Тиристорный двухъячейковый преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК H02M3/315 

Изобретение относится к устройствам для преобразования постоянного электрического напряжения в постоянное с высокочастотным звеном и может быть применено для выпрямительных устройств с бестрансформаторным входом.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности элементов.

На фиг.1 представлена схема преобразователя ; на фиг. 2-временные диаграммы.

Преобразователь содержит две ячейки, в которые входят основные тиристоры 1-4 и 5-8, включенные по мостовой схеме, диоды встречного тока 9-12 и 13-16, включённые встречно-параллельно тиристорам, две последовательные колебательные цепи, состоящие из дросселей 17, 18 и конденсаторов 19, 20. Каждая последовательная колебательная цепь подключена к диагонали переменного тока мостовой цепи ячейки. К диагонали переменного тока мостовой цепи каждой ячейки подключены также встречно- параллельно соединенные дополнительные тиристоры 21-24, а также первичные обмотки выходных трансформаторов 25 и 26, вторичные обмотки которых через выпрямители 27 и 28 подключены параллельно к общей нагрузке 29. Параллельно нагрузке может быть включен сглаживающий емкостный фильтр 30, В блок управления входят трансформаторы 31, 32 тока, включенные в диагонали переменного тока мостовых цепей. Вторичные обмотки трансформаторов тока связаны с компараторами 33 и 34, выход которых соединен с входами логических элементов И 35 и.Зб. Другой вход элементов И соединен с выходом одновибраторовЗ и 38, соединенных через распределитель 39 импульсов с задающим генератором 40 частоты. Выход элементов И 35 и 36 связан с формирователями 41, 42 импульсов. Формирователи импульсов управления основными тиристорами 43-46 соединены с распределителем 39 импульсов.

На диаграммах для одной ячейки преобразователя обозначены ток 47 С-ветви, ток I

48первичной обмотки трансформатора, ток

49первичной обмотки трансформатора с обратным знаком, ток 50 через основные тиристоры моста, ток 51 через диоды встречного тока, ток 52 в диагонали переменного тока моста, ток 53 через встречно- параллельные тиристоры, напряжение 54 на первичной обмотке трансформатора, уровень 55 напряжения источника питания.

Алгоритм работы тиристоров следующий.

До момента $1 все тиристоры ячейки заперты, напряжение на первичной обмотке

трансформатора отсутствует. В момент в от задающего генератора 40 через распределитель 39 и формирователи 43 и 44 на основные тиристоры 1 и 4 поступают импульсы,

тиристоры отпираются, и к первичной обмотке трансформатора 25 будет приложено напряжение, равное напряжению источника, подключенного «диагонали постоянного тока мостовой цепи. Одновременно от распределителя 39 импульсов подается сигнал на вход одновибратора 37. Длительность уровня О на выходе одновибратора 37 составляет около 1,5 полупериодов колебания тока в колебательном контуре. При каждом

переходе тока в диагонали переменного тока мостовой цепи через ноль на выходе компаратора 33, подключенного к вторичной обмотке трансформатора 31 тока, возникает импульс напряжения, который поступает на

вход элемента И 35. При отпирании тиристоров 1,4 в обмотках трансформатора 31 тока возникает ток, на компараторе 33 возникает импульс напряжения, но он не приводит к изменению состояния элемента И 35, так

как на выходе одновибратора 37 установился уровень О, и тиристоры 21 и 22 в диагонали мостовой цепи остаются запертыми. В момент времени ft, когда мгновенный ток колебательной цепи во второй полуволне

станет равен току первичной обмотки трансформатора 25, ток с открытых тиристоров 1 и 4 перейдет на обратные диоды 9 и 12, а ток в обмотках трансформатора 31 тока переходит через ноль. На компараторе 33 возникает импульс напряжения, но он опять не приводит к изменению состояния элемента И 35, так как на выходе одновибратора 37 по-прежнему уровень О, и тиристоры 21 и 22 в диагонали мостовой цепи остаются запертыми.

Начиная с этого момента тиристоры 1 и 4 закрыты и к ним приложено обратное напряжение. Вблизи момента времени, когда ток колебательной цепи во второй полуволне проходит через амплитуду, уровень напряжения на выходе одновибратора 37 становится 1, так как одновибраторы 37 и 38 настроены на длительность выходного сигнала с уровнем О, составляющую приблизительно полтора полупериода тока колебательной цепи. После прохождения через амплитуду тока колебательной цепи, р момент времени бз, когда ток колебательной ветви во второй полуволне опять сравняется с током первичной обмотки трансформатора 25, обратные диоды запираются, ток в первичной обмотке трансформатора 31 тока спадает до нуля. На компараторе 33 возникает импульс напрпжения, который через элемент И 35 и формирователь 41 отпирает один из тиристоров 21 или 22. С момента времени бз колебание тока в колебательной цепи продолжается по контуру через тиристор 21 или 22. Напряжение на обмотках выходного трансформатора 25 ячейки 1 становится равным нулю.

Длительность импульса на выходе формирователя 41 составляет около четверти периода собственных колебаний колебательной ветви. Поэтому при переходе тока колебательной ветви через ноль в третью полуволну в момент времени и} за счет наличия сигнала формирователя 41 открывается запертый тиристор 22 или 21. Колебание тока в колебательной цепи продолжается до конца третьего полупериода, после чего все тиристоры первой ячейки останутся закрытыми с момента в$ до момента 06 до появления следующего импульса от распределителя 39, при котором откроется другая пара основных тиристоров 2 и 3, и процессы в преобразователе будут продолжаться в следующем полупериоде инверти- рованного напряжения аналогично рассмотренным.

На основные тиристоры, например 5 и 8, второй ячейки импульсы от распределителя 39 через формирователи 45 и 46 поступают со сдвигом на четверть периода инвертированного напряжения относительно управляющих импульсов тиристоров 1 и 4 ячейки 1. Процессы во второй ячейке протекают аналогично рассмотренным для первой ячейки. При условии, что управляющие импульсы на основные тиристоры второй ячейки подаются раньше, чем закончится третья полуволна тока колебательной ветви первой ячейки, диоды выпрямителя 27 будут заперты напряжением выпрямителя 28. Поэтому не может возникнуть четвертая полуволна тока колебательной ветви, связанная с разрядом конденсатора 19 через выпрямитель 27 и нагрузку. При значительном уменьшении частоты инвертирования с целью регулирования величины напряжения на нагрузке необходим емкостный фильтр 30. Напряжение на емкостном фильтре запирает диоды выпрямителей 27, 28 в промежутки времени, когда заперты все тиристоры ячеек, поэтому не возникает

четвертая полуволна тока колебательных ветвей.

Б связи с тем, что колебания тока ограничены тремя полупериодэми в колебательных ветвях в течение каждого полупериода инвертированного напряжения, устойчивая работа преобразователя сохраняется при больших диапазонах изменения параметров нагрузки и частоты задающего генератора, что позволяет регулировать уровень напряжения на выходе преобразователя Преобразователь позволяет обойтись без индуктивностей в сглаживающем фильтре, а при небольшой глубине регулирования напряжения (менее 1,5} - совсем без фильтра Внешняя характеристика преобразователя жесткая. В номинальном режиме пульсации выпрямленного напряжения на нагрузке невелики даже при отсутствии сглаживающего

фильтра.

Формула изобретения

1.Тиристорный двухъячейковый преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий два мостовых

инвертора на тиристорах, зашунтирован- ных встречными диодами, блок управления тиристорами, причем диагональ постоянного тока каждого моста подключена к выводам источника постоянного напряжения, а в

диагональ переменного тока каждого моста включены параллельно коммутирующая последовательная колебательная LC-цепь и первичная обмотка одного трансформатора, причем вторичные обмотки обоих трансформаторов соединены с выпрямителями, подключенными параллельно к общей цепи нагрузки, а также встречно-параллельно соединенные пары дополнительных тиристоров, отличающийся тем, что, с целью

уменьшения установленной мощности элементов, каждая пара дополнительных тиристоров включена в диагональ переменного тока соответствующего моста параллельно LC-цепи, а блок управления выполнен обеспечивающим отпирание этих тиристоров в момент спадания тока через встречные диоды моста до нулевого уровня для пропуска- ния второй и третьей полуволн тока колебательной цепи в каждом полупериоде

инвертированного напряжения.

2.Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что введен емкостный фильтр, включенный параллельно цепи нагрузки.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - уменьшение устаЯ новленной мощности элементов. Устр-во содержит две мостовых ячейки, состоящие из тиристоров 1-8 и диодов 9-18 встречного тока. К диагонали переменного тока каждого моста подключены параллельно коммутирующая последовательная колебательная цепь 17-20 и первичная обмотка одного тр- ра. Вторичные обмотки обоих трансформаторов через выпрямители 27 и 28 подключены параллельно к общей нагрузке, Дополнительные встречно-лараллельнО - соединенные тиристоры 21-24 включены в диагональ переменного тока каждого моста и отпираются блоком управления в каждом полупериоде инверторного напряжения для пропускания третьей и частично второй полуволн тока последовательной колебательной цепи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл с о а о ю со

Риг. 2