Тиристорный импульсный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/135 

4f

2

О Ю

ю ел

Использование: для управления тяговым двигателем постоянного тока. Сущность изобретения: устройство содержит включенную между входным и общим выводами последовательную цепочку, включающую токоогра- ничивающий реактор Lp, перезарядный Тз и зарядный ТА тиристоры и резистор R, а также цепочку, включенную между входными выходным выводами и состоящую из основного тиристора Ti и коммутирующего дросселя Ц. между общей точкой соединения которых и общим выводом включен обратный диод Da. Диод DI включен между выходным и входным выводами. Параллельно цепи из реактора Lp и тиристора Тз включен коммутирующий конденсатор Ск, а между катодом диода D2 и анодом тиристора Т4 - коммутирующий тиристор Та. Кроме того, устройство имеет два блока управления Bi, Ва, причем блок Ва служит для управления тиристорами TI, Та, Тз, а блок Bi - тиристором ТА и включает последовательно соединенные датчик напряжения на конденсаторе Ск, элемент задержки, элемент И и формирователь импульсов управления для тиристора Т4. Второй вход элемента И соединен с выходом разрешающего сигнала блока Ва, вход сигнала запрета которого соединен с выходом элемента задержки. Указанное выполнение устройства обеспечивает его высокую надежность за счет исключения короткого замыкания в случае одновременного ложного открывания тиристоров Тз, Т4. 2 ил.

CS

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тяговым двигателем постоянного тока в устройствах, например, промышленного напольного электротранспорта с питанием от автономного нерегулируемого источника постоянного тока.

Известны схемы тирмсторных импульсных преобразователей постоянного напрп- жения, содержащие основной, зарядный и коммутирующий тиристоры, коммутирующий конденсатор, цепь подготовительного перезаряда конденсатора и обратный диод, шунтирующий нагрузку В указанной схеме напряжение на конденсаторе и, следовательно, на других элементах нестабильно и в процессе работы изменяется в пределах от 2Ud до Ud, где Ud - напряжение на зажимах источника питания. При прорыве по цепям зарядного и перезарядного тиристоров источник питания попадает в режим тяжелого короткого замыкания с выходом из строя указанных элементов Все это снижа- ет надежность работы достаточно динамичного тягового электропривода цехового транспортного средства

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является импульсный преобразователь Устройство содержит основной, зарядный и коммутирующий тиристоры, коммутирующий конденсатор, цепь подготовительного перезаряда конденсатора, обратный диод, шунтирующий нагрузку, и систему управления, вырабатывающую управляющие импульсы для всех тиристоров схемы в заданной логической последовательности каждый период работы преобразователя.

Для ускорения перезаряда коммутирующего конденсатора, что необходимо при малых токах нагрузки, в рассматриваемой схеме каждый период открывают тиристор Т4. Хотя при этом и подается запрет на управление Тз, в динамике весьма вероятно одновременное ложное открывание и этого тиристора, что приводит к короткому замыканию источника питания В силу того, что начальные условия ускоренного разряда конденсатора к тому же изменяются при изменении тока нагрузки, напряжение на конденсаторе нестабильно, что наряду с указанным существенно снижает надежность преобразователя в целом.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный преобразователь, содержащий основной тиристор, подключенный анодом к положительному зажиму источника питания, коммутирующий тиристор, катод которого соединен с катодами основного тиристора и обратного диода, причем анод последнего подключен к соединенным вместе отрицательным зажимам источника

питания и нагрузки, зарядный тиристор, анод которого соединен с анодом коммутирующего и катодом перезарядного тиристора, у которого анодчерезтокоограничивающий реактор подключен к положительному зажиму

0 источника питания, коммутирующий конденсатор, одна обкладка которого соединена с положительным зажимом источника питания, а вторая подключена к точке соединения анодов коммутирующего, зарядного и

5 катода перезарядного тиристоров, а также систему управления импульсным преобразователем, введены коммутирующий дроссель, включенный между соединенными вместе катодами основного и коммутирую0 щего тиристоров и положительным зажимом нагрузки, диод, анод которого соединен с положительным зажимом нагрузки, а катод-с положительным зажимом источника питания, и резистор, включенный

5 между катодом зарядного тиристора и отрицательным зажимом источника питания, а система управления снабжена отдельным дополнительным блоком управления зарядным тиристором, содержащим датчик

0 напряжения на коммутирующем конденсаторе, элемент задержки, элемент И и формирователь управляющего импульса, причем вход датчика напряжения подключен параллельно коммутирующему кон5 денсятору, а его выход через элемент задержки - к первому входу элемента И, впход которого соединен с входом формирователя управляющего импульса, к второму же входу эпемента И подведен сигнал с

0 разрешающего выхода блока управления всеми остальными тиристорами, к входу которого с выхода элемента задержки подведен сигнал запрета.

Из фиг. 1 показана принципиальная

5 схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики управляющих импульсов.

Преобразователь содержит основной Ti, коммутирующий Та, перезарядный Тз и зарядный Т4 тиристоры. Катоды Ti и Т2 сое0 дмнены вместе и через коммутирующий дроссель Ц подключены к положительному зажиму нагрузки М Аноды ft и Т подключены к различным обкладкам коммутирующего конденсатора С«, причем анод Ti

5 соединен также с положительным зажимом источника питания Ud, а анод Та - с катодом тиристора Тз и анодом Т, который через резистор R соединен с отрицательным зажимом источника Ud. Анод Тз через реактор Lp подключен к плюсу источника питания.

Коммутирующий дроссель L« вместе с основным тиристором Tt зашунтирован встречно включенным диодом Di, а вместе с нагрузкой М - обратным диодом D2. Система управления CS содержит блок Bi управления зарядным тиристором и блок В2 управления всеми остальными тиристорами преобразователя, причем блок ЕЙ содержит датчик напряжения на коммутирующем конденсаторе 1, элемент 2 задержки, элемент И 3 и формирователь 4 импульса, где первый вход элемента И через элемент задержки подключен к датчику 1, а второй вход - разрешающему выходу Р блока BZ управления, к входу которого подведен сигнал запрета с выгода элемента 2 блока BL

Устройство работает следующие образом.

При открывании тиристора Ti к нагрузке прикладывается напряжение источника питания Ud. Конденсатор Ск при этом заряжен до напряжения источника питания с указанной полярностью (фиг. 1). При необходимости прервать поток энергии в нагрузку подается управляющий импульс на тиристор Та. Конденсатор Ск запирает основной тиристор Ti и перезаряжается до напряжения Ud противоположной полярности частично током нагрузки, а в основном по цепи Ск-Т2-1к-О1-Ск (в режиме холостого хода - только по этой цепи), что существенно ускоряет процесс перезаряда.

Таким образом, для ускорения перезаряда нет необходимости открывать тиристор Тз и в нормальном режиме работы его управление находится под постоянным запретом, что повышает надежность работы устройства и одновременно его КПД. В период закрытого состояния тиристора Tt энергия, запасенная в нагрузке и коммутирующем дросселе, циркулирует в цепи M-D2-U-M.

В следующий момент времени конденсатор приводят в первоначальное состояние, перезаряжая его по цепи CK-Lp-Тз-Ск, путем подачи управляющего импульса на тиристор Тз. При снижении напряжения на конденсаторе ниже допустимого уровня, например, вследствие потерь энергии в контуре коммутации в режиме холостого хода либо исчезновении напряжения в аварийном режиме при срыве коммутации датчик 1 напряжения блока Вт выдает сигнал, который через элемент 2 задержки проходит на один из входов элемента И 3. На второй вход элемента И блока Bt с разрешающего выхода Р блока Ва также приходит сигнал требуемой длительности в заданный момент времени, определяемый программой работы системы управления преобразователя. На выходе элемента И появляется импульс, управляющий формирователем А и далее тиристором Т/i. Одновременно накладывается запрет на прохождение упраеляю- 5 щих импульсов ко всем остальным тиристорам преобразователя, Открывание же тиристора Тд восстанавливает напряжение на конденсаторе на уровне Ud, что позволяет схеме войти в нормальный режим

0 работы автоматически, При появлении номинального напряжения на конденсаторе снимается запрет с импульсов управления тиристорами Ti, Тз, Тз и накладывается запрет на импульсы тиристора Т. Далее рабо5 га схемы соответствует описанной.

На фиг. 2 приведены графики управляющих импульсов, вырабатываемых системой CS, а также напряжений на различных элементах тиристорного импульсного пре0 образователя (фиг. 1).

Таким образом, даже если в предлагаемом преобразователе и происходит одновременное ложное открывание тиристоров Тз и Т4, то короткого замыкания источника

5 питания не возникает, поскольку резистор R здесь имеет существенно более высокое сопротивление, чем, например, в известном, где увеличенное сопротивление резистора мешает ускоренному перезаряду

0 коммутирующего конденсатора, В предлагаемой схеме перезаряд конденсатора вынесен в другую цепь, где отсутствуют активные сопротивления. Все это также увеличивает надежность работы импульсного

5 преобразователя и всего тягового электропривода цехового напольного транспортного средства.

Формула изобретения

0 Тиристорный импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника питания и нагрузки, основной тиристор, под5 ключенный анодом к входному выводу, коммутирующий тиристор, катод которого соединен с катодами основного тиристора и обратного диода, причем анод последнего подключен к общему выводу, зарядный ти0 ристор, анод которого соединен с анодом коммутирующего тиристора и катодом перезарядного тиристора, анод которого через токоограничивающий реактор подключен к входному выводу, коммутирующий конден5 сатор, одна обкладка которого соединена с входным выводом, а другая - с анодом коммутирующего тиристора, а также блок управления, выходы которого соединены с управляющими электродами основного, коммутирующего и перезарядного тиристоров, отличающийся тем, что, с целью повышений надежности, дополнительно введены коммутирующий дроссель, включенный между катодом основного тиристора и выходным выводом, диод, анод которого соединен с выходным выводом, а катод - с входным выводом, резистор, включенный между катодом зарядного тиристора и общим выводом, а также дополнительный блок управления зарядным тиристором, включающий датчик напряжения на коммутирующем конденсаторе, элемент задержки, элемент И

и формирователь управляющего импульса, причем вход датчика напряжения подключен параллельно коммутирующему конденсатору, его выход через элемент задержки к первому входу элемента И и входу сигнала запрета основного блока управления, выход разрешающего сигнала которого соединен с вторым входом элемента И, выходом соединенного с входом формирователя управ.ляющего импульса, выход которого соединен с управляющим элементом зарядного тиристора.