Преобразователь постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02M3/125 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для применения в качестве вторичных источников питания.

Известны тиристорные преобразователи постоянного напряжения с выходом на постоянном или переменном токе 1, 2.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является тиристорный преобразователь постоянного напряжения с выходом на постоянном токе

1.

Известный преобразователь содержит инвертор, присоединенный параллельно по отношению к нагрузке источнику питания, а также два выполненных на электрических вентилях выпрямителя, один из которых (неуправляемый) включен параллельно инвертору, а другой (управляемый) - последовательно с источником питания и нагрузкой, па входе и выходе преобразователя предусмотрены фильтры.

Недостатком известного преобразователя является то, что входящий в него инветор содержит один или несколько кс(мутирук1щих дросселей, основные обмотки которых включены в

цепь постоянного тока на входе инвертора. Так как при этом возникает эффект накопления энергии, то преобразователь имеет повышенную массу, пониженный КПД и ухудшенную внешнюю характеристику.

Целью изобретения являются уменьшение массы и габаритов, а также повыаение надежности запирания тирис0торов преобразователя.

Для этого в преобразователе, содержащем инвертор с коммутирующим дросселем, одна из обмоток которого включенапоследовательно на входе

5 инвертора, а также выпрямляющие электрические вентили и нагрузку, другая обмотка коммутирующего дросселя включена последовательно в цепь выпрямленного тока выпрямителя.

0

Ыа фиг. 1 показан предложенный тиристорный преобразователь; на фиг 2- диаграмма, поясняющая п{Я1кцип работы устройства искусственной ксммутёщни.

5

Преобразователь содержит параллельный инвертор с двухступенчатой кс ||мутацией, состоящий из трансформатора 1, рабочих тиристоров 2 и 3, вспомогательных тиристоров 4-7; об0ратных диодов 8 и 9, коммутирующего конденсатора 10, дросселя 11, коммутирующего дросселя 12 с основной подмагничнвающей обмоткой, которые включены так, что входной ток инвертора входит в начало основной обмотки, ток нагрузки - в конец подмагни чивающей схеме. Вторичные обмотки, трансформатора включены последовательно с тиристорами 13 и 14 выпрямителя, включенного последовательно с нагрузкой 15 и подмагничивающей обмоткой коммутирующего дросселя 12 На входе и выходе преобразователя включены сглаживающие фильтры. Преобразователь работает следующим образом. Предположим, что включаются тирис торы 14, 6, 5 и 2, тогда тиристор 13 выключается, ток нагрузки прохолит от зажима плюс источника через вторичную обмотку трансформатора 1, тиристор 13 выключается, ток нагрузки проходит от зажима плюс источника через вторичную обмотку трансформатора 1 и тиристор 14, нагрузку 15, дополнительную обмотку дросселя 12 к зажиму минус источника. В цепи нагрузки действует не только ЭДС первичного источника, но и ЭДС вторичной обмотки трансфор матора 1. Конденсатор 10 колебатель ного контура перезаряжается и выклю чает тиристор 3. После полного пере заряда конденсатора 10 тиристоры 6 и 5 выключаются. В процессе сопряженно-импульсной коммутации первичная обмотка трансформатора 1 закорачивается, поэтому напряжение пита ния в это время ложится на дроссель 12, который препятствует нарастанию тока. Дроссель 12 перемагничивается, и рабочая точка перемещается по гис терезисной петле (фиг. 2). Ввиду того, что входной ток инвертора входит в начало основной обмотки, а выпрямленный электрическим вентилем (и тиристоры 13 и 14) ток нагрузки - в конец подмагничивающей обмотки, рабочая точка (фиг. 2) перемещается в процессе коммутации влево из точки D в точку Е при возрастании тока коммутации и возвращается под действием тока подмагничивающей обмотки в точку D после спада тока коммутации. К началу коммутации следующего тиристора магнитное состояние дросселя полностью йосстанавливается. При этом ток основной.обмотки автора тически уравновешивается токсм обмот ки подмагничивания: )У„,, где 3ц- ток нагрузки; Зц - входной ток инвертора; и - число витков подмагничиваюЩЭй обмотки; Q- ЧИСЛО витков основной обмотки ; Н - наматничивающая сила сердечника коммутирующего дросселя ; 6 - средняя длина магнитного пути сердечника коглмутирующего дросселя. Затем включаются тиристоры 13, 4, 7, 3. Тиристор 13 выключается. Ток нагрузки проходит от зажима плюс источника через вторичную обмотку трансформатора 1, тиристор 13, нагрузку 15 и подмагничивающую обмотку дросселя 12 к зажиму минус источника. Основная и подмагничивающая обмотки в этот полупериод оказываются включеннЕз1ми встречно. Входной ток инвертора компенсируется выпрямленным током нагрузки. Конденсатор 10 снова перезаряжается и выключает тиристор 2. Рабочая точка смещается в точку Е (фиг. 2), а затем после коммутации возвращается в точку D. Время переключения дросселя 12 должно быть несколько больше времени выключения рабочих тиристоров 2 и 3. Благодаря действию подмагничивающей обмотки габаритные показатели дросселя 12 и конденсатора 10 получаются значительно меньше. Отпадает надобность в дополнительном источнике подмагничивающего тока с питающим трансформатором тока и сглаживающим дросселем, а также повышается надежность коммутации тиристоров в режиме сопряжения - импульсной коммутации . Предлагаемый преобразователь отличается Наличием коммутирующего или линейного дросселя с самоподмагничиванием (в отличие от известных дросселей с подмагничиванием от автономного источника). Это приводит, по крайней мере, к получению двух положительных эффектов (кроме упрощения и снижения массы) за счет исключения автономного источника: подмагничивающий ток дросселя автоматически поддерживается нужной величины, так как входной ток инвертора и ток нагрузки жестко связаны между собой -коэффициентом трансформации; избыточная энергия - следствие эффекта накопления энергии и коммутирующих реактивных элементов - не рассеивается, а передается в нагрузку. В первом случае повыиается надежность коммутации и исключается надобность в преднамеренном увеличении подмагничивающего тока с целью увеличения надежности коммутации тиристоров. Во втором случае уменьшаются потери и масса. Этими качествами не обладает преобразователь, в котором дроссель полмагничивается от автономного источника. Возможны (фиг. 1) варианты, которые отличаются исполнением выпрям