Преобразователь тока Советский патент 1978 года по МПК H02M7/757 

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что в момент времени ti включаются тиристоры 1, 2, 6, 7, И. ilpH этом конденсатор 5, заряженный предварительно с полярностью, показанной на фиг. 1, перезаряжается через нагрузку 10 по цепи: (+J, 1, 5, 2, 18,6, 10, 7, 11, (-).

В момент времени tz, когда напряжение конденсатора 5 становится равным входному напряжению Е, включается буферный диод 17. ПрИ этом ток нагрузки 10 начинает уменьшаться, замыкаясь по цепи: 10, 7, 11, 17, 18, б, 10, а ток тиристоров 1, 2 становится равным нулю, и эти тиристоры запираются.

В момент времени ts, когда ток нагрузки 10 становится равным величине опорного сигнала (см. фиг. 2) включаются тиристоры 3, 4, буферный диод 17 запирается, и ток нагрузки замыкается по цепи: (+) 4, 5, 3, 18, 6, 10, 7, И, (-). При этом к тиристорам 1, 2 прикладывается обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 5.

В момент времени (4, когда напряжение конденсатора 5 после перезаряда становится равным входному напряжению Е, включается буферный диод 17 и выключаются тиристоры 3, 4, а ток нагрузки начинает уменьшаться, замыкаясь по цепи: 10, 7, 11, 17, 18, 6, 10.

В таком режиме преобразователь работает в течение полупериода задающей синусоиды до момента времени tn (см. фиг. 2). К этому моменту времени ток нагрузки 10 становится равным нулю, в интервале времени tn-tn+i тиристоры 6, 7 восстанавливают свои запирающие свойства.

В следующий полупериод задающей синусоиды преобразователь работает аналогично, однако при этом включаются тиристоры 8, 9 мостового реверса, вследствие чего изменяется направление тока в нагрузке 10.

Анализ электромагнитных процессов в преобразователе показал, что максимальная частота fmax выходного тока оиредвляется выражением:

f . K.R

/макс %

-СЛ1

где Е - выходное напряжение;

RviL - активное сопротивление и индуктивность нагрузки 10; С - емкость конденсатора 5; /м-амплитуда выходного тока. Для обеспечения рекуперации энергии размыкается управляемый тиристорный ключ, для чего включается тиристор 12, тиристор 11 выключается, и к нему прикладывается обратное нанряжение, равное напряжению коммутирующего конденсатора 14 (см. фиг. 1). Когда коммутирующий конденсатор 14 перезарядится током нагрузки 10 до обратного напряжения, равного входному напряжению Е, включается диод 16 и ток нагрузки 10 начинает протекать навстречу ЭДС источника питания по цепям: 10, 7, 16, (+) и (-) 17, 6, 10.

Следует отметить, что в качестве управляемого тиристорного ключа может нрименяться любое другое коммутационное устройство.

Включение тиристоров 1, 3 либо 2, 4 переводит преобразователь из режима рекуперации в режим свободного спадания тока нагрузки 10.

Для обратного неревода нреобразователя в режим рекуперации включается тиристор 2 либо 4, когда проводят тир«сторы 1, 3, или тиристор 1 либо 3, когда проводят тиристоры 2, 4, в зависимости от полярности напряжения конденсатора 5.

Чередуя соответствующим образом режимы работы преобразователя (рекуперацию и свободное спадание тока нагрузки 10), можно регулировать скорость уменьшения тока нагрузки, т. е. скорость уменьшения энергии, накопленной нагрузкой. Это позволяет осуществить плавное торможение электродвигателя переменного тока.

Для увеличения максимальной частоты выходного тока можно переводить нреобразователь в режим рекуперации на спадающей части синусоиды (интервал времени ), что позволяет сделать снад нагрузки более крутым. При этом максимальная частота работы преобразователя определяется выражением:

:+ Г

2Лл/

}/

м

У т

При работе преобразователя в режиме рекуперации на спадающей части синусоиды, уменьшаются максимальные отклонения тока нагрузки от задающего синусоиды, что улучшает гармонический состав выходного токз преобразователя.

Анализ работы преобразователя показывает, что максимальное напряжение, прикладываемое к тиристорам 1-4, не превышает вход ного напряжен-ия Е, а перед подачей обратного напряжения существует пауза.

К тиристорам 6-9 и диоду 17 прикладывается напряжение, равное двойному входному напряжению. Напряжения, прикладываемые к тиристорам управляемого ключа и диоду 16, зависят от выбранной схемы ключа.

Токи любого из злементов преобразователя не превышают тока нагрузки 10.

Три аналогичных схемы позволяют построить трехфазную систему, если использовать задающие генераторы, выходные сигналы которых образуют трехфазную систему напряжений.

В случае питания нагрузки через трансформатор выгодно выполнить его со средней точкой, при этом применять реверсор, состоящий всего ИЗ двух тиристоров. Аналогично можно построить схему в случае использования симметричной активно-индуктивной нагрузки с выведенной сред«ек точкой . Формула изобретения Преобразователь тока, содержащий подключенные последовательно к положительному входному выводу однофазный мост на тирнсторах с конденсатором в диагонали, датчик тока и мостовой тиристорный реверсор, в диагональ которого включена нагрузка, а также буферный днод, подключенный между обгцими катодами тиристоров однофазного моста и отрицательным входным выводом, и связанный с датчиком тока блок управления тиристорами, включающий в себя блок сравнения и генератор опорного снгнала, отличающийся тем, что, с целью обеспечения рекунерации энергии, параллельно входным выводам постоянного тока подключены последовательно соединенные управляемый тирнсторный ключ и днод в ненроводящем нанравлении, общая точка которых соединена с общими катодами тиристоров мостового реверсора.

I j---. rrrs Фиг.2