Тиристорный импульсный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК H02M3/135 

.Между одним из входных выводов и силовым тиристором присоединен обратный вентиль 6, концы дополнитель ной обмотки дросселя 3 фильтра соединены через два последовательно включенных вспомогательных тиристора 7, 8, а между общей точкой вспомогательных тиристоров 7, 8 и средней точкой дополнительной обмйтки дросселя 3 фильтра включен коммутирующий конденсатор 9. 3 тиристорном импульсном преобразователе (фиг.2) для расширения диапазона регулирования выходного напряжения между выводами силового тиристора 2 и обратного вентиля б включен дроссель насыщения 10. Для расширения диапазона регулирования выходного напряжения дополнительная обмотка дросселя 3 фильт ра снабжена выводами, симметрично относительно средней точки (фиг.З) К выводам дополнительной обмотки дросселя 3 фильтра, симметричным от носительно средней точки, подключены диоды 11, 12 и 13, 14. Общие точки диодов 11, 12 и 13, 14 подклю чены соответственно к вспомогательным тиристорам 7 и 8. При рассмотрении работы преобразователя будем полагать, что источник питания является источником напряжения, вентили и дроссель насыщения идеальны, потери в элементах отсутствуют. Кроме того, считаем, что выходное напряжение постоянно, а магнитный поток дросселя фильтра, работающего в режиме непрерывных токов, не изменяется за время комму тации силового тиристора. Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом. В исходном состоянии до момента времени to(фиг.4) силовой тиристор закрыт и находится под прямым напряжением, равным напряжению источника питания Е. Коммутирующий конденсатор 9 заряжен до напряжения Ug с полярностью, указанной на фиг.1 без скобок. Ток дросселя 3 фильтра замыкается через нагрузку 5 и обратный вентиль 6. При включении силового тиристора 2 в момент времени -бо согласно (фиг.4) обратный вентиль б запирает ся, а ток дросселя 3 фильтра замыкается через силовой тиристор 2 и источник питания 1, энергия которог поступает в нагрузку. Для выключения силового тиристора 2 в момент времени if подаются запускающие импульсы на вспомогател ный тиристор 7. Тиристор 7, находящийся под прямым напряжением, включается, и напряжение коммутирующего конденсатора 9 прикладывается к обмотке WV дросселя 3. Это напряжение трансфоомируется в первичную обмотку с полярностью,указанной на фиг.1 без скобок. К силовому тиристору 2 прикладывается обратное напряжение, и он запирается. Ток из обмотки Wj дросселя перехватывается в обмотку Wj и коммутирующий конденсатор 9 через г вспомогательный тиристор 7 перезаряжается (интервал tj 2 ) При достижении напряжения Ug на конденсаторе 9 величины , где Ug - напряжение на нагрузWi -г - коэффициент трансфор3 мации между обмотка- ми дросселя 3 фильтра. Открывается обратный вентиль б, ток перехватывается в первичную обмотку вспомогательный тиристор 7 запирается, и процесс перезаряда коммутирующего конденсатора 9 заканчивается (момент времени t согласно фиг.4). При этом полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе 9 противоположна первоначгшьной (показана в скобках на фиг.1). В следующем цикле работы в момент времени д включается силовой тиристор 2. В момент времени tj включается вспомогательный тиристор 8, и напряжение коммутирующего конденсатора 9 прикладывается к обмотке Wj.Силовой тиристор 2запирается, а коммутирующий конденсатор 9 перезаряжается через тиристор 8 и обмотку , приобретая исходную полярность напряжения. В дальнейшем описанные процессы повторяются. Первоначсшьный заряд коммутирующего конденсатора может быть осуществлен с помощью резистора болыиой величины, подключенного между плюсом источника питания и средней точкой дополнительной обмотки дросселя 3. Так как амплитуда обратного напряжения, приклсщываемого к силовому тиристору 2, равна .ln,)-E2U5-E, (2) то преобразователь по фиг.1 работоспособен при условии, если Uy ,5Е . Более широким диапазоном регулирования выходного напряжения обладают преобразователи, схемы которых изображены на фиг. 2, 3. Особенность работы преобразователя согласно фиг. 2 заключается в том, что дроссель насыщения 10 затягивает процесс перезаряда коммутирующего конденсатора. Поэтому ток из вторичных обмоток перехватывается в первичную обмотку VVj , напряжение на коммутирующем конденсаторе 9 достигает в момент времени t, согла но фиг. 5 величины «CUs-U), где UIQ; - напряжение дросселя 1 в момент егонасыщения. Амплитуда обратного напряжения, прикладываемого в данной схеме к си лоррму тиристору, равна г-o5„ 2Us u„-l . () Для размагничивания дросселя насьицения 10 дроссель фильтра 3 присо динен кего отводу. В заданном уст ройстве напряжение, до которого заряжается коммутирующий конденсатор является функцией тока нагрузки. Это повьвлаёт коммутационную усто чивость преобразователя в широком диапазоне изменения нагрузки. Недое татком данного преобразователя явля ется повышенное прямое напряжение, прикладываемое к закрытому силовому тиристору. , Данный недостаток устраняется в устройстве, приведенном на фиг. 3. Особенность работы этого устройства заключается В том, что в процес се перезаряда коммутирующего конде сатора 9 происходит коммутация ток во вторичных обмотках дросселя 3, вследствие чего амплитуда напряжен на коммутирующем конденсаторе 9 увеличивается. Действительно, при включении вспомогательных тиристоров, например 7, напряжение коммутирующего конденсатора 9 через диод 12 прикл дывается к обмотке Wj. Диод 11 заперт обратным напояжением с обмотки Wj. При переходе напряжения коммутирующего конденсатора 9 чере нуль изменяется поляоность. напряже ния на обмотках, дросселя 3 (Фиг,6 в результате чего диод 11 отпирает а диод 12 запирается. Дальнейший перезаряд конденсатора осуществляе ся через обе обмоткиWзи Wj. После окончания процесса перезаряда напр жение на коммутирукяцем конденсаторе 9 равно Wjf+Wi где П -r;jj- коэффициент S трансформации. Амплитуда обратного напряжения на силовом тиристоре 2 в данном преобразователе равна n,,,p-uai l-)-E Выбирая соответствующую величину отношения коэффициентов трансформации Пип можно обеспечить необходимое обратное напряжение на силовом тиристоре при практически любом значении выходного напряжения. В paccMOTpeHHfcjx преобразователя астота работы коммутирукнцего коненсатора 9 вдвое меньше частоты работы силового тиристора 2, а напряжение на коммутирующем конденсаторе 9 может быть выбрано оптимальным за выбора соответствуюего коэффициента трансформаций между обмотками дросселя 3 фильтра. Узел искусственной коммутации выполнен непосредственно на дроссель 3 ильтра в нем отсутствуют дополниельные реактивные злементы, кроме оммутирующего конденсатора. Общая точка коммутирующего конденсатора 9 и вспомогательных тиристоров 7 , 8 может не присоединяться к выводу источника питания. Формула изобретения 1.Тиристорный импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий подключенные последовательно к входным выводам силовой тиристор, дроссель фильтра с дополнительной обмоткой, со средней точкой конденсатор фильтра, шунтированный цепью нагрузки, а также обратный вентиль, присоединенный между одним из входных выводов и силовым тиристором, узел искусственной коммутации, включающий в себя коммутирующий конденсатор и два вспомогательных тиристора, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов, концы дополнительной обмотки дросселя фильтра соединены через два последовательно включенных вспомогательных тиристора, между общей точкой которых и средней точкой дополнительной обмотки присоединен коммутирующий конденсатор. 2.Преобразователь п.1, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения, между выводами силового тиристора и обратного вентиля включен дроссель насыщения. 3.Преобразователь по п.1 о т л ичающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходног напряжения, дополнительная обмотка дросселя фильтра снаожвгга симметричными относительно средней точки выводами, к которым присоединены диоды, образующие группы, причем общие точки групп диодов подключены к соответствующим силовым электрода вспомогательных тиристоров.