Преобразователь постоянного тока в постоянный Советский патент 1988 года по МПК H02M3/315 

фиг.-/

11417

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано как источник питания для ряда технологических установок (например, установок, для сварки и резки метал- лов) .

Для устойчивой работы технологических устройств подоб}гого рода источник питания доллсен обладать опре- |Q деленными свойствами. Внешняя характеристика такого источника должна быть близкой к характеристике источника токае ограничением роста выходного напряжения, а величинастабилизиро- ванного выходного тока должна регулироваться в больших пределах для осуществления согласования и управления техпроцессом. Важнейшим требованием

техйики безопасности к источникам

питания установок для сварочных технологий является обязательное заземление обрабатываемой заготовки, что эквивалентно заземлению одного из выводов для подключения наг рузки рас-сматриваемого источника.

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритньЕХ показателей и повьшение жесткости внешней характеристики о

На фиг, 1 и фиг. 2 изображены варианты схемы преобразователя постоянного тока в постоянный.

Устройство содержит дроссель 1 фильтра, через которьм разделительньм конденсатор 2 подключен к выводам источника питания, мост на тиристорах 3-6 со встречно-параллельными вентилями 7-10, к диагонали переменного тока которого подключены коммутирующий конденсатор 11 и первьм коммутирующий дросселъ 12, второй коммутирующий дроссель 1,3, через который ти- ристорный мост подключен к общей точке полумостового выпрямителя на диодах 14 и 15, конденсатора 16 и дросселя 17 фильтра нагрузки 18, ограничивающий диод 19, включенный между положительными выводами постоянного тока полумостового выпрямителя и ти- ристорного моста.

Схема преобразователя постоянного тока в постоянный (фиг. 1) работает следующим образом.

При отпирании тиристоров 3 и 6 по контуру 2-3-12-11-6-13-14 -2 протекает импульс тока, близкий по форме к си- нусоидальному. После перехода тока через нул1) включаются встречно-па- paллeльf ыe вентили 7 и 10 и по конту

Q

0

5

5

Q

0

1312

ру 11-12-7-2-15-16-13-10-11 протекает импульс обратного тока. При этом кон- де.нсатор 11 частично разряжается, а конденсатор 16 подзаряжается, в результате чего его разряд осуществляется вьгходным постоянным током по контуру 16-17-18-16. За счет протекания тока по встречно-параллельным вентилям 7 и 10 на выключившихся тиристорах 6 и 3 формируется обратное напряжение, равное по величине падению напряжения на диодах (вентилях) 7 и 10 в прямом направлении. Так как длительность импульса тока встречно-параллельных вентилей не завр;сит от сопротивления нагрузки5 то и время, предоставляемое схемой тиристорам для восстановления управляемости, не является функцией сопротивления нагрузки.

При увеличении сопротивленг-ш нагрузки 18 напряжение на конденсаторе 16 возрастает, а на разделительном конденсаторе падает, в результате чего при равенстве напряжений на этих конденсаторах образуется дополнительный контур разряда конденсатора 16, При дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки 18 (вплоть до бесконечности) напряжение на конденсаторе 16 не изменяется за счет включения ограничивающегося диода 19, которьш при протекании тока, тиристоров подключает параллельно разделительному конденсатору 2 конденсатор 16, ограничивая тем самым напряжение на нагрузке. Таким образом, при отпирании тиристоров 5 и 6 при равенстве напряжений конденсато- .ров 2 и 16 ток протекает по контур ;

J4-2.

13 ,-5-11-12-4-13,

45

16-19

частично разряжая конденсатор 16, уменьшая тем самым напряжение на нагрузке.

Максимальный уровень напряжения на нагрузке, равный 0,66 напряжения питания, определяется из следующих соображений.

В среднем за период частоты управления тиристорами падение напряжения на дросселе 1 равно нулю так как по нему протекает посто. входной ток. Это означает, что среднее за период напряжение на выводах постоян3 .1

ного тока тиристорного моста со встречно-параллельными вентилями равн напряжению источника питания. За время протекания тока тиристоров к ука- занным вьгеодам прикладывается напряжение разделительного конденсатора 2, а за время протекания тока встречно-параллельных вентилей к тем же выводам прикладывается сумма напряже- НИИ разделительного конденсатора 2 и конденсатора 16.

Благодаря рекуперации энергии, запасенной в коммутирующем контуре, посредством встречно-параллельных вентилей обратно в разделительный конденсатор, в схеме сохраняется жесткость внешней токовой характеристики в широком диапазоне частот. Указанное свойство схемы позволяет осушеств лять глубокое регулирование величины вькодного тока за счет изменения частоты управления тиристорами при неизменной жесткости внешней характеристики, которая обеспечивается парамет- рической стабилизацией. Этим обеспечивается способность схемы работать на цельм ряд установок резки и плавки металлов, требующих для нормального протекания техпроцесса различных величин выходного стабилизированного постоянного тока.

При опрокидывании одного из плеч тиристорного моста аварийный ток разряда разделительного конденсатора 2 протекает по контуру 2-3-4-13-14-2, минуя нагрузку. Амплитуда ограничена величиной индуктивности второго коммутирующего дросселя 13, Аварийный Ток выпрямителя развивается (в основ- ном за счет магнитной энергии, накопленной полем дросселя 1) по контуру

+ -1-3-4-13- - - +.

также -1Инуя нагрузку и ограничен дросселем 13, Это означает, что при выходе тиристоров из строя либо опрокидывании плеч моста ток нагрузки естественным образом спадает до нуля и напряжение на нагрузке не появляется, что позволяет избежать брака во время обработки деталей.

Одним из важных качеств схемы является то, что она позволяет за- .землять один из выводов нагрузки при питании от трехфазной сети (50 Гц) при отсутствии развязывающего трансформатора, если в качестве источника

5 0 5 о

Q

5

5

Q

5

131 ,

питания использовать схему нуленого выпрямителя (ВН) на трех вент1глях. При этом отрицательный вывод для подключения нагрузки физически не может быть отключен от заземленной точки. При отсоединении цепи нагрузки от глухозаземленной нейтрали на положительном выводе сохраняется напряжение 190-210 В при нормальной работе тиристоров моста. Аг арийное отсоединение глухозаземленной нейтрали от схемы эквивалентно отклю- чению напряжения питания источника и ток нагрузки спадает обычньтм образом. Схема питания источника постоянного стабилизированного тока от сети трехфазного напряжения посредством нулевого выпрямителя (ЕН) показана на фиг, 1.

Возможна схема источника постоянного стабилизированного тока, в которой заземляется не отрицательный, а положительны вывод нагрузки, что также необходимо при обработке деталей в определенных газовых средах посредством дуги постоянного тока, .Указанная схема совместно с нулевым зьшрямителем (ВК) в случае питания от трехфазного напряжения изображена на фиг. 2, причем обозначения на фиг. 2 те же, что и на фиг, 1. Работа схем, изображенных на фиг. 1 и фиг. 2, идентична.

Таким образом, в преобразователе постоянного тока в постоянный, используемом как источник постоянного тока, имеющем внешнюю токовую характеристику в диапазоне рабочих сопротивлений нагрузки и характеристику источ1шка напряжения при значительном росте сопротивления нагрузки, позво- ляющем получать жесткую внешнюю токовую характеристику с возможностью, регулирования уровня выходного тока в широком диапазоне, выполняется требование обязательного заземления одного из выводов нагрузки при отсутствии развязывающего трансформатора, значительно ухудшающего весогабарит- ные показатели реального промьшшенного образца источника.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного тока в постоянный, содержащий подключенные к положительному входному выводу .через дроссель фильтра разделительный

51А

конденсатор и тиристорный мост со встречно-параллельными вентилями, в диагонали переменного тока которого последовательно включены первый коммутирующий дроссель и коммутирующий конденсатор, второй коммутирующий дроссель включен последовательно с тиристорным МОСТОМ} а параллельно цепи нагрузки подключейы два согласно включенных диода выпрямителя, о т- л и ч а 10 щ и и с я тем5 что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения жесткости внешней характеристики, он снабжен ограничи-

316

вающим диодом, конденсатором фильтра и сглаживающим дросселем, включенным последовательно с цепью нагрузки, средняя точка диодов вьтрямит{гля соединена с разделительным конденсатором конденсатор фильтра включен параллельно цепи нагрузки и выпрямителю, положительный вывод которого через дополнительный диод соединен с положительным входным выводом, а отрицательный вывод соединен с отрицательным вход- ньм выводом и через второй коммутирующий дроссель - с выводом постоянного тока тиристорного моста.

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в качестве источника электропитания технологических установок для плазменной и электронно-лучевой резки,, а также автоматических сварочных технологий. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и повьшение жесткости внешней характеристики. Устр-во содержит мост на тиристорах 3-6, К диодам 14-, 15 вьшрямителя подключена нагрузка 18 через конденсатор 16 и дроссель 17 фильтра. Ограничивающий диод 19 соединен с диодом 15 и разделительным конденсатором 2. При узеличении сопротивления нагрузки 18 вплоть до бесконечности напряжение на конденсаторе 16 не изменяется за счет включения диода 19, который при протекании тока тиристора подключает параллельно конденсатору 2 конденсатор 16. 2 ил. S I л(К-в:; %вгы

П

1

I

gj.

/3

(рае 2