Статический преобразователь переменного тока Советский патент 1977 года по МПК H02M7/155 

(54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области преобразовательной техники и предназначено для улучшения коэффициента мощности двухполупериодного преобразователя с нулевым выводом, широко применяемого в электроприводе постоянного тока.

Известные статические преобразователи переменного тока, выполненные в виде двухполупериодных схем с выводами средней точки трансформатора и с узлом искусственной коммутации 1 могут эффективно улучшать коэффициент мош,ности в выпрямительном или в инверторном режиме. При переходе с одного режима на другой возникает необходимость переключений в силовой цепи, что усложняет устройство и снижает его надежность.

Известен также двухполупериодный преобразователь с искусственной коммутацией 2, в котором узел коммутации включен параллельно выходным зажимам преобразователя и состоит из последовательно соединенных управляемого BeHTHjjH и конденсатора, шунтированного цепью из последовательно соединенных дросселя и вентиля. Это позволяет улучшить коэффициент мошности в выпрямительном и инверторном режимах без переключений в силовой цепи. Недостатки этого преобразователя заключаются

е том, что, во:первых, частота переменного напряжения коммутируюш.его конденсатора вдвое больше частоты сети, что увеличивает установленную мощность конденсатора, и, во-вторых, обратное напряжение на силовом вентиле, выходящем из работы, прикладывается только после коммутации тока в полуобмотке трансформатора, что снижает надежность коммутации.

Эти недостатки устранены в другом известном статическом преобразователе переменного тока 3, содержащем два силовых управляемых вентиля, одни одноименные электроды которых связаны с выводами источника питания, а другие одноименные электроды объединены, коммутирующие управляемые вентили, подключенные одними одноименными электродами к объединенным электродам силовых вентилей, и коммутирующий конденсатор. К недостаткам этого преобразователя можно отнести сложность, так как, кроме указанных элементов, он содержит коммутирующий дроссель, два дополнительных управляемых и два неуправляемых «обратных вентиля, а также большую установленную мощность из-за накопления энергии в контуре коммутации при работе в выпрямительном или инверторном режиме, что приводит к сильному возрастанию напряжения на конденсаторе и других элементах схемы. Целью изобретения является упрощение преобразователя и уменьшение его установленной мощности. Эта цель достигается тем, что коммутирующий конденса-тор включен между другими одноименными электродами коммутирующих управляемых вентилей, причем эти электроды через неуправляемые вентили связаны с выводами источника питания. Схема предлагаемого преобразователя приведена на фиг. 1; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в выпрямительном (а) и инверторном (б) режимах. Схема содержит трансформатор 1 с выводом нулевой (средней) точки, два силовых управляемых вентиля 2 и 3, два коммутирующих управляемых вентиля 4 и 5, коммутирующий конденсатор 6, два неуправляемых вентиля 7 и 8, и цепь нагрузки в виде электродвигателя 9 и сглаживающего дросселя 10. Статический преобразователь работает следующим образом. В выпрямительном режиме (фиг. 2 а) в первом полупериоде до момента 11 ток двигателя 9 проходит через вентиль 3(ток ij на фиг. 2 а), а напряжение на конденсаторе 6 имеет полярность, указанную на фиг. 1. В момент ti открывается дополнительный вентиль 4, к силовому вентилю 3 прикладывается отрицательное напряжение, и ток двигателя переходит (практически мгновенно) с вентиля 3 в цепь неуправляемый вентиль 8 - коммутирующий конденсатор 6 - дополнительный вентиль 4. Конденсатор 6 перезаряжается, и в момент ti меняется полярность напряжения на конденсаторе 6. В интервале ti-tj к основному вентилю 3 приложено обратное напряжение, и он должен восстановить свои запирающие свойства. В момент tj напряжение на конденсаторе становится больше линейного напряжения (,), и включается силовой вентиль 2. С целью увеличения напряжения на конденсаторе и повыщения устойчивости коммутации при перегрузке включение основного вентиля может быть задержано. В интервале t -t происходит коммутация тока с одной вторич. ной обмотки трансформатора на другую. После этой коммутации элементы узла коммутации (вентиль 8, конденсатор 6, управляемый вентиль 4) обесточиваются, и весь ток нагрузки проходит через силовой вентиль 2 (ток на фиг. 2 а). Конденсатор подготовлен к очередной коммутации. В инверторном режиме устройство работает аналогично (фиг. 26). Таким образом, предложенный преобразователь проще прототипа, и в нем отсутствует эффект возрастания энергии в конденсаторе от коммутации к коммутации, что уменьщает напряжение на конденсаторе и других элементах схемы, т.е. уменьшает их установленную мощность. Формула изобретения Статический преобразователь переменного тока, содержащий два силовых управляемых вентиля, одни одноименные электроды которых связаны с выводами для источника питания, а другие одноименные электроды объединены, коммутирующие управляемые вентили, подключенные одними одноименными электродами к объединенным электродам силовых вентилей, и коммутирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения установленной мощности элементов преобразователя, коммутирующий конденсатор включен между другими одноименными электродами ко.ммутирующих управляемых вентилей, причем эти электроды через неуправляемые вентили связаны с выводами для источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Метелкин Б. А. О применении искусственной коммутации тока в двухполупериодных схемах с нулевым выводом, «Электротехника, № 3, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 205934 от 20.06.66. 3.Бедфорд, Хофт,Теория автономных инверторов, рис. 5-15, М., «Энергия, 1969 г.