Импульсный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/135 

Изобретение относится к области пре образовательной техники в частности к импульсным преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано в системах промышленного электропривода постоянного тока а также для регулирования скорости тяговых электродвигателей го родского электрического транспорта

Цель изобретения уменьшение массо- габаритных показателей

На фиг 1 дана принципиальная схема импульсного преобразователя постоянного напряжения, на фиг 2 временные диаграммы поясняющие принцип работы преобразователя (U и i напряжения и токи на соответствующих элементах) на фиг 3 кривая намагничивания сердечника насыщающегося дросселя

Импульсный преобразователь постоянного напряжения состоит из основного тиристора 1 шунтированного цепью из последовательно соединенных шунтирующего диода 2 и первичной обмотки 3 двухобмо- точного насыщающего вспомогательного коммутирующего дросселя 4, вторичная обмотка 5 которого включена в анодную цепь основного тиристора вспомогательного тиристора 6, шунтированного диодом 7, коммутирующих конденсатора 8 и дросселя 9. обратного диода 10 дополнительной цепи 11 дозаряда коммутирующего конденсатора, включенной между анодом вспомогательного тиристора и входным выводом для подключения плюсового вывода источника питания и одного выходного вывода для подключения нагрузки 12 Конденсатор 8 включен между анодом иристора 6, соединенного с цепью 11 дозаряда 11 и входным выводом для подключения минусового вывода источника питания, к которому подО

го

00

iC Ю

ключей катод основного тиристора 1. Дроссель 9 включен между катодом тиристора 6 и общей точкой встречно соединенных обмоток 3 и 5 дросселя 4, образующей другой выходной вывод для подключения нагрузки 12.

Преобразователь работает следующим образом.

К моменту to (фиг. 2) проводит основной тиристор 1, дроссель 4 находится в состоянии насыщения от протекания по его обмотке 5 тока нагрузки. Коммутирующий конденсатор 8 заряжен до напряжения питания от предыдущего процесса перезаряда. Полярность напряжения на конденсаторе указана на фиг. 1. При длительной проводимости тиристора напряжение на конденсаторе такой же величины поддерживается дозаряд- ной цепью 11.

В момент t0 с целью запирания тиристора 1 отпирают тиристор 6. Наступает подготовительный процесс перезаряда конденсатора 8 в контуре: конденсатор 8 - тиристор 6 - дроссель 9 - обмотка 5 - тиристор 1 - конденсатор 8. Состояние насыщения дросселя 4 сохраняется. По окончании подготовительного переразряда (момент t0) по- лярность напряжения на конденсаторе изменяется на противоположную, вследствие потерь величина напряжения несколько меньше первоначального. Из-за наличия диода 7 сразу же вслед за подготовительным перезарядом начинается рабочий перезаряд конденсатора, сопровождающий запирание тиристора 1. В начале (t2 1з) он связан с протеканием гока IB конденсатора в контуре конденсатор 8 - тиристор 1 - обмотка 5 - дроссель 9 - диод 7 - конденсатор 8. навстречу току и тиристора 1 и с уменьшением в момент t3 его тока до нуля. Дроссель 4 выходит из режима насыщения. В момент ts тиристор 1 находится в непроводящем состоянии, ток нагрузки, равный току конденсатора, замыкается по цепи, содержащей источник питания, дроссель 9, диод 7, конденсатор 8.

После момента ta наступает стадия приложения к основному тиристору 1 обратного напряжения, необходимого для его запирания. Она связана с отпиранием шунтирующего диода 2 и образованием цепи перезаряда конденсатора: конденсатор 8 -- диод 2 - обмотка 3 - дроссель 9 - диод 7. Магнитный сердечник дросселя 4 переходит на крутой участок петли гистерезиса, что обусловливает высоко значение его сопротивления по цепи обмотки 3. Тем самым составляющая тока {t, ответвляемая в контур: конденсатор 8 - диод 2 - обмотка 3 - дроссель 9 - диод 7 - конденсатор 8, мала и существенно

меньше тока нагрузки. Таким образом, на этапе приложения к основному тиристору обратного напряжения перезаряд конденсатора осуществляется практически только

током нагрузки, не превышающим его. Время действия на основном тиристоре обратного напряжения возрастает, что позволяет для обеспечения его паспортной величины уменьшить емкость коммутирующего кон0 денсатора 8, а следовательно, и массогаба- ритные и стоимостные показатели преобразователя.

Величина обратного напряжения Д иак на основном тиристоре 1 на этапе запира5 ния равна падению напряжения Л U2 на диоде 2 при равенстве числа витков Л/з обмотки 3 и Ws обмотки 5 вспомогательного коммутирующего дросселя 4. При Л/з Ws запирающее напряжение будет равно

-- Da - AU2. Временная диаграмма Ui(t)Ha Л/)

фиг. 2 приведена для случая Wa Ws.

При достижении в момент ts напряжения на коммутирующем конденсаторе вели5 чины, близкой бывшему на нем напряжению в момент t3, диод 2 переходит в непроводящее состояние. Обратное напряжение с тиристора 1 снимается. Сердечник двухобмо- точного дросселя возвращается в состоя0 ние, в котором находился в момент ta. Наступает стадия дозаряда конденсатора до величины питающего напряжения с первоначальной полярностью посредством протекания тока нагрузки по цепи: источник

5 питания - нагрузка 12 - дроссель 9 - диод 7 - конденсатор 8. В момент времени te напряжение на конденсаторе равно напряжению питания Е. Обратный диод 10 отпирается, ток нагрузки переходит в цепь этого диода:

0 нагрузка 12 - дроссель 9 - диод 10 - нагрузка 12. В последующем процессы в схеме повторяются.

На фиг. 3 показан характер изменения магнитного состояния сердечника двухоб5 моточного дополнительного дросселя на стадии коммутации. Обозначения точек на кривой намагничивания соответствует индексам моментов времен фиг. 2.

В режиме непрерывной проводимости

0 основного тиристора напряжение на коммутирующем конденсаторе поддерживается на уровне Е за счет его дозаряда через цепь 11.

5Формула изобретения

Импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий основной тиристор, шунтирующую цепь, состоящую из шунтирующего диода, включенного в обратном направлении по отношению к основному тиристору, и последовательно соединенного с первичной обмоткой вспомогательного коммутирующего дросселя, соединенной с одним из выводов вторичной обмотки этого же дросселя, вспомогательный тиристор, зашунтированный в обратном направлении диодом, анод которого соединен через основной коммутирующий дроссель с общей точкой соединения указанных обмоток вспомогательного коммутирующего дросселя и непосредственно с анодом обратного диода, катод которого соединен с входным выводом для подключения плюсового вывода источника питания и с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, а также коммутирующий конденсатор, одна обкладка которого соединена с анодом вспомогательного тиристора и че0

рез цепь дозаряда - с входным выводом для подключения плюсового вывода источника питания, а другая его обкладка соединена с входным выводом для подключения минусового вывода источника питания, с катодом основного тиристора и со свободным выводом шунтирующего диода, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения массога- баритных показателей, вспомогательный коммутирующий дроссель выполнен насыщающимся, свободный вывод его вторичной обмотки соединен с анодом основного тиристора, а общая тока соединения его первичной и вторичной обмоток образует другой выходной вывод для подключения нагрузки, причем указанные обмотки вспомогательного коммутирующего дросселя включены одна относительно другой встречно.

20

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах промышленного электропривода постоянного тока а также для регулирования скорости тяговых электродвигателей городского электрического транспорта Целью изобретения является уменьшение массога- баритных показателей В преобразователе вспомогательный коммутирующий двухоб- моточный дроссель 4 выполнен насыщающимся а его вторичная обмотка 5 вкпючена в анодную цепь основного тиристора 1 встречно по отношению к первичной обмотке 3 Такое выполнение дросселя 4 и указанное включение его обмоток обеспечивают снижение величины емкости коммутирующего конденсатора 8 3 ил

Фиг.1

и

и

1