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

Ч

СО

Изобрет,ение относится к преоб. Г-.ГГ 1 разовательной технике и м.б. использо вано в качестве источника электропитания технологических установок для плазменной и электронно-лучевой резки, а также автоматических сварочных технологий. Целью является улучшение массогабаритных показателей и повышение жесткости внешней характеристики. Устр-во содержит мост на тиристорах 3-6, Вьтрямитель на .диодах 14, 15 соединен с разделительным конденсатором 2. Нагрузка 18 подключена к выпрямителю через конденсатор 16 и дроссель 17 фильтра. При напряжении на нагрузке, равном напряжению питания, напряжение на конденсаторе 2 равно нулю и коммутации тока тиристоров не происходит. Этим обеспечивается огран гченне роста напряжения на нагрузке. 4 ил. «е

фЦ2.1

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

Для устойчивой работы технологических устройств подобного рода ис

точник питания должен обладать опреде-г ленными свойствами Внешняя характеристика такого источника должна быть близкой к характеристике источника тока с ограничением роста выходного напряжения, а величина стабилизированного выходного тока должна регулироваться в больших пределах для осуществления и управления техпроцессом. Важнейшим требованием техники безопасности к источникам питания установок для сварочных технологий является обязательное заземление обрабатываемой заготовки, что эквивалентно нию одного из выводов для подключения нагрузки рассматриваемого источника,

Цель изобретения улучшение массогабаритных показателей и повышение жесткости внешней характеристики

На фиг. 1-4 изображены варианты схемы преобразователя постоянного тока в постоянный.

Схема преобразователя постоянного тока в постоянный (фиг. Г) содержит дроссель 1 фильтра, через который разделительный конденсатор 2 подклю- чен к выводам источника питания, мост на тиристорах 3-6 со встречио- параллельными вентилями 7-10, к диа-- гонали переменного тока которого подключен коммутирующий конденсатор 11 и первьй коммутирующий дроссель 1 второй коммутирующий дроссель 13, через которй тиристорньш мос т соединен с полумостовым выпрямителем на диода 14 и 15,конденсатор 16 и . дроссель 17 фильтра, через который нагрузка 18 Iподключена к выводам постоя.чного ток указанного выпрямителя.

Схема преобразователя постоянного тока в постоянный в установившемся режиме работает следующим образом.

При отпирании тиристоров 3 и 6 по контуру 2-3-12-11-6-13-15-16-2 протекает импульс тока, близкий по форме к синусоидальному. При этом комму

тирующий конденсатор 11 перезаряжается, а конденсатор 1 6 фильтра заряжается с указанной на фиг, 1 полярностью. Во второй половине полупери

32

|Q jj20 25

30

- Q .

J Э

9

ода энергия, запасенная в кор-1мути- ругощем конденсаторе, возвращается в разделительный конденсатор 2, минуя конденсатор 16 фильтра, цепь нагрузки по контуру 2-14-13-10-11-12-7-2, при этом конденсатор 11 частично разряжается, а за счет протекания тока через встречно-параллельные вентили 7 и 10 на выключившихся тиристорах 6 и 3 формируется обратное иапряже- ние равное по величине падению напряжения на диодах (вентилях) 7 и 10 в прямом направлении о Так как длительность импульса тока встречно-параллельных вентилей ке зависит от сопротивления нагрузки,, то и время, предоставляемое схемой тиристорам для восстановления управляемости, не является функцией сопротивления нагрузки.

Благодаря рекуперации энергии, запасенной с коммутирз/гащем контуре, посредством встречно-параллельньгх вентилей обратно в разделительный конденсатор, в схеме источника сохра-. няется жесткость внешней токовой характеристики в пшроком диапазоне частот. Указанное свойство схемы позволяет осуществлять глубокое регули рование величины выходного тока за счет изменения частоты управления тиристорами при неизменной жесткости внешней характеристики, которая обеспечивается за счет параметрической стабилизации Этим обеспечивается способность схемы работать на цельй ряд установок плавки и резки металлов, требующих для нормального протекания техпроцесса различных величин выходного стабилизированьюго постоянного тока.

Разряд конденсатора 16 фильтра осуществляется через дроссель 17 на нагрузку 18 выходнь№5 постоянным током.

Напряжение на нагрузке при увеличении сопротивления постедней также возрастает и ограничено уровнем напряжения источника питания. При обрыве дуги - это эквивалентно резкому увеличению сопротивления нагрузки до бесконечности - напряжение на конденсаторе 16 возрастает до уровня нап ряжения источника питанияэ амплитуда тока прямых вентилеЙ5 протекающего через конденсатор 16, падает до нуля и коммутация прекращается, так как к тиристорному мосту прикладывается

3I4t7l324

нулевое прямое напряжение, т.е. уело-го выпрямителя () показана на фиг. 1

ВИЙ для протекания тока нет. При вто-пунктиром,

ричном зажигании дуги напряжения на Возможна схема источника постоянного

конденсаторе 16 падает и коммутация стабилизированного тока,в которой завосстаиавливается,земляется не отрицательный, как в

При опрокидьтании одного из плечсхеме на фиг,. 1, а положительны вытиристорного моста аварийный ток раз-вод для подключения нагрузки, что

ряда разделительного конденсатора 2также необходимо для обработки опрепротекает по контуру 2-3-4-13-15-16-2 )оделенных деталей при помощи дуги поси ограничен величиной индуктивностистоянкого тока. Указз ная схема соввторого коммутирующего дросселя 13местно с нулевым выпрямителем (ВН) в

и противо-ЭДС конденсатора 16 фильтра,случае питания от трехфазного капряпричем чем больше сопротивлениежения изображена на фиг. 2. Работа

нагрузки, тем меньше амплитуда тока 15схем,изображенных на фиг. Ги фиг, 2

аварии. Аварийный ток выпрямителяидентична.

развивается (в основном за счет маг- Возможен вариант схемы, в которой

нитной энергии, накопленной полемразделительный конденсатор включен

дросселя 1) по контурупоследовательно с конденсатором 16

20фильтра так, что положительный вывод

1 постоянного тока полумостового пыпряII .4 ,1 t; ,/ V я и я. я,f

I J ч и i - - --t- Мигеля соединен с общей точкой этих Т/ - 18конденсаторов.

Такой вариант схемы преобразоваи также ограничен дросселем 13, про- 25 теля постоянного тока в постоянньй тиво-ЭДС конденсатора 16, а также изображен на фиг. 3, причем обозна- сопротивлением цепи нагрузки и дрос- чения на фиг. 3 те же, что и на селем 17 фильтра, что позволяет умень- фиг, 1,

шить величину индуктивности дросселя Схема преобразователя постоянного 13 по сравнению с первым коммутиру- 30 тока в постоянный (фиг. 3) работает ющим дросселем 12, расположенным следующим образом. внутри тиристорного моста. При этом При отпирании тиристоров 3 и 6 максимальный уровень прямого напряже- моста высокочастотный импульс тока ния на тиристорах последнего также . протекает по контуру 2-3-12-11-6-13- уменьшается. 35 15-2, перезаряжая коммутирующий

конденсатор 11 и минуя конденсатор

из важных качеств схемы ,6 фильтра. После спадания тока ти- является то, что она .позволяет за- ристоров до куля его направление в землять один.из выводов нагрузки кoм.yтиpyющeм контуре меняется на при питании от трехфазной сети 0 противоположное и ток протекает по (50 Гц) при отсутствии развязывающего встречно-параллельным вентилям по трансформатора, если в качестве ис- контуру 11-12-7-2-16-;4-13-10-11, точника питания использовать схему частично разряжая коммутирующий нулевого выпрямителя на трех венти- конденсатор 11 и подзаряжая конденса- лях. При этом отрицательный вывод 5 тор 16 фильтра.

для подключения нагрузки физически напряжении на Harpv3Ke, равном не может быть отключен от зазекпен- напряжению источника питания, напря- ной точки. При отсоединении цепи наг- „„ разделительном конденсаторе рузки от глухозаземленной нейтрали 2 равно нулю и ком1 утации тока тирис- на положительном выводе сохраняется Q „ происходит. Этим обеспечи- напряжение 250-280 В. Такое состояние гся ограничение роста напряжения схемы естественно, оно предшествует „„ „,,„„,,„„„

rictn,

началу техпроцесса. Аварийное отсоединение глухозаземленной нейтрали При опрокидывании одного из плеч от схемы эквивалентно отключению ggтиристорного моста (например, тирис- напряжения питания источника и пос-торов 3 и 4) аварийньш высокочастот- . ледний выключается обычным образом.ный ток разряда разделительного кон- Схема питания источника от сети трех-денсатора 2 протекает по контуру фазного напряжения посредством нулево-2-3-4-13-15-2, минуя нагрузку. Ампли51- 17

туда тока ограничивается величиной индуктивности второго коммутирующего дросселя 13. Развивающийся вслед за импульсом тока разряда аварийньм ток вьптрямителя протекает (как ив схеме на фиг. 1) через цепь нагрузки по контуру

X 16

-1-3-4-13-1 5 J . 17 - 18

«.,

+

15

и также ограничен величиной проти- во-ЭДС конденсатора 16 фильтра и сопротивлением цепи нагрузки.

Таким образом, схема (фиго 3) защищает цепь нагрузки от короткогоэ но значительного по амплитуде импульса аварийного тока. Возможен вариант этой схемы источника, в котором заземляется положительный вывод для подключения нагрузки, Указанная схема изображена на фиг, 4 с теми же обозначениями, что и на фиг. 3. Работа схем,25

20

изображенных на фиг, тична.

3 и фиг, 4. иденТаким образоМр в преобразователе постоянного тока в постоянный, имеющем внешнюю -токовую характеристику в диапазоне рабочих сопротивлений нагрузки и характеристику источника напряжения при значительном росте сопротивления; позволяющем получать внешнюю токовую характеристику с возможностью регулирования уровня выходного тока в широком диапазоне, выполняется требование

I

0

5

5

0

о

5

1326

обязательного заземления одного из выводов нагрузки при отсутствии развязывающего трансформатора, значительно ухудшающего весогабаритные показатели реального промышленного образца источника.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного тока в постоянньм, содержащий подключенные к положительному входному выводу через дроссель фильтра разделителькьш 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 и соединен с вы водом переменного тока диодов вьшрямителя, подключенного параллельно цепи нагрузки, о т л и ч.а ю щ и й- с я тем, что, с целью улучшения

массогабаритньк показателей и повышения жесткости внешней характеристики, он снабжен конденсатором фильтра и сглалсивающш дросселем, включенным последовательно с цепью нагрузки, причем конденсатор фильтра включен параллельно цепи нагрузки и выпрямителюд один из выводов постоянного тока которого объединен с выводом разделительного конденсатора, а отрицательный вывод выпрямителя соединен с отрицательным входным выводом.

фиеА