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

(54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ток н.чгрузки, тем больше иягфяжение на элементах, ток R них и установленная мощность гасящих устройств. Перенапряжения на элементах снижают надежность схемы, а завышенная их мощность приводит к росту потерь и занижению КПД преобразователя.

Цель изобретения - повысить надежность работы и КПД преобразователя.

Достигается она тем, что в реверсивный преобразователь введены два дополнительных тиристора и четыре разделительных диода, соединенных попарно-встречно и подключенных параллельно каждой из вторичных обмоток трансформаторов, первичные обмотки которых подсоединены к выходам двух генераторов с разнополярными гасящими импульсами; вторичные обмотки выполнены со средними точками, соединенными со входными выводами, с обратным вентильным мостом на тиристорах и с одними электродами дополнительных тиристоров, другой электрод каждого из последних соединен с общей точкой соответствующей пары разделительных диодов.

В предложенном решении используется ограничение эффекта накопления энергии в элементах гасящих устройств путем возврата энергии в источник без специальных обмоток, что позволяет защитить преобразователь от перенапряжений и перегрузок по току и благодаря этому повысить его надежность. Сокращение вдвое числа гасящих устройств и уменьщение установленной мощности каждого из них позволяет уменьшить общие потери в преобразователе и значительно повысить его КПД.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема реверсивного тиристорного преобразователя, на фиг, 2 - электрическая схема гасящих генераторов реверсивного тиристорного преобразователя и на фиг. 3- временная диаграмма переключения основных элементов преобразоватеЛ,.

Предлагаемый реверсивный тиристорный преобразователь содержит два прямых моста на тиристорах , два гасящих генератора 9, 10 с импульсными трансформаторами 11, 12, обратный мост на тиристорах 13-16, два дополнительных тиристора 17, 18, две пары разделительных диодов 19-22, нагрузку (якорь двигателя) 23 н источник питания 24.

Гасящие генераторы с разнополярными импульсами тока на выходе (фиг. 2) содержат источник питания 25, тиристоры 26-29, конденсаторы 30, 31 емкостного делителя напряжения, коммутирующие конденсаторы 32, 33. Трансформаторы 11, 12 имеют первичные обмотки 34, 35 и вторичные обмотки 36, 37.

Прямые тиристорные морты включены меж. ду собой параллельно. Вторичные обмотки импульсных трансформаторов 11 и 12 гасящих генераторов 9 и 10 являются коммутирующими. Каждая коммутирующая обмотка имеет средний вывод «б и два крайних вывода «а и св. Коммутирующая обмотка трансформатора 11 гасящего генератора 9 выводами «а и «в включена между общими точками тиристоров 1, 2 и 5, 6, а выводом «б подключена к выводу положительной полярности источника питания 24. Коммутирующая обмотка трансформатора 12 гасящего генератора 10 выводами «а и «в включена между общими точками тиристоров 3, 4 и 7, 8 катодных групп мостов, а выводом «б подключена к выводу отрицательной полярности источника питания 24. Обратный тиристорный мост и дпа г рямых тиристорных моста образуют общий мост, одна диагональ которого подключена, к источнику питаиия, другая - к нагрузке 23. Тиристор 17 одним электродом подключен к выводу «б коммутирующей ббмотки трансформатора 11 гасящего генератора 9, а другая электродом подключена через пару разделительных диодов 21 и 22 к выводам «а и «в коммутирующей обмотки трансформатора 12 гасящего генератора 10. Тиристор 18 одним электродом подключен к выводу «б коммутирующей обмотки трансформатора 12 гасящего генератора 10, а другим электродом подключен через вторую пару разделительных диодов 19 и 20 к выводам «а и «в коммутирующей обмотки трансформатора 11 генератора 9.

В гасящих генераторах последовательно соединенные тиристоры 26 и 27, 28 и 29, а также последовательно соединенные конденсаторы 30 н 31 емкостного делителя включены

- параллельно источнику питания 25. Первичная обмотка 34 трансформатора 11 через коммутирующий конденсатор 32 подключена между точкой соединения тиристоров 26 и 27 и средцей точкой емкостного делителя напряжения, а первичная обмотка 35 трансформатора 12

0 через коммутирующий конденсатор 33 - между точкой соединения тиристоров 28 и 29 и средней точкой емкостного делителя напряжения.

Работает реверсивный преобразователь следующим образом.

Положим, что входной сигнал имеет такую полярность, когда тиристоры 14, 15 открыты, а тиристоры 13, 16 закрыты, и управляющие импульсы поступают на входы тиристоров 1, 4 и 5, 8. Включение и запирание тиристоров происходят поочередно с неизменным временным сдвигом TIT, равным четверти перирда Ти модуляции преобразователя (фиг. 3). Пусть первым включается тиристор I. Затем включается тиристор 4, иа нагрузке 23 появляется первый импульс напряжения, и по цепи 24-U (б-в) - 1-23-4-12 (а-б)-24 течет ток нагрузки. Далее в конце первого управляющего импульса сигнал поступает на тиристор 26 и запускает гасящий генератор 9. Ток, протекающий по цепи 11 (в-б) -24-15-1 -

11 (в-б), под действием ЭДС коммутирующей обмотки трансформатора 11 запирает тиристор 1. После запирания тиристора 1 в выходном напряжении преобразоват я появляется первая пауза. В интервале первой паузы

5 ток якоря замыкается по цепи 23-4-12 (а-б) - 15-23. Затем включается тиристор 5, и на нагрузке 23 появляется второй импульс напряжения. В интервале второго импульса ток в нагрузку течет по цепи 24-1 I (б-а) - 5-23-4-12 (а -б) -24. Далее в конце второго управляющего импульса сигнал поступа5ет на тиристор 29 и запускает гасящий генерлтор 10. Пол действием ЭДС коммутирующей обмотки (б-а) трансформатора 12 ток течет по цепи 12 (б- а)-4-14-24-12 (б-а) и запирает тиристор 4. Запирание тиристора 4 приводит к появлению второй паузы в выходном напряжении преобразователя. В интервале второй паузы ток замыкается по цепи 23-14-11 (б-а)-5-23. Затем включается тиристор 8, и на нагрузке формируется третий импульс напряжения. В третьем интервале ток в нагрузку течет по цепи 24-11 (б-а)-5-23-8-12 (в-б)-24. В конце третьего управляющего импульса сигнал поступает на тиристор 27 и запускает гасящий генератор 9. Под действием ЭДС коммутирующей обмотки (а-б) трансформатора И ток течет по цепи а-б-24-15-5-11 а-б и запирает тиристор 5, обеспечивая тем самым появление в выходном напряжении преобразователя третьей паузы. В интервале третьей паузы ток замыкается по цепи 23-8-12-{в-б)-15-23. Затем второй раз включается тиристор 1, и на Harpy3j e 23 появляется четвертый импульс напряжения. В интервале четвертого импульса ток в нагрузку течет по цепи 24-11 (б-в) - 1 -23-8,2 ,-«,24. В ко„„е чв,«ртого импульса сигнал поступает на тиристор 28 и запускает гасящий генератор 10. Под действием ЭДС коммутирующей обмотки (б- в) трансформатора 12 ток течет по цепи 12 (б-в)-8-14- -24-12 (б-в) и запирает тиристор 8. С этого момента начинается четвертый интервал паузы в выходном напряжении. В четвертом интервале паузы ток замыкается по цепи 23-14-11 (б-в) -1-23. Далее процессы повторяются. С изменением полярности входног о сигнала сначала гасятся тиристоры 1, 4, 5, 8, а затем otкpывaютcя тиристоры 13 и 16. Одновременно с поступлением управляющих импульсов на входы тиристоров 13 и 16 управляющие импульсы со входов тиристоров 14 и 15 снимаются. При относительной продолжительности включения нагрузки, равной единице, Тиристор 5 включается при открытом тиристоре I (а тиристор I включается при открытом тиристоре б). При этом тиристор 1 гасится при включенном тиристоре 5 током, протекающим по цепям 1 (в-б)-24-15-1 - 11 (в-б) и И (в-б-а)-5-1 - 11 (в-б-а) под действием ЭДС коммутирующей обмотки трансформатора 11. Тиристор 5 гасится после включения тиристора 1 током, протекающим по цепям 11 (а-б)-24-15-5-П (а-б) н 11 (а-б-в) -1-5-И (а-б-в) под действием ЭДС коммутирующей обмотки трансформатора 11. Закрытое состояние тиристора 13 предотвращает образование короткозамкнутых контуров 11 (б-а)-5-13-11 (б-а) и И (б-в) 1 -13-И (б-в). Аналогично тиристорам I н 5 переключаются тиристоры 4 и 8, 2 и 6, 3 и 7. Для ограничения эффекта накопления энергни, вызывающего рост установленных Mout6ностей элементов racniinix и силоных цепей, и yMeFihuienHH потерь мошмопк и коммутирующих цепях в преобразователе имеются тиристоры 17, 18 и разделителья1,1е диоды 19, 20 и 21, 22. В преобразователе отсутствуют специальныСуОбмотки для возврата энерг41и в источник питания, а их функмии выгю.чняют коммутирующие обмотки. Если, например, при запирании тиристора 1 ЭДС обратной полуволны коммутирующей tX мотки «а-б трансформатора II достигает определенной наперед заданной величины, включается тиристор 18, и часть энергии, накопленной в коммутирующей обмотке 11 (а-б) возвращается по цепи 11 (а- б)-24-18-19-11 (а-б) в источник питания 24. Если ж эДС обратной полуволны коммутирующей об„ („g) трансформатора 11 достигает определенной величины при запирании тиристора 5, включается тиристор 18, и часть энергни, накопленной в обмотке И (в-б), возвращается по цепи 11 (в-б)-24-18-20-11 (в-б) в источник питания 24. В обоих слу тиристор 18 гасится естественно, когда напряжение на обмотке 11 (аб) ИЛИ It (б-в) достигает значения напряжения источ«- « Д .Г врата энергии в источник питания, содержащая коммутирующую обмотку импульсного трансформатора 12, тиристор 17 и разделительные диоды 21, 22. Описанный реверсивный тиристорный преобразователь по сравнению с прототипом имеет вместо четырех два гасящих генератора с трансформаторным выходом. Сердечники этих трансформаторов перемагничиваются в iiponecсе работы. Это позволяет уменьщить объем магнитопровода и меди импульсных трансформаторов. Сокращение вдвое общего количества гасящих устройств, а также уменьщение массы и габаритов установленных импульсных трансформаторов позволяет уменьщить потери в гасящнх устройствах. Ограничения по току и напряжению на строго заданном уровне позволяют уменьщить габаритную мощность силового каскада и гасящнх устройств и за счет этого ограничить величину потерь в преобразователе. Использование коммутирующих обмоток для возврата энергии -в источник позволяет исключить специальные обмотки н за счет этого дополнительно уменьщить массу, габариты и мощность потерь в преобразователе. Сокращение потерь в гасящих устройствах в выходном силовом каскаде позволяет повысить КПД преобразователя. Ограничение эффекта накопления в коммутирующих элементах путем возврата энергии в источник питания позволяет защитить преобразователь от возможных перенапряжений по ку н за счет этого повысить его надежность. Формула изобретения Реверсивный преобразователь, содержащий два прямых тиристорных и обратный вентильный мосты с обшей диагональю Юременного тока, гасящие импульсные генераторы, к выходам которых подсоединены первичные обмотки трансформаторов, каждая из вторичных обмоток которых связана с обратным вентильным мостом, со входными выводами и соединена с одноименными группами тиристоркых мостов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности н КПД, в него введены два дополнительных тиристора и четыре разделительных диода, соединенных попарно-встречно и подключенных параллельно каждой из вторичных обмоток, выполненных со средними точками, соединенными со входными выво8

дами, с обратным вентильным мостом на тиристорах и .с одними электродами дополнительных тиристоров, причем другой электрод каждого из последних соединен с обшей точкой соответствующей пары разделительных диодов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР ЛГ 221118, Н 02 Р 5/16, 1969.

2.Патент США № 3297931, 318-380. 1967.

3.Патент США № 3701938, 321 - 11, 1972.

4.Патент Франции № 2129562Ж 02 Р 13/00.

5.Авторское свидетельство СССР № 299917, Н 02 М 7/515, 1970.

IW

JS

37

aее

}i .

.v.j

g

1 31

27

sV/////////////777A