Мреобразователь многофазного переменного напряжения в постоянный ток Советский патент 1979 года по МПК H02M7/155 

Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянный ток, содержащие полууправляемый вентильный мост, у которого общая точка соединения вентилей неуправляемой (например, анодной) группы непосредственно соединена с одним из выходных выводов. Такие преобразователи содержат также вспомогательные вентили и конденсатор. Благодаря наличию в преобразующей цепи последовательно включенного конденсатора мощность, передаваемая в нагрузку, ограничена так, что преобразователь работоспособен при любой величине вплоть до короткого замыкания в нагрузке. Такое свойство особо ценно, например, для печей ионного азотирования деталей.

Однако большое число вентилей в преобразующей цепи, включенных последовательно в любой момент времени, ухудщает энергетически показатели преобразователя и усложняет его конструкцию.,

Предлагаемый преобразователь отличается от известных тем, что фазные выводы моста через вспомогательные тиристоры соединены в общую точку, которая через конденсатор содключена к общей точке соединения вентилей управляемой группы (катодной, например), а обкладки этого конденсатора через другие дополните1п кые тиристоры подключены к другому выходному выводу.

Это позволяет упростить устройство и повысить его КПД.

На ф{{г. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства при активной нагрузке.

Устройство представляет собой мостовой преобразователь, анодная группа вентилей которого, например, для полууправляемого варианта преобразователя выполнена на диодах 1, 2, 3, а катодная - на тиристорах 4, 5, 6. Фазные вывода моста через вспомогательные тиристоры 7, 8, 9 объединены в общую точку, которая через конденсатор 10 подключена к общей точке соединения тиристоров 4, 5, 6. Обкладки конденсатора 10 через тиристоры И, 12 подсоединеН1 1 к выходному выводу 13 преобразователя. Другой его вывод 14 образован точкой, объединения диодов 1, 2, 3. Нагрузкой преобразователя является сопротивление 15. Устройство работает следующим образом. Допустим в момент to включаются тиристоры 4, 12 и конденсатор 10, предварительно заря женный до линейного напряжения питания на предыдущем интервале с полярностью, показанной на фиг. 1, перезаряжается по образовавшемуся контуру: положительный полюс конденсатора 10, тиристор 12, нагрузка 15, диод 2, источник питания в виде линейной ЭДС U , тиристор 4, отридательный полюс конденсатора. При этом на нагрузке формируется импульс напряжения, форма которого зависит от параметров преобразователя и нагрузки, а энергия в импульсе постоянна и равна (для случая акти ной нагрузки либо нагрузки, шунтированной обратным диодом): „ W«2C-U. К моменту t конденсатор 10 перезарядится до обратного напряжения. В момент tj вклю чают tupHCTopbi 7, 11 ив нагрузку передается заданное количество энергии. При этом к тирис торам 4, 12 прикладывается обратное напряжение конденсатора 10 на время, необходимое для восстановления их управляющей способности. В момент tj вновь подключают тиристоры 4, 12, к тиристорам 7, 11 прикладывается обратное напряжение, а в нагрузку вновь передается заданное количество энергии. Таким образом, преобразователь работает в течение всего интервала времени, пока напряжение фазы а превышает напряжение остальных фаз. Если напряжение фазы в в момент t становится больше напряжения фаз и и с, то включают пару тиристоров 5, 12 либо 8, 11 в зависимости от полярности напряжения на конденсаторе 10 к этому моменту. Тиристоры 5, 8 совместно с тиристорами 11, 12 работают в течение всего интервала времени, пока напряжение фазы в превышает напряжение фаз а и с. Аналогично в интервале, когда наиболее поло)Еа1тельно напряжение фазы с, работают тиристоры 6, 9 совместно с тиристорами П, 12. Регулируя частоту перезаряда конденсатора, можно регулировать среднее значение энергии в нагрузке с хорошим cosi преобразователя относительно сети, поскольку углы управления плечами преобразователя при регулировании остаются равными нулю. Следует отметить свойство обратимости дан ного преобразователя. В случае двигательной нагрузки при необхо димости обеспечения 1шверторного режима в данном преобразователе достаточно заменить диоды 1, 2, 3 на три управляемых вентиля. Управление указанными вентилями в этом случае 4 существляют как и в обычном инверторе. Угы регулирования при этом близки к 180 эл. град. Регулирование среднего значения ротиво-ЭДС инвертора осуществляют тем же пособом, что и в режиме выпрямления, описаном выше. Отметим также, что данная схема обладает ирокими возможностями регулирования. Так, сли помимо частотного регулирования среднео значения напряжения осуществлять регулиро вание углов включения тиристоров плечей преобразователя, соответствующее регулированию управляемых вентилей в обычных ведомых преобразователях, то можно осуществить амплитудное регулирование импульсов напряжения иа нагрузке. Кроме того, данный преобразователь может работать в режиме обычного вьшрямления либо инвертирования. В этом случае конденсатор 10 служит лишь для ускоренного отключения нагрузки в случае ее аварии (короткого замыкания нагрузки). В режиме работы преобразователя с конденсатором в контуре перезаряда легко осуществляется защита преобразователя в случае к. з. нагрузки простым и известным средством путем снятия импульсов управления, причем в любом случае, в частности при к. з. нагрузки, как уже отмечалось, энергия, передаваемая в нагрузку, строго ограничена, что является необходимым требованием для ряда нагрузок. Например для печей ионного азотирования энергия, передаваемая в нагрузку, может быть ограничена на уровне, позволяющем исключить повреждение обрабатываемых деталей в результате действия дугового разряда. Наряду с меньшим числом последовательно соединенных вентилей в преобразующем тракте в сравнении с прототипом средний ток через тиристоры 4-9 равен половине среднего значения тока вентилей моста в прототипе, что позволяет снизить число применяемых вентштей по току. Формула изобретения Преобразователь многофазного переменного напряжения в постоянный ток, содержащий полууправляемый вентильный мост, общая точка соединения вентилей неуправляемой группы которого непосредственно соединена с одним из выходных выводов, а также вспомогательные вентили и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения КГЩ, фазные выводы моста через вспомогательные тиристоры соединены в общую точку, подключенную через конденсатор к общей точке соединения вентилей управляемой группы, а обкладки этого конденсатора через другие допол(штельные тиристоры подключены к другому выходному вывоцу.

--Т

Ос о

а

j S/T ,

-0/4

J

/ 3 f ./ V 2 риг. 2