Управляемое выпрямительное устройство Советский патент 1962 года по МПК H02M7/06 

При глубоком регулировании управляемых выпрям.ительных усгройств значительно ухудшаются «.п.д. и коэффициент мощности преобразовательной установки, причем последний пропорционален степени снижения выпрямленного напряжения.

Для улучшения «.п.д. л коэффициента мощности подобных устройств, например трехфазных, предлагается встречно по отношению к вентилю Б цепь каждой фазы включить дополнительно неуправляемый однопОлуперИОдный выпрямитель и параллельно указанному вентилю присоединить дроссель в каждой фазе и источник управляющего напряжения, имеющий общую точку с нагрузкой.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого выпрямительного устройства в однофазном исполнении; на фи.г. 2-соответствующие кривые токов и напряжений; на фиг. 3-принципиальная схема трехфазного выпрямительного устройства; на фиг. 4-соответствующие этой последней схеме кривые токов и напряжений.

Через управляемый вентиль В (фиг. 1) могут одновременно протекать два тока - в проводящем направлении ток i от источника малого напряжения (/i постоянного тока и в непроводящем направлении-навстречу прямому току - ток l от однофазного однополупериодного выпрямителя, состоящего из источника э.д.с. переменного тока высокого напряжения 11 и выпрямителя В, который через полезную нагрузку RH соединяется с вентилем В. Если управляющее напряжение постоянного тока равно нулю, то ток через полезную нагрузку RH практически не протекает, так как через вентиль В в непроводящем направлении он Пройти не может, и в цепи управляющего напряжения -постоянного тока однополупериодный ток ограничивается индуктивностью дросселя L до весьма малого значения.

Если теперь увеличивать управляющее напряжение L/i постоянного тока, то через вентиль Si в проводящем направлении начнет

№ 150548- 2

протекать ток ii, и одновременно навстречу этому току в период положительной полуволны однофазного выпрямителя начнут протекать импульсы тока /г, проходящие через нагрузку н и вызывающие на ней появление выпрямленного напряжения UH- Импульсы тока гз, нарастая до величины тока ii, уменьщают ток вентиля Bi до нуля, вследствие чего этот ток имеет также вид импульсов 1ь, изображенных на фиг. 2.

Изменяя величину управляющего напряжения t/i от нуля до предельного значения, можно изменять в этих пределах амплитуду имнульсов тока iz и, следовательно, величину напряжения UH на «агрузке ., причем эта величина в десятки или сотни раз больще величины управляющего напряжения, вследствие чего мощность управления во столько же раз меньще мощности на полезной нагрузке, и с этой точки зреНИЯ предлагаемое устройство может рассматриваться .как мощный усилитель напряжения с весьма больщнм коэффициентом уси„чения.

На фиг. 2 приведены кривые тока однофазного выпрямителя, из которых следует, что управляющий диод действует как ограничитель тока, О1С1;кая верхнюю часть волны тока однофазного выпрямителя.

Наиболылее управляющее напряжение L/i, обеспечивающее максимальное напряжение на нагрузке, должно иметь величину, равную сумме прямого падения в вентиле и падения напряжения в активном сопротивлении дросселя при протекании через вентиль Bi номинального тока. Соответствующее этому току максимальное напряжение Unna нагрузке н определится амплитудой напряжения U, которое не должно превышать максимального обратного напряжения вентиля Bi.

В современных илоскостпых полупроводниковых диодах для выпрямления переменного тока соотнощение прямого падения и амплитуды обратного напряжения достигает величины порядка 200-f 1200. Это отнощение характеризует предельное отношение управляемого напряжения UH к управляющему напряжению Ui, и если управляемый вентиль рассматривать как усилитель постоянного тока, то он определяет его предельный коэффициент усиления, достигаемый в одном каскаде.

Как показывает фиг. 2, нанряжение на нагрузке без применения фильтров имеет форму импульсов. Чтобы получить постоянное по величине напряжение U -ср, необходимо применять многофазные выпрямительные устройства.

На фиг. 3 приведена схема трехфазного выпрямительного устройства, скомпонованного из трех однофазных вентилей Bl, и

, каждый из которых проводит одну третью часть тока - и действует аналогично однофазному выпрямителю. Неуправляемые выпрямители В2, И И соответствующие дроссели Li, LZ и La включены в соответствующие фазы.

На фиг. 3 сплоншыми линиями показан трансформаторный вариант питания неуправляемых выпрямителей, пунктирными линиямибестрансформаторный вариант питания згих выпрямителей.

На фиг. 4 - - «V/Ji, 1ф2, «03 и иф, иф, ифз - обозначают токи и напряжения в выпрямителях Вг, и В соответствующих фаз.

Высокое значение коэффициента мощности предлагаемого устройства на всем диапазоне управления обусловлено тем, что регулирование напряжения происходиг за счет отсечки верхней части волны тока выпрямителя без ее сме;дения. Поэтому форма тока в каждой фазе