Многофазный импульсный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК H02M3/135 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания нереверсивных, электроприводов постоянного тока.

Известен многофазный тиристорный широтно-импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий параллельно соединенные тиристоры, аноды которых подключены к положительному полюсу источника питания, а катоды через первичные обмотки трансформаторовк конденсатору, подключенному другим выводом к отрицательному полюсу источника питания, к которому также подключены через обратные диоды точки соединения тиристоров и первичных обмоток трансформаторов. Вторичные обмотки упомянуты трансформаторов соединены последовательно между собой и одним выводом подключены к точке соединения первичных обмоток с конденсатором, а другим через нагрузку к отрицательному полюсу источника питания.

Установка разделительных трансформаторов в этом преобразсжателе позволяет уменьшить максимальные токи в ветвях и пульсации напряжения и тока в нагрузке.

Однако наличие этих трансформаторов с большой индуктивностью ; обусловливает большие габариты и вес преобразователя.

Известен также многофазный, тиристорный широтно-импульсный преобразователь, содержащий силовые и коммутирующие тиристоры, коммутирующие конденсаторы, двухобмоточные импульсные трансформаторы, основной и вспомогательной источники питания, нагрузку, шунтированную обратными диодами, и два других обратных диода. Вторичные обмотки импульсных .трансформаторов включены последовательно с основными силовыми тиристоррами и образуют две параллельные цепочки, шунтированные обратными диодами. Цепочки соединены последовательно с нагрузкой и подключены к основному источнику питания. Первичные обмотки

импульсных трансформаторов совместно с коммутирующими конденсаторами и коммутирующими тиристорами образуют две коммутирующие цени, подключенные к источнику питания этой цепи.

Достоинством этого преобразователя является увеличение частоты следования импульсов выходного напряжения, что приводит к уменьшению пульсаций тока нагрузки. Однако недостатком этого пре- образова.теля являются ь.ольшие потери в силовых и коммутационных цепях из-ва большого количества элементов, что приводит к снижению КПД преобразователя. Наиболее близким по технической суш- 15 ности и достигаемому эффекту к изобре- тению является многофазный тиристорный широтно-импульсный преобразователь содержащий параллельно-включенные ячейки, каждая из которых состоит из двух цепей одинарных или параллельно-соединенных силовых тиристоров и узла коммутации, содержащего два коммутирующих тиристора, коммутирующий конденсатор и два импульсных двухобмоточных трансформато- 5

ра. Силовые тиристоры подключены через нагрузку, шунтированную обратным диодом к отрицательному полюсу основного (общего для всех ячеек) источника питания.

Точка соединения катода первого и анода второго коммутирующих тиристоров подключена , в каждой ячейке, через коммутирующий конденсатор к средней точке вспомогательного источника питания. Первичная обмотка одного импульсного трансформатора включена анодом первого коммутирующего тиристора и положительным полюсом вспомогательного источника питанияе Первичная обмотка другого импульсного трансформатора включена между катодом второго коммутирующего тиристора и отрицательным полюсом вспомогательного источника питания. Вторичные обмотки трансформаторов подключены одним концом к анодам соответствующих силовых тиристоров, а другим - к положительному полюсу основного источника питания.

Досто гнством этого широтно-импульсного преобразователя является то, что он позволяет увеличить чистоту переключения силовых тиристоров для одной ячейки в два раза (для М ячеек -в 2М раз) и расширить диапазон регулирования.

Однако этому широтно-импульсному преобразователю присущи следующие недостатки:

а)относительная сложность устройства и неудовлетворительные вьсо-габарит ные показатели, обусловленные большим числом импульсных трансформаторов, большим количеством ви1ков в их обмотках

и большими размерами магнитопроводов;

б)значительное падение напряжения на обмотках имульсных трансформаторов и недостаточно высокий КПД, обусловленный большими потерями мощности в трансформаторах из-за подМагничивания магнитопроводов при переключении элементов преобразователя.

Целью изобретения является упроще20

го источников питания.

Схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Преобразователь содержит две параллельно включенные ячейки 1 и 2 (число ячеек может быть различным в зависимости от частоты следования выходных импульсов). Каждая из ячеек состоит из двух силовых тиристоров 3 и 4, подключенных катодами через нагрузку 5 к отрицательному полюсу основного источника 6 питания, а также из узла коммутации, который содержит два коммутирующих тиристора 7, 8, коммутирующий конденсатор 9, импульсный трансформатор с тремя обмотками 1О, 11, 12.

Точка соединения катода коммутирующего тиристора 7 и анода коммутирующего тиристора 8 в каждой из ячеек 1, 2 через конденсатор 9 подключена к средней точке вспомогательного ист оч- ника 13 питания. Обмотка 12 импульсного трансформатора подключена началом к аноду силового тиристора 4, а концом - к положительному полюсу источника 6 питания. Вторая обмотка 11 подключена началом к отрицательному полюсу источника 13 питания, а концом - к катоду коммутирующего тиристора 8. Конец третьей (дополнительной) обмотки 10 подключен к точке соединения анодов силового и коммуние устройства, уменьшение весо-габаритных показателей и повьпиение КПД. Это достигается тем, что в каждой ячейке аноды первого коммутирующего и второго силового тиристоров соедине- ны между собой в общую точку, к которой одним концом подкпкнена дополнительная обмотка импульсного трансформатора узла коммутации, к другому концу которой подключены положительные выводы для основного и вспомогательно-

тирующего тиристоров 3 и 7. Начало этой обмотки подключено к точке соединения псмюжительных полюсов источников 6 и 13 питания. Нагрузка 5 шунтирована обратным диодом 14.

Устройство работает следующим образом.

Силовые тиристоры проводят в следующей последовательности: тиристор 3 ячейки 1 - тиристор 3 ячейки 2 - тиристор 4 ячейки 1 - тиристор 4 ячейки 2 - тиристор 3 ячейки 1 и т. д.

Для гашения тиристора 3 соответствующей ячейки включается тиристор 7 узла коммутациии данной ячейки. Происходит колебательный перезаряд конденсатора 9 по цепи 9-13-10-7-9 и импульс напряжения на обмотке 1О гасит тиристор 3. Конденсатор 9 окажется заряжен плюсом на верхней, по схеме, обкладке. Сердечник трансформатора намагничивается при этой коммутации в одном направлении.

Для гашения тиристора 3 этой же ячейки включается тиристор 8. Вновь происходит колебательный перезаряд конденсатора 9 по цепи 9-8-11-13-9. Импульс напряжения обмотки 12 гасит тиристор 4. Конденсатор перезар5щится плюсом на нижней, по схеме, обкладке. Сердечник трансформатора перемагничивается в обратном направлении. Таким образом, в отличии от известного устроства, в предлагаемом устройстве отсутствует подмагничивание сердечника трансформатора, что позволяет улучшить его весо-габаритные показатели. Наличие дополнительной обмотки 1О позволяет

снизить общее число импульсных трансформаторов в устройстве.

5 Формула изобретения

Многофазный импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий Параллельно включенные ячейки, образованные . каждая двумя силовыми тиристорами, подключенными катодами через цепь нагрузки к отрицательному выводу для основного источника питания и узла коммутации, состоящего из коммутирующих тиристоров, точка соединения катода первого и анода второго которых через конденсатор подключена к выводу для средней точки вспомогательного источника питания, и импульсного трансформатора, одна обмотка которого включена между анодном первого силового тиристора и йоложительным выводом для основного источника питания, а другая - между катодом второго коммутирующего тиристора и отрицательным выводом для вспомогательного источника питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, уменьшения весо- габаритных показателей и повышения КПД, в каждой ячейке аноды первого коммутирующего и второго силового тиристоров соединены менсду собой в общую точку, к которой одним концом подключена дополнительная обмотка импульсного трансформатора узла коммутации, к . другому концу которой подключены положительные выводы дла исновного и вспомогательного источника питания.