Переключатель цепи постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК H03K17/56 

Изобретение относится к тиристорным усилителям мощности, может быть использовано в регулируемых электроприводах по-, стоянного тока.

Известны реверсивные ключи, содержащие мосты из четырех тиристоров -и четырех обратных диодов, а также два коммутирующих трансформатора, вторичные обмотки которых включены между узлами тиристорного и диодиого мостов 1.

При поочередной коммутации тиристоров работающей диагонали в период торможеиия и реверса электродвигателя создается режим, короткого замыкания для ЭДС якорной обмотки, и в якорной цепи развиваются значительные, тормозные токи, причем энергия торможения в источник питания ие отводится и выделяется в виде тепловых потерь в якорной обмотке, что сиижает общий КПД электропривода.

При одновременном запирании силовых Тиристоров работающей диагонали тормозиой ток двигателя замыкается через емкостной фильтр источника питания и вызывает существенное перенапряжение в питающей сети.

Прототипом изобретения является реверсивный ключ, содержащий мост из уетырех

тиристоров н два дополнительных тиристора, щуитирующих якорь двигателя (2}.

В этом ключе тормозные токи в период реверса электродвигателя протекают только через дополнительные тиристоры. Однако и в этой схеме энергия от двигателя в питающую сеть не передается, что также приводит к дополнительным потерям энергии в самом двигателе и снижению КПД электропривода.

Цель изобретения - повышение КПД. Для этого в реверсивный ключ введены инверторы напряжения, которые включены последовательно с каждым из тиристоров, шунтирующим якорь двигателя, а выходы инверторов соединены с выводами дополнительных обмоток силового трансформатора.

На чертеже показана принципиальная схема ключа.

Силовые тиристоры 1-4 образуют мост, в диагональ которого включен якорь двигателя 5. Параллельно якорю двигателя, встречно друг другу, включены тиристоры 6, 7. Последовательно с ними включены инверторы напряжения 8 и 9. Выходы инверторов подключены ко вторичным обмоткам силового трансформатора 10. Выпрямитель И включен на вторичную Обмотку трансфермгатЬра. Конденсатор фильтра 12 подключщ на выход выпрямителя. Коммутирующий трансформатор 13 своей вторичной обмоткой: включен между положительным полюсом выпрямителя-Н и общей точкой тйриСтЬров 1, 4. Коммутирующий трансформатор. 14 своей вторичной обмоткой включен между отрицательным полюсом выпрямителя и;общей точкой тиристоров 2, 3. Первичные обмотки трансформаторов 13 и 14 присоединены к соответствующим выходам генератора запирающих импульсов 15.

Реверсивный ключ работает следующим

«Срезом. .,rf

Сх&му включают подачей к.оротких управляющих импульсов на управляющее элекТроды тиристоров 1 и 3 и отпирающего постоянного сигнала на управляющий элект:род тиристора 6. Через тиристоры I, 3 и якорь 5 начинает течь ток. ТириСто|) 6 не проводит, так как к его катоду приложено, встречное напряжение. Частота управляющих импульсов тиристоров , 3. /вдвое больь-е частоты запирающих импульcoBi :вырабатываемых коммутирующими трансформаторами 13, 14, питаемыми от генератора; импульсов 15, поэтому происходит поочрредное выключение тиристоров 1 и 3. Ток якоря двигателя 5 при отключении этих тириеторов замыкается через тиристор б и инвертор напряжения 8, который через втори гную обмотку трансформатора 10 отдает энергию в сеть. К аноду тиристора 6 в этот период прикладывается ЭДС самоиндукции, превышающаяся ЭДС якоря двигателя 5 и инвертора 8.

При повторном включении тиристоров 1 и 3 тиристор 6 закрывается, и ток идет через-якорь двигателя.

При реверсе схемы угфавляющее напря.жение отключается от .-управляющих электродов тиристоров 1, 3, 6, и через интервал времени, необходимый для восстановления запирающих свойств этих тиристоров, управляющий сигнал подается на управляюа1иг входы тиристоров 2, 4, 7. В течение временной паузы ток якоря двигателя под действием ЭДС самоиндукции замыкается через тиристор 6.и инвертор 8, спкдает до нуля, и тиристор 6 закрывается под действием встречной ЭДС якоря..

С приходом управляющих импульсов на входные электроды тиристоров 2, 4, последние открываются, и через якорь двигателя 5 начинает течь ток в обратном направлении. Интенсивность нарастания тока в этот интервал времени определяется суммой ЭДС двигателя и напряжения питания ключа, так как двигатель продолжает по инерции вращаться в прежнем направлении и сохраняет неизменным знак ЭДС. Тиристор 7 закрывается в силу того, что к его катоду приложено встречное напряжение.

При отключении одного из тиристоров 2 или 4 работающей диагонали ток якоря двигателя 5 протекает под действием ЭДС самоиндукции через тиристор 7, на управляющем электроде которого имеется отпираю-. щий потенциал, и инвертор 9, ведомый сетью. Двигатель работает в этот период в режиме торможения и отдает энергию в сеть через обмотку трансформатора 10, подключенную к инвертору 9.

Формула изобретения

Реверсивный ключ по авт. св. № 441667, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены инверторы напряжения, включенные последовательно с каждым из тиристоров, шунтирующих якорь двигателя, а выходы инверторов соединены с выводами дополнительных обмоток силово г, го трансформатора.

Источники информации, принятые во вниманиейрн экспертизе:

. 1. Глазенко Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. «Энергия, 1973, с. 238-239.

2. Авторское свидетельство СССР № 441667. кл. Н 03 К 17/56, 05.07.74.