Преобразователь постоянного тока в постоянный Советский патент 1993 года по МПК H02M3/315 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в электротехнологии, зарядных преобразователях, источниках питания электрофизиче- ских установок.

Известны преобразователи постоянного тока, содержащие мост, одно из плеч которого образовано тиристорами, а другое - дозирующими конденсаторами, в диаго- наль которого включен трансформаторе выпрямителем и реактором на вторичной стороне.

Недостатком данных устройств является отсутствие индуктивностей в плече, со- держащем тиристоры, что снижает надежность схемы в связи с отсутствием ограничения аварийного тока тиристоров, а также сложностью демпфирования высоких dU/dt, присущих данным преобразовате- лям. Введение дополнительных реакторов последовательно тиристорам, как правило, нежелательно, так как существенно увеличивает эффект накачки энергии в контуре перезаряда дозирующих конденсаторов и повышает уровень перенапряжений на элементах схемы,

Известен преобразователь постоянного тока в постоянный, выбранный в качестве прототипа, содержащий два тиристора, анод первого из которых подключен к положительному входному выводу, а катод второго - к отрицательному входному выводу, два последовательно включенных дозирующих конденсатора, подключенных к вход- ным выводам, и два реактора, первичные обмотки которых объединены началами и включены между свободным электродом одного из тиристоров и точкой соединения дозирующих конденсаторов, вторичные об- мотки концами подключены через два одно- именно включенных диода к первому выходному выводу, а началами объединены и соединены со вторым выходным выводом.

Недостаток известного преобразовате- ля - низкая надежность, обусловленная малой индуктивностью контура протекания аварийного тока тиристоров и сложность демпфирования скорости нарастания анодного напряжения,

Целью изобретения является повышение надежности путем ограничения аварийного тока и облегчения демпфирования.

Цель достигается тем, что в преобразователь постоянного тока в постоянный, со- держащий два тиристора, анод первого из которых подключен к положительному входному выводу, а катод второго - к отрицательному входному выводу, два последовательно соединенных дозирующих конденсатора, подключенных ко входным выводам, и два реактора, первичные обмотки которых объединены началами и включены между свободным электродом одного из тиристоров и точкой соединения дозирующих конденсаторов, вторичные обмотки концами подключены через два одноименно включенных диода к первому выходному выводу, а началами объединены и соединены со вторым выходным выводом, реакторы снабжены дополнительными первичными обмотками, начала которых также объединены, а концы соответственно подключены к свободному электроду второго тиристора и к точке соединения дозирующих конденсаторов.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый преобразователь постоянного тока отличается тем, что реакторы снабжены дополнительными первичными обмотками, начала которых также объединены, а концы соответственно подключены к свободному электроду второго тиристора и к точке соединения дозирующих конденсаторов.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна, а анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом преобразователе постоянного тока, и признать решение соответствующим критерию существенные отличия,

На фиг. 1 приведена принципиальная схема; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений.

Преобразователь постоянного тока в постоянный (фиг, 1) содержит тиристоры 1, 2, анод первого из которых подключен к положительному входному выводу, а катод второго подключен к отрицательному входному выводу, два последовательно соединенных дозирующих конденсатора 3, 4, подключенных ко входным выводам, и два реактора 5 и 6, первичные обмотки 7, Р которых объединены началами и включены между свободным электродом одного из ти- ристороо (тиристора 1) и точкой соединения дозирующих конденсаторов. Вторичные обмотки концами подключены через два одноименно включенных диода 9, 10 к первому выходному выведу, а началами объединены и соединены со вторым выходным выводом. Начала дополнительных первичных обмоток 11, 12 реакторов также объединены, а концы подключены к свободному электроду второго тиристора и к точке соединения дозирующих конденсаторов.

Преобразователь работает следующим образом.

К моменту to (фиг. 2) тиристоры 1 и 2 выключены. Реакторы 5 и 6 осуществляют передачу в нагрузку накопленной в них энергии. Ток нагрузки представляет собой сумму токов вторичных обмоток, которые замыкаются по двум контурам: вторичная обмотка реактора 7-диод 9-нагрузка и вторичная обмотка реактора 8-диод 10-нагруз- ка.

В момент to включается тиристор 1. К диоду 10 прикладывается обратное напряжение и он запирается, Ток вторичной обмотки реактора 6 переводится в первичную обмотку 8 и замыкается по контуру, содержащему источник питания Е, тиристор 1, первичную обмотку 7 реактора б, дозирующие конденсаторы 3, 4. По этому же контуру происходит перезаряд дозирующих конденсаторов, Реактор 5 трансформирует в нагрузку энергию из цепи первичной обмотки 7, одновременно выводя в нагрузку энергию, накопленную ранее в магнитном поле реактора. Реактор 6 накапливает энергию и сглаживает ток, трансформируемый в нагрузку реактором 5.

В момент ti напряжение на конденсаторе 4 достигнет значения Е, Появляется условие для отпирания диода 10, вследствие чего ток из первичной обмотки реактора 6 переводится во вторичную обмотку и замыкается через диод 10 и нагрузку, при этом тиристор 1 обесточивается. Реакторы осуществляют передачу в нагрузку накопленной в них энергии. Тиристор 1 восстанавливает запирающие свойства.

В момент 12 включается тиристор 2. К диоду 9 прикладывается об ратное напряжение и он запирается. Ток вторичной обмотки реактора 5 переводится в первичную обмотку 11 и замыкается по контуру, включающему источник питания Е, тиристор 2, первичную обмотку 11 реактора 5, первичную обмотку 12 реактора 6 и дозирующие конденсаторы 3, 4, Реактор б трансформирует в нагрузку энергию из цепи первой обмотки 12 и выводит в нагрузку накопленную ранее энергию. Реактор 5 накапливает энергию и сглаживает ток, трансформируемый в нагрузку реактором 6.

В момент to напряжение на конденсаторе 3 достигает значения Е. Появляется условие для отпирания диода 9, вследствие чего ток из первичной обмотки 11 переводится во вторичную обмотку и замыкается через диод 9 и нагрузку. Тиристор 2 обесточивается и востанавливает свои запирающие свойства. Реакторы осуществляют передачу в нагрузку накопленной в них энергии.

В момент t4 включается тиристор 1 и процессы в преобразователе повторяются. 5Повышение надежности работы схемы достигнуто путем ограничения аварийного тока тиристоров 1, 2 при срыве инвертирования индуктивностями рассеяния трэнсре- акторов 5 и 6. Действительно, в случае

0 протекания тока одновременно по всем первичным обмоткам, в образующемся при этом контуре присутствуют последовательно включенные индуктивности рассеяния встречно включенных обмоток 7, 11, а также

5 встречно включенных обмоток 12, 8, Индуктивности рассеяния являются линейными (токонезависимыми) и выполняют функцию токоограничения во всем диапазоне изменения аварийного тока,

0Надежность работы аналогичных преобразовательных схем существенно связана с ограничением скорости нарастания анодного напряжения тиристоров. Наличие индуктивности рассеяния в цепи последовэ5 тельно с тиристорами позволяют облегчить традиционные демпфирующие dU/dt цепи или исключить специально вводимые реакторы, которые обычно нежелательны, т.к. дополнительно увеличивают накачку энер0 гии в контуре перезаряда дозирующих кон- денсаторов, что повышает уровень напряжений на элементах схемы. Формула изобретения Преобразователь постоянного тока в

5 постоянный, содержащий два тиристора, анод первого из которых подключен к положительному входному выводу, а катод второго - к отрицательному входному выводу,. два последовательно соединенных дозиру0 ющих конденсатора, подключенных к входным выводам, и два реактора, первичные обмотки которых объединены началами и включены между свободным электродом одного из тиристоров и точкой соединения до5 зирующих конденсаторов, а вторичные обмотки концами подключены через два одноименно включенных диода к первому выходному выводу, а началами объединены и соединены с вторым выходным выводом,

0 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения аварийного тока и ограничения скорости нарастания анодного напряжения, реакторы снабжены дополнительными первичными

5 обмотками, начала которых также объединены, а концы соответственно подключены к свободному электроду второго тиристора и к точке соединения дозирующих конденсаторов.

iZ oi, iЈ Г4

т ц г. Э чо

Использование: в .преобразовательной технике. Сущность изобретения: устройство содержит тиристоры (1, 2) и дозирующие конденсаторы (3, 4). Реакторы (5, 6) выполнены с дополнительными обмотками (11, 12). При срыве инвертирования индуктивно- стями рассеивания реакторов (5, 6) ограничивается аварийный ток тиристоров. 2 ил.