Реверсивный преобразователь Советский патент 1978 года по МПК H02M7/515 H02P7/28 

(54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретемте относится к регулированию напряжения э.лектро/п нгателей постояниого тока и может быть Hcno.ibaoBaiio в реверсивных :1лектропривода и следящих системах постоянного тока с широтно-имиу.пьсными регуляторами напряжения.

Известны реверсивные тиристорпые иреооразпватели f 1 , |2j и 3.

О/лнако, наличие болыного количества элементов со зиачительной установленной мощностью и большими потерями мопшости в них обусловливают сложность устройств, высокие весо-габаритные показатели и относительно низ кой КПД.

Иаиболее близким по технической сущности является реверсивный тиристорный щиротно-нмиульсный иреобразователь 3, содержащий источник П1тания, прямой и обратный тиристорные мосты, общий узел искусственной коммутации, состоящий из коммутирующего конденсатора, двух последовательно соединенных дополпительных тиристоров, коммутирующего дросселя и двухобмоточного импульсного трансформатора. Прямой и обратный тиристорные мосты образуют общую диагональ для включения нагрузки (обмотки якоря двигателя постоянного тока).

Целью изобретения является унропиппс уст ройства, повышение КПД. уменьшение весогабаритных показателей реверсивного тир;1стор ного преобразователя.

Это достигается тем, что преобрп.ог.а: t.ii спабжеп цепочкой из двух кондепсаторов. подключенной непосредственно к нрямому :иристорному мосту, причем общая точка iinx конденсаторов соединена с другой обкладкоГ коммутирующего конденсатора, а дон().11П1те.. тиристоры включены в прямом ,,;

0 параллельно обратному тиристорному .

На фиг. 1 изображена электрическая принципиальная схема предлагаемого реверсивного тнристорного преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма переключений оснинн,-5элементов преобразователя.

Преобразователь содержит примой MDCT :;.: тиристорах 1-4, обратный мост на Tnpiii : рак 5-8, общий узел искусственной к)г.: тацни, СОСТОЯП1ИЙ из коммутирующего ,чс-:0еатора 9, дополпительпых тиристоров 10, ; и и.мпульспого трансформатора с сс|)дечн ;ком 12 и обмотками 13, 14. Питание nr.u:-i разователя осупхествляется от источника .

1 ервые диагона.и нрямого 1 4 и обрати ; гО 5-8 мостов образуют () дпагоиа.1ь, ;

которую включена нагрузка 16 (обмотка якоря двигателя постоянного тока). Вторая диагональ нрямого моста 1, 4 нодключена к источнику питания 15. Тнристоры 10, 11 узла искусственной коммутации соединены последовательно и включены параллельно с обратным мостом 5-8 в противоположном направлении.

Точка соединения 17 тиристоров 10, 11 через коммутирующий конденсатор 9 подключена к с)еднему выводу емкостного делителя напряжения на вспомогательных конденсаторах 18, 19, подключенному к источнику питания 15.

Об.мотка 13 импульсного трансформатора 12 включена между обиаей точкой соединения 20 тиристоров 5, 6 анодной группы обратного моста 5-8 и положительным полюсом источника питания 15, а обмотка 14 - между общей точкой соединения 21 тиристоров 7, 8 катодной |-рунпы этого моста и отрицательным нолюсом источника питания. Обмотки 13, 14 включены между собой согласованно.

Преобразователь работает следующим образом.

При работе преобразователя на нагрузке 16 формируются одпополярные импульсы напряжения поочередной коммутацией тиристоров 1, 2 анодной группы и тиристоров 3, 4 катодной групны прямого моста.

Условно будем считать, что положительн1)1е имну.1ьсы напряжения на нагрузке 16 формируются при открыты.х тиристорах 1, 3, а отрицательиые импульсы - при открытых тиристорах 2, 4.

Тиристоры 1-4 прямого моста открываются продолжительными имнульсами, а тиристоры 5-8 обратного моста и тиристоры 10, 11 узла ком.мутации - короткими импульсами.

Положим, что в мо.мент to открылись тиристоры 1 и 3. В таком состоянии они будут находиться до момента ti. На интервале to - ti к нагрузке 16 прикладывается первый импульс положительного напряжения, под действием которого по цепи 15-1 -16--3-15 ток течет в нагрузку, минуя коммутирующие обмотки 13, 14 импульсного трансформатора 12 и не вызывая в них падения напряжения и нотери мощности.

В мо.мент ti поступление импульса, отпираюндего тиристор 1, переключается и формируется импульс, отиирающий тиристор 10 узла ком.мутации и тиристор 8 обратпого моста. При этом узел коммутации срабатывает, и под действием напряжения на обмотке 14 ток течет по цепи 14-8-1 -15-14, гася в момент t-, тиристор 1. Начинается первая пауза, продолжающаяся до момента i.

На интервале первой паузы ti -ts напряжение источника питания к нагрузке не прикладывается, но ток нагрузки при этом не равен нулю. Под действием энергии, накопленной в индуктивности якорной обмотки 16 ток нагрузки течет по цепи 16-3-14-8-16, размагничивая сердечник 12 импульсного трансформатора.

В момент tj открывается тиристор I и нрн открытом тиристоре 3 к нагрузке 16 прикладывается напряжение источника питания. Начинается второй по.ложительный и.мпульс напряжения на нагрузке, продолжающийся до момента t. На интервале ta - t.j ток нагрузки течет по цепи 15-1 - , минуя,коммутирующие обмотки 13, 14 импульсного трансформатора.

В момент tr, снимается сигнал, отпирающий . тиристор 3 и формируется импульс, отпирающий тиристор I 1 узла коммутации и тиристор 6 обратного моста. Узел коммутации при этом срабатывает и током, пpoтeкaюцJ,им по 13-15-3-6-13, гасит тиристор 3.

С этого момента начинается вторая пауза, продолжающаяся до момента t4. На интервале 1з-t4 ток нагрузки течет по цепи 16-6- 13-1 -16, размагничивая сердечник 12 импульсного трансфор.матора.

С изменением полярности входного сигнала (реверс в мо.мент if,) снимаются сигналы, отпирающие тиристоры 1 и 3.

Затем в момент t-, (конец периода) отпираются соответствующий тиристор (10 или 11) узла коммутации и тиристоры 6, 8 обратного моста. Узел ко.ммутации при этом срабатывает и в момент 1:, гасит тиристоры I, 3 прямого моста. После выключения тиристоров 1, 3 в момент te включаются тиристоры 2, 4 и на интервале tti - t; к нагрузке 16 прикладывается первый импульс напряжения обратной полярности. При этом ток нагрузки на интервалах t4-tp-1.5 течет по цепи 15-1 - 16-3- 15, на интервале ts-te - по цепи 16-3- 14-8-16, на интервале ta-t - по цепям 16-3-14-8-16 и 15-2-16-4-15, на интервале t- -tx - по цепи 15-2-16-4-15.

Импульсы обратной (отрицательной) полярности формируются аналогично импульсами прямой (положительной) полярности.

Таким образо.м, в преобразователе вынос из силовой цепи коммутирующих обмоток 13, 14 импульсного трансформатора нриводит к уменьщению падения напряжения на обмотках и повыщению коэффициента использования преобразователя но напряжению.

Это, наряду с уменьшением числа электроэлементов, а следовательно уменьщением потери .мощности в них, обусловило новьапение КПД преобразователя.

Отсутствие в ко.ммутирующих обмотках 13, 14 тока нагрузки, подмагничивающего сердечник 12 импульсного трансформатора в интервалах импульсов напряжения на нагрузке 16, позволяет уменьщить размеры и вес сердечника трансформатора, а также его габаритную мощность.

Размагничивание сердечника 12 импульсного трансформатора в интервалах науз током нагрузки позволяет уменьи1ить обилие весо-габаритные показатели трансформатора.

Формула изобретения

Реверсивный преобразователь, содержащий прямой и обрат1 ый тпристорные мосты с общей диагональю псрсменьогч) тока, разнои.менные группы которых связ;| П)1 между собой через обмотки двухобмоточного импульсного трансформаторе, а также два Г1оследователь)1о соединенных дополнительных тиристора, к обН1ей точке которых подключена одна обкладка коммутирующего конденсатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения, уменьшения весо-габаритных показателей и повышения КПД он снабжен подключенной непосредственно к прямому тиристорному мосту цепочкой из двух вспомогательных конденсаторов, общая точка которых соединена с другой обкладкой коммутирующего конденсатора, а дополнительные тиристоры вк.1ючены в прямом нанравленпи параллельно обратному тнристорному

МОСТ) .

Источники инс|)ор.мап,11и, принятые во внимание при экспертизе:

Фаг