного конденсатора 3 и перезаряда - коммутирующего конденсатора 9 по контуру 3-11-5-13-910-3 протекает импульс тока, близкий к синусо адальному. После перехода тока через нуль тиристор 5 выключается, включается вентиль 7, и по контуру 9-7-11-3-10-9 протекает следующий импульс тока.

Через время паузы (время может быть равно нулю) включается тиристор 6, и по контуру 4-10-9-18-.6- 12-4 протекает импульс тока тиристора После перехода тока через нуль при включении вентиля 8 ток протекает по контуру 9-10-4-12-8-9.

Таким образом, при протекании тока тиристоров конденсаторы 13 и 18 поочередно заряжаются, а разряд их осуществляется выходным посточнным -ТОКОМ на нагрузку по контуру 18 - 13-14-17-18. Обратное напряжение на тиристорах формируется во время протекания тока через вентили 7 и 8 и равно напряжению на одном из.конденсаторов 13 и 18, т.е. зависит от сопротивления нагрузки. Так, напри мер, при протекании тока через вентиль 8 обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 18, прикладывается к тиристору 6 по контуру 6-8-18-6.

Величина обратного напряжения, на тиристорах при увеличении сопротивления нагрузки, т.е. при увеличении отдаваемой преобразователем мощности растет. При использовании в качестве источника питания трехфазного вьптря- мителя, питаемого линейным напряжением 380 В, наибольшее возможное напряжение на нагрузке, равное обратному напряжелию на тиристорах, составляет 450-480 В, что позволяет значительно повысить коммутационную устойчивость преобразователя в целом . за счет надежного восстановления управляемости тиристоров. Следствием этого является возможность работы инвертора преобразователя на более высокой частоте, что позволяет уменьшить массогабаритные показатели коммутирующего, контура и преобразовател в целом.

Жесткость внешней-характеристики, или высокая стабилизация выходного постоянного тока, обеспечивается за счет параметрических свойств схемы. инвертора с обратными вентилями и сохраняется в широком диапазоне частот инвертирования преобразователя. Это позволяет осуществлять глубокое

0

5

5

0

5

0

5

0

5

регулирование выходного стабилизированного тока путем изменения частоты инвертирования преобразователя. Так как для регулировки выходного тока не требуется изменять угол управления входного трехфазного выпрямителя, то это позволяет эксплуатировать предлагаемый преобразователь с относительно высокими качественными пока-. зателями потребляемой электроэнергии.

Р}апряжение на нагрузке при увеличении сопротивления последней растет лишь до величины, равной напряжению источника питания преобразователя. Дальнейшее увеличение напряжения на нагрузке невозможно, так как тиристоры инвертора прекращают коммутацию электроэнергии. Это происходит вследствие того, что прямое напряжение на тиристоре, необходимое для отпирания последнего, с ростом сопротивления нагрузки уменьшается и становится равным нулю при напряжении на нагрузке, равном напряжению источника питания преобразователя. При уменьшении сопротивления нагрузки процесс коммутации тиристоров восстанавливается.

Формула изобретения

51398044

Ю 9

Hh

11

ней в виде двух последовательно, соединенных конденсаторов, зашунтирован- ных совместно с каждым из тиристоров соответствующим обратным вентилем и подключенных общей точкой к LC-конту- РУ.

2L

75

1

.L.™

1

118

7§

f

Hh