Управляемый выпрямитель Советский патент 1977 года по МПК H02M7/12 

1

Изобретение относится к преобразованию энергии переменного тока в. постоянный и может использоваться в электроприводе, ио точниках питания радиоусгройств и других. устройствах автоматики.

Известны управляемые выпрямители с дросселями насыщения.

В известных выпрямителях высок уровен пульсации выходного напряжения и низок коэффициент мощности.

Наиболее близкое к изобретению устройство состоит из вентилей и двух дросселей насыщения, кажгый из которых выполнен с двумя обмотками, соединенными по схеме моста, одна диагональ которого подключен к фазам питающего трансформатора, а дру гая - через вентипи к цепи нагрузки.

С целью снижения пульсации выходного напряжения и повышения коэффициента мо1№ности в прюдлагаемом выпрямителе противо положные плечи моста образованы обмотка ми одного дросселя, причем два смежных плеча моста зашунтированы тиристорами, ка тоды которых подключены к аноду одного из вентилей выпрямителя, а между катодами этих тиристоров и нулевой точкой трано форматора включен блок коммутации.

На чертеже дана принципиальная схема устройства.

Управляемый выпрямитель содержит трансформатер 1 с выходными обмотками 2, 3 и нулевой точкой 4. Нелинейные дроссели на сердечниках 5, 6 выполнены с двумя обмотками 7, 8 и 9, 1О каждый, кото рые соединены по мостовой схеме. Противоположные плечи моста образованы обмотк ми 7, 8 дросселя на сердечнике Э -и обмотками 9, 10 дросселя he сердечнике 6, Два смежных плеча моста зашунтированы тиристорами 11, 12 аноды которзых соедн ч нены с обмотками 2,3 трансформатора 1. Катоды тиристоров 11, 12 подключены к аноду одного из вентилей 13 или 14 я со динены с блоком коммутации 15. Между общим зажимом 16 вентилей 13, 14 и ну певой точкой 4 подключена нагрузка 17. Вторюй вывод блока коммутации 15 соедв нен с нулевой точкой 4 трансформатора 1. Блок коммутации 15 состоит из последовательно соединенных тиристора 18 и конденсатора 19, зашунгированного диодом 2О и линвх: vibi м дрсхзсепе м 21,

Приведенный на чертеже блок коммутации 15 выполняет роль нулевого вентиля, следоЬательно, нагрузка должна.носить индуктивный характер. С этой целью при малоиндуктивной нагрузка ее следует реактировать лИнаймым дросселем.

Принцип работы устройства заключается в следующем; при положительной полярности напряжения (начало на обмотках 2, 3 показано точками) в моментоь 0 отпирается тич ристор 11, который шунтирует обмотку 7. Насыщенный в предыдущий полупериод сердечник 5 остается насыщенным, поскольку с момента об -О его обмотка 7 замкнута накоротко и индукция в нем практически не изменяется. Че1тез нагрузку 17 на пшает протекать ток по цепи: обмотка 2 тириотор 11 « Бэнтнль 13 « нагрузка « обмотка 2.

Падение напряжения на обмог.ках 8, 7 равно нулю, а к обмопсам Q, 10 приклады-

.веется напряжение обмоток 2, 3 трансферматора 1. Сердечншс 6 намсагничивается. При угле коммутации ее ос отпирается вспомогательнъ й тиристор 18. Конденсатор 19, предварительно заряженный полярностью указанной на чертеже без скобок, разряжаясь через тиристор 18, вентиль 13 - наг- руаку 17, запирает тиристор 11. Напряжение обмоток 2, 3 перераспределяется между обмотками 7, 8, 9, 10, размагничивая сердечншс 5 и продолжая йамагничивать сердечник 6, Ток нагрузки, вызванный э.д.о самоиндукции,протекает по цепи: н&грузка

17- диод 20 - дроссель 21- тиристор

18- вентиль 13- нагрузка 17, при этом конденсатор 19 уже перезарядился i поляр нс5стью, показанной в скобках. В момент

эс Р)однозначно связаттеый с углом KON мутации 5if соотношением , дечник 6 насыщается. Ток начинает протекать по контуру: обмотка 2 - обмотка 1СЦ вентиль 14 L нагрузка 17 - обмот1са 2, При этом к нагрузке 17 прикладывается симметричное относительно момента o(. напряжение, для которого сдвиг гармоник , тока относительно пита ющэго напряжения равен нулю, то естьсой р 14 Тиристор 18 запирается, а конденсатор 19 перезаряжается через диод 2О и дроссель 21, подго товивщись к коммутации в следующий нолуч период. После смены полярности напряже. ния на обмотках 2, 3 при ct It открывается тиристор 12, ток нагрузки протекает по обмотке 3, а напряжение обмоток 2, 3 прикладывается к обмоткам 7, 8, намагаиаивая сердечник 5. При этом сердеш1кк 6

остается насыщенным,поскольку обмотка э замкнута накоротко тиристором 12. В момент с - of 1 (со сдвигом на полпериода) вновь открывается вспомогательный тириотор 18. Тиристор 12 запирается, а процессы коммутации конденсатора 19 повторяются. При угле ос; р теперь насыщается сердечник 5, а ток нагрузки начинает протекать по обмотке 8 насыщенного сердечника 5 нелинейного дросселя, и вентиль 14.

Таким образом, к нагрузке прикладывается напряжение, частота пульсации которо. го в два раза выще, чем у известного выпрямителя. В данный полупериод ток нагруг ки протекает через тиристор 11 и вентиль 13, обмотку 10 и вентиль 14, а в следукм щий полупериод через тиристор 12 и вентиль 13, обмотку 8 и вентиль 14. Здесь процесс перемагничивания нелинейных дрос- сепей происходит независимо от тока нагрузки. Изменение углов насыщения дросселей происходит с изменением углов коммутации; насколько увеличиваются вторые, настолько уменьшаются первые. Следует за- метить, что углы коммутации не должны Превышать ос Гг/2. На нагрузке независимо от ее характера и глубины регулирования формируется напряжение синфазное с напряжением питания трансформатора.

В. предлагаемом выпрямителе коэффициент мощйости будет зависеть лишь от коэффицвента искажения тока. За счет удвоения частоты йульсаций выходного напряжения суш&ственно улучшается Коэффициент формы, уменьшается коэффициент пульсации и (как следствие,снижается установленная мощност оборудования.

Формула изобретеняя

Управляемый выпрямитель, состо1ппий из вентилей и двух дросселей насыщения, каждый из KOTOpbix вьшолнен с двумя О&-мотками, соединенными по схеме моста, одна диагональ которого подключена к зам питакицего трансформатора, другая - через вентили к цепи нагрузки, о т л-и чающийся тем, что, с целью снижения пульсации выходного напряжения и повышения коэффициента мощности , прот воположные плечи моста образованы обмот ками одного дросселя, причем два смежных плеча защунтированы тиристорами, катоды которых подключены к аноду одного из вентилей выпрямителя, а между катодами этих тиристоров и нулевой точкой трансформатс ра включен блок коммуташш.

D

/в