Управляемый выпрямитель с искусственной коммутацией Советский патент 1979 года по МПК H02M7/12 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ

I

Изобретение относится к области преобра зовательной техники, а точнее к управляемым полупроводниковым выпрямителям с искусственной коммутацией и может быть использовано для преобразования переменного напряжения в постоянное регулируемой величины.

Известны управляемые вьшрямители, в которых выключение силовых тиристоров произвойится путем подключения параллельно выключаемым тиристором цепочки, состоящей из предварительно заряженного конденсатора и дросселя 1 .

Известны также преобразователи и управляемые выпрямители с двумя тиристорами и двумя диодами, собранными по мостовой схеме так, что два последовательно включ нных диода образуют буферный контур для цепи постоянного тока, а параллельно каждом силовому тиристору подключен блок искусственной коммутации, содержащий последовательно соединенные конденсатор и пару встречно параллельно включенных вентилей, один из которых яв71яется зарядным, а другот коммутирующим 2.

Указанные схемы выпрямителей обладают рядом положительных качеств, таких как высокая коммутационная надежность, контролируемая величина напряжения на коммутирующем конденсаторе и другими. Недоетаток известнь1х схем связан с низким использова нием установленной мощности полупроводниковых вент1шей, так как коммутирующие тиристоры работают в имт1 льсном реясиме с частотой переключения, равной частоте напряжения питающей сети.

Прототипом изобретения является управляемый выпрямитель с искусственной коммутацией, содержащий два силовых диода и два силовых тиристора, включе1шых по мостовой схеме, и блок искусственной коммутации, состоящий из коммутирующего тиристора и двух цепочек, каждая из которых включена параллельно соответствующему тиристору и состоит из последовательно соединенных конденсатора и зарядного вентиля.

Целью изобретения является повышение технико-зкономических показателей, а также упрощение выпрямителя. Эта цель достигается тем, что в управляемом выпрямителе с искусственной коммутацией коммутирующий тиристор включен в прямом направлении между общими точками соединения указаннь х цепочек. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого вьптрямителя. Выпрямитель содержит силовые диоды 1, 2 и тиристоры 3, 4, собранные по мостовой схеме. В однуиз диагоналей моста включена вторичная обмотка трансформатора 5, а в другую - нагрузка 6. Параллельно тиристорам 3 и 4 подключены две цепочки, образованные . последовательно соединенными зарядным венти лем 7 и конденсатором 8 и зарядным вентилем 9 и конденсатором 10. К общим точкам указанных цепочек подключен коммутирующий тиристор 11. Выпрямитель работает следующим образом. Пусть в некоторый момент времени напряжекие на вторичной обмотке трансформатора 5 имеет полярность, указанную на чертеже. Ток к нагрузке проводят вентили 2 и 3. Конденсаторы 8 и 10 заряжены.с указанной на чертеже полярностью,для включения тиристора J пода-ют управляющий импульс на коммутирующий тиристор 11. При включении тиристора 11 конденсаторы 8 и 10 соединяются последовательно и к выходу выпрямителя прикладывает ся напряжение, равное сумме напряжений на каждом Из конденсаторов и противоположное по знаку напряжению на обмотке трансформатора 5. Вследствие этого ток нагрузки начинает замыкаться по цепи: конденсатор 10, тиристор И, конденсатор 8, нагрузка 6. По цепи: диод 2, обмотка трансформатора 5, вентиль 9, тиристор 11, конденсатор 10, нагрузка 6 продолжает протекать ток вторичной обмотки трансформатора. При открытом вентиле 9 к тиристору 3 прикладывается обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 8, в результате чего тиристор 3 обесточивается и выключается. После перезаряда ковденсатора 8 до напряжения, равного текущему значению на обмотке трансформатора и обратного полярности, указанной на чертеже, тиристор 11 включается, ток нагрузки начинает протекать через диоды 1 и 2, а напряжение на конденсаторе 10 фиксируется на уровне, равном значению напряжения на вторичной обмотке транс форматора в момент коммутации. В следующи полупериод времени напряжение навторичной обмотке трансформатора изменяет знак на про тивоположный, при этом открываются вентили 1 и 7. и происходит перезаряд конденсатора 8 Ток нагрузки продолжает протекать через диоды 1 и 2. После открытия тиристора 4 к нагрузке прикладывается напряжение вторичНОЙ обмотки трансформатора, и схема работает в обычном выпрямительном режиме. Включением тиристора 11 начинается процесс коммутации, протекание которого аналогично описанному выше. После включения тиристора 4 и схемы полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора схема возвращается в исходное состояние, показанное на чертеже. В качестве зарядных вентилей могут быть использованы тиристоры, при зтом моменты их включения должны быть согласованы с полярностью напряжения на обмотке трансформатора и моментами включения тиристора 11. Для ограничения скорости нарастания тока в контуре коммутации последовательно с зарядными вентилями могут быть включены токоограничивающие дроссели, В данной схеме выпрямителя в процессе включения силового тиристора одновременно используется энергия, накопленная в двух конденсаторах, что способствует повьхщению коммутационной устойчивости блока искусственной коммутации. Кроме того, в послекоммутационный момент времени один из конденсаторов ьшол1мет роль накопительного и поглощает энергию,запасенную в индуктивностях источника питания. Таким образом, технико-.экономическая эффективность предлагаемого изобретения определяется повышением коммутационной устойчивости выпрямителя, упрощением его схемы, улучщенным использованием мощности. установленного оборудования, что позволяет в целом сократить количество полупроводниковых приборов на 10-15%. ЧФсрмула изооретения .Управляемый выпрямитель с искусственной коммутацией, содержащий два силовых диода и два силовых тиристора, включенных по мостовой схеме, и блок искусственной коммутации, состоящий из коммутирующего тиристора и двух цепочек, каждая из которых включена параллельно соответствующему тиристору и состоит из последовательно соединенных конденсатора и зарядного вентиля, отличающийся тем, что, с целью повыщения технико-экономических показателей и упрощения, коммутирующий тиристор включен в прямом направлении между общими точками соединения указанньк цепочек. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Karl-rHeiz Bezold LoscJibare, einphasige Stromrichter mit Sektorsteiierung fur die Speisung von MischStrommotoren ELBahnen, 45 (1974), H.12, S. 281-286. 2,Крайцберг M. И. и др. Импульсные методы регулирования цепей постоянного тока с помощью тиристоров. М.,Энергия,1969,0.88.