Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК H02M3/135 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам преобразования постоянного напря жения в постоянное другого уровня и предназначено для применения на злек роподвижном составе. Известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное более низкое напряжение 1, 2. Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является преобразователь, содержащий нескольк однофазных инвертирующих ячеек с обратными диодами, подключенными встре но-параллельно тиристорами, и комг-tyтирующими LC-контурами, параллельно которым подключены первичные обмотки трансформаторов, причем .выходные выводы преобразователяподключены параллельно входным выводам одной из ячеек 3 . Однако в известной схеме общий трансформатор с двумя первичными обмотками должен быть рассчитан по изо ляции на полное напряжение источника питания, что увеличивает его массу и габариты. Цель изобретения - уменыиениа массы и габаритов. Поставленная цель достигается тем что в преобразователе, обмотки траке форматоров соединзны между собой параллельно синфазными выводами. Кроме того, в каждом из указанных трансформаторов две вт:1ричные обмотки подключены параллальчо ко нторичныхи обt.iOTKSM двух смежнглх ячеек, На фиг. 1 приведена принципиальнг.п схема предлагаемого преобразователя; на фиг, 2 - диагра1Л. напряженки и токов Б схеме преобразователя) на фиг. 3 - принципиальная схема преобразователя, содержащего три инвертирующие ячейки, соединенные последовательно, Г1редложе -:ккй преобразователь (фиг.З.) имеет две кнвертирукздие кк со зстречко-параллельньгм соединекием управляемого и неуправляемого вегзтилей.Казкдая ячейка содержит тиристоры 1,2,неупрзвляемые вентили 3, 4,колебательный контур в виде дросселя 5 и конденсатор 6,трансформатор 7 и конденсаторы фипьтра 8,9,Импульсы тока управления для включения тиристоров обеих ячеек фйp o pyютcя общим генератором прямоугольных импульсов 10 Нагрузка 13 подключена параллель-, но входу одного из инверторов через контактор- 12 .Синфазные выводы вторич ныл обмоток трансформаторов 7 ячеек

соединены между собой параллельно.К ходам ячеек подключены резисторы 13, 4. .

В исходном состоянии импульсы тоа управления на тиристоры инвертируюих ячеек не поступают, нагрузка 1,1 тключена контактором 12 и напряжеие источника питания распределяется ежду обеими ячейками пропорционально сопротивлениям резисторов 13, 14. Соотношение между сопротивлениями резисторов 13, 14 выбирается равным тношению напряжений инверторов при номинальном режиме работы.

Как следует из диаграммы фиг. 2, на тиристоры 1 обоих инверторов поступают импульсы тока управленияi Включение тиристоров первой и второй ячеек преобразователя вызывает появление токов 1, i в цепи колебательных контутов коммутаци тока i первичных обмоток трансформаторов. При этом напряжения первичных обмоток трансформаторов U и Ug будут иметь величину равную напряжениям конденсаторов 8. При достаточно большой емкости конденсаторов напряжение ца первичных обмотках трансформаторов будет иметь форму, близкую к прямоугольной. При включении тиристоров 1 через них будет протекать ток синусоидальной формы. В момент времени t2 ток ig с тиристоров 1 переходит в цепь вентилей 3. С этого момента начинается процесс восстановления запирающих свойств тиристора. В момент времени t ток становится равным О, вентиль 3 включаются и на тиристорах восстанавливается прямое напряжение.

В момент времени t импульс тока управления 1,,поступает на тиристоры 2 абоих ячеек и процессы в схеме преобразователя повторяется.

Включение нагрузки 11 к входу инвертора контактором 12 вызывает появление нагрузочной составляющей тока в цепи первичных обмоток трансформаторов 7. При этом нагрузочная составляющая тока первичной обмотки трансформатора 7 первого инвертора будет иметь прямое направление по отнощению к проводимости тиристоров, а нагрузочная составляющая тока первичной обмотки трансформатора второй ячейки будет иметь обратное- направление. Это обстоятельство вызовет уйеличение анодного тока тиристоров гЙёрвой ячейки и уменьшение анодного тока тиристоров второй ячейки, В случае, когда нагрузкой преобразователя является двигатель независимого или смешанного возбуждения, возможен режим, при котором благодаря ЭДС двигателя напряжение на входе второй ячейки будет иметь величину, большую максимального значения первичной обмотки трансформатора. В этом случае

направление нагрузочной составляющей тока первичных обмоток трансформаторов 7 изменится на обратное и энергия от нагрузки будет передаваться в цепь источника питания. При этом, очевидно, нагрузочная составляющая тока будет вызывать увеличение анодного тока тиристоров второй ячейки и уменьшение анодного тока тиристоров первой ячейки. Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения обеспечивает передачу энергии в обоих направлениях и может работать к как в режиме потребления энергии, так и в режиме ее рекуперации.

Подключение нагрузки параллельно , входу одного из инверторов, включенных последовательно и зашунтированных кондденсаторами фильтра, обеспечивает уменьшение максимального значения напряжения на нагрузке и исключает необходимость введения дополнительного выпрямителя с фильтр-устройством в схему преобразователя. Такой преобразователь постоянного напряжения обладает свойством обратимости, позволрющим передавать энергию от нагрузки к источнику питания.

В случае, когда необходимо преобразовать постоянный ток более- высокого напряжения можно применить после.довательное соединение 3-х и более ячеек. При этом схема преобразователя будет иметь вид, приведенный на фиг.З Инверторные трансформаторы такого преобразователя имеют две вторичные обмотки. При этом, одна вторичная обмотка трансформатора соединена параллельно со вторичной обмоткой первой ячейки, а вторая - с третьей ячейкой.

Формула изобретения

и массы, вторичные -обмотки указанных трансформаторов соединены между собой параллельно синфазными выводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

6 КБ постоянного тока , Электрическая и тепловодная тяга , № 6, 1974.

h

;

п

п

г

f)

i

t

0U1.l