Преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1980 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к области пр& образования энергии переменного тока в постоянный и может найти применение в схемах электропривода. Известны преобразователи переменного тока в постоянный l и 2 . .Недостатками одного из них являются большие пульсации выходного тока и низкий КПД, а другого - низкий диапазон регулиробания. Известен также преобразователь пер&менного тока в постоянный, содержаищй трехфазный мостовой вьтрямитёдь, диагонали переменного тока которого подключены к фазным входным зажимам, а общие точки катодной и анодной групп вектилей через управляемые ключи - к каж- двму вькодному зажиму {.З . Недостатком извес ного преобразователя являются ппо.хие энергетические характеристики при глубоком регулировании Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик. Поставленная цель достигается тем, . что преобразователь снабжен двумя дополнительными управляемыми ключами, которые включены последовательно между выходйьши зажимами, а их общая точка соединена с нулевым входным зажимом. На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема управляемого выпрямителя с искусственней коммутацией на фиг, 2 - эпюры токов и напряжений основных элклентов при регулировании и реверсировании выходного напряжения. Управляемый вьшрямитель с принуди- тельной коммутацией содержит диоды 1-6, стабилитрон 7 и 8, резисторы 9 и 1О, шесть .полупроводниковык ключей 11-16, например транзисторных, и нагрузку17, например обмотку йкоря двигателя постоянного тсжа. Диоды 1-3 образуют первый нулевой выпрямитель, выходом которого являются общая точка 18 соединения диодов и вывод 19, а диоды 4-6 образуют второй нулевой выпрямитель, выхо 7 3 74 дом которого ЯВП5ПОТСЯ нулевой вьюод 19 JI общая точка 20 соединения диодов. Аноды диодов совместно с катодами диодов 4-6 подключены попарно к -сети переменного тока. Два нулевых вып грямитвля на диодах 1-3 и 4-6 образуют мостовой эыпрямитепь, выходом которого являются точки 18 и 20, к которьгм подштрчена цепочка из последовательно соединенных диода, стабилитрона 7 и резистора 9. Первый выхопной зажим 21 нерез ключ 11 подключен к точке 18, через ключ 12 - к точке 20, а через Ключ 13к нулевому выводу 19. Второй вькоплой зажим S2 через ключ 14 подключен к. нулевому выводу 19, через ключ 15 - к точке 18, а через ключ 16 - к точке 20. К выхЬдным зажимам подключена нагрузка - якорь 17 двигателя постоянного тока, шунтированныйцёпочкой из noiOTefloвательно соединенных стабилитрона 8 и резистора 10. РабОта предлагаемого выпрямителя . осуществляется следующим образом (см. фиг. 2, где номера графиков соответствуют позициям элементов выпрямителя на схеме). В зависимости от относительной величины управляющего сигнала U работу предйагаемого выпрямителя можно условно разделить на два этапа с двумя зонами регулирования вьо:одного напряжения: первая зона при0 и(6 0,5 и вторая зона при 0,5 U 61.; . При работе в первой зоне и положительном управляющем сигнале (йнтёрбай ) ключи 12 и 15-разомкнуты, а ключи 11, 13 и 14, 16 переклютаются в противофазе с относительной йроШГжит&льностью замкнутого состояния ключей 11 и 16, пропорциональной величине управляющего сигнала иJ,(фиг. 2). При этом ключи 1 и 13 работают поочередно с ключами 14 и 16, подключая к нагруз1ке то первый, то второй нулевой выпрямители. При замкнутых ключах 11 и 14 и разомкнутак клю чах 13 и 16 (интервал tj - t ) к выХбднь1М зажимам 21 и 22 первый нулевой выпрямитель 1-3 и под действием выпрямленного фазного напр жения на его выходах 18 и 19 токте чет по цепи 1,2,3-18-21-22-17-14-191,2,3 в нагрузку 17. При замкнутых ключах 13 и 16 и разомкнутых ключах И и 14 (интервал tj, 4 ) к выходным за7КИмам 21 и 22 подключен второй нулевсй Быпрямиталь 4-6 и под действием выпрямленного фазного напряжения на его выходах 19 и 20 ток течет по цепи 4,5, 6-19-13-21-17-22-16-20-4,5,6 в наг рузку 17. При разомкнутых ключах 11 и 16 и замкнутых ключах 13 и 14 (интер5 валы 4 S первьй и второй нулевой выпрямители отключены от входных зажимов 21 к 22 к напряжение, прикладьшаемое к нагрузке, равно нулю, Ток нагрузки гфи этом замьжается либо 10 по цепи 17-22-14-13-21-17 под деиствиемэнергикнакопленнойвиндуктивностинагрузки, либо по цепи 17-21-13-14-2217 под действием ЭДС вращения нагрузки. Далее процессы повторяются до мен15 мента реверса напряжения, который в предлагаемом выпрямителе совершается практически без задержки. При работе в первой зоне и отрицательном управляющем сигнал-е (интервал 20 .{.,- 112 ) ключи 11 и 16 разомкщгты, а ключи 12,13 и 14,15 переключаются в противофазе с относительной продолжитапьностью замкнутого состояния ключей 12 и 15, пропорииональной величине уп25 равдяющего сигнала Uv (фиг. 2). При этом ключи 12, 13 и 14, 15 работают поочередно, подключая ч нагрузке то первый, то второй нулевой выпрямители. При замкнутых ключах 13 и 15 и разомкнутых ключах 12 и 14 (интервал 17-to ) . к выходным зажимам 21 и 22 подключен первьШ нулевой выпрямитель 1-3 и под действием выпрямленного фазного напряжения на его выходах 18 и 19 ток 35 течет до депн 1,2,3-18-15-22-17-21-, 13-19-1,2,3 в нагрузку 17. При разомкнутьпс ключах 13 и 15 и замкнутых 12 и 14 (интервал t, -t,p) к ebW ходным ёажимам 21 и 22 пойкйючен. вто40 . рой нулевой выпрямитель 4-6 и под действием выпрямленного фазного- напряжения на еговыходах 19 и 20 ток течет поце пи 4,5,6-19-14-22-17-;21-20-4,5,6 в нагрузку 17, При разомкнутых ключах 12 45 и 15 и aaMKtiyTbix,ключах 13 и 14 (интервалы±2 -t tio-t,, ) первый и втррой нулевые выпрямители отключены от выходнык зажимов 21 и 22 и напряжеше, приклад1ьюаемое к назгрузке, равно 50 нулю. Ток нагрузки при этом ;замыкаегся по цепи 17-22-14-13-21-17 аналогичда току в интервалах i -15, Далее процессы повторяются до момента, 1,2 /после чего выпрямитель начинает 55 работать во второй зоне, При работе во второй зоне и положительном управляющем сигнале (интервал 1-17 ) ключи 12 и 15 разомкнуты. 57 |а1слючи 11 и 13, 14 и 16 переключают ся в противофазе с относительной продол жительностью замкнутого состояния кл очей 11 и 16, пропорциональной величине управляющего сигнала Vj (фиг. 2). Ключи 13 и 11 работают в этом случае так , как и в первой зоне, поочередно с кл чами 14 и 16, но при этом ключи 11 и 16 замыкаются с перекрытиями, обеспечивая подключение к нагрузке то первого то первого и второго одновременно, то второго, то снова первого и второго нул& вых выпрямителей и т.д. При замкнутых ключах 11 и 14 и .разомкнутых ключах ,,, 13 и 16 (интервал 11;5 - t j ) к выходнь1М зажимам 21 и 22 подключен первы нулевой выпрямитель 1-3 и под действием выпрямленного фазного, напряжения на его выходах 18 и 19 ток течет по цепи 1,2,3-18-11-21-17-22-14-19-1,2,3 в нагрузку 17. При замкнутьк ключах 11 и 16 и разомкнутых ключах 13 и 14 (интервал i. ) выходным зажимам 21 и 22 подключены одновременно первый 1-3 и второй 4-6 нулевые выпрямители, образующие мостовой вьгарямитель. При этом под действием выпрямленного линейного напряжения на его выходах 18 и 20 ток течет по цепи 1,2,318-11-21-17-22-16-20-4,5,6. При замкнутых ключах 13 .и 16 и разомкнутых ключах 11 и 14 (интервалЬ с 116 ) к вьгходным зажимам подключен второй нулевой выпрямитель 4-6, и под действием выпрямленного фазного напряжения на .его выходах 19 и 20 ток течет по цепи 4,5,6-10-13-21-17-22-16-26-4,5,6 в нагрузку 17. Далее процессы повторяются до момента реверса t |-j . . При работе во второй зоне и ртрица-, тельном управляющем сигнале (интервал t IY - t 2 2 ключи 11 и 16 разомкнуты, а ключи 12 и 13, 14 и 15 переключаются в противофазе с относительной продол .житёльностью .замкнутого состояния ктгючей 1 к 15, пропорциональной величине управляющего сигнала 1 (фиг, 2.). При этом ключи 12,13 и 14,15 работают Поочередно, причем ключи 12 и 15 замыкаются с перекрытиями, подключ&я к нагрузке то первый и второй одНовреме но, то второй, то снова одновременно нервьй и второй нулевые выпрямители и Т.Д, При замкнутых ключах 13 и 15 и разомкнутых ключах 12 и 14 (интервал { 18 - t |о ) к вьгходным зажимам 21 и 22 подключен первьй нудевой вьшрямигапь 1-3 и под действием выпрямленного 36 |фе 13НОГО напряжения на его выходах 18 и 19 ток течет по цепи 1,2,3-18-15г-2217-21-13-19-1,2,3 в нагрузку l7. Гфн замкнутых ключах 12 и 15 и разомкнутых, ключах 13 и 14 (интервал(9 t2o) к выходным Зажимам 21 и 22 подключены одновременно первый 1-3 и второй 4-6 нулевые выпрямители, образующие мостовой вьтрямитеяь, под действием вь прямленного линейного напряжения на его выходах 18 и 20 ток течет по цепи 1,2, 3-18-15-22-17-22-12-20-4,5,6 в наг рузку 17. При замкнутых ключах 12 и 14 и разомкнутых ключах. 13 и 15 ( -.. --, тервал t2o- 21 ) выходным зажимам 21 и 22 подключен второй нулевой вьш рямитель 4- 6 и под действием выпрял ленного фазного напряжения на его вь ходах 19 и 20 ток Течет по цепи 4,5,619-22-14 17-21-12-20-4,5,6 в нагрузку 17. , Установка дополнительных ключей 13 и 14 позволяет во время работы в первой и второй зонах при положительном и отринательном управляющих сигналах поочередно подключать нулевые выпрямители к нагрузке. При этом на аходе нулевых вьшрямителей ток нагрузки в каждой фазе имеет форму импульса, симметричного относительно амплитуды фазного напряжения, что обеспечивает в цепи переме ного тока отсутствие постоянной составляющей и сдвига по фазе между фазным Haitряжением и первой гармонической составляющей тока нагрузки. Установка дополнительных ключей 13 и 14 и И.Х замкнутое состояние в интервалы пауз обеспечивают при работе в первой зоне двустороннее протеканиетока в нагрузке, т.е. непрерывць1Й ток к нагрузке, и лучщие механические характеристики. Формула изобретения -. . Прёо8рай6вате.ль переменного тока в. постоянный, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель, диагч5нали переменного Тока которого подключены к фазным вхЬдкым зажимам, а обише точки катодной и анодной групп вентилей через управляемые ключи - к каждому выходному зажиму, О т л и .4-а ю iii и и с я тем, что, с целью улучшения знёргетичкгких показате пей, он снабжен двумя дополнительными управляемь1МИ ключами, которые включены посл.едоватвльно между выходными зажимами, а их общая точка соединена с нулевым аходным зажимом.

Источшоси информации принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР W 243017, JOI. 21с 59/10, 1969.

2.Японский патент № 13043, кл. 56 01, 1969.

3.Следящие приводьи Под ред.

Б, К. Чемоданова. М., Энергия, 1976,