Полупроводниковый конвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M3/315 

дросселе энергии при c6ptJCe нагрузки воз1рШ11№ ТСГбЭДйКпйтамия через неуправляемый выпрямитель. Данный конвертор может работать на фиксированной частоте и обеспечивать стабилизацию напряжения на нагрузке при изменении ее сопротивления ОТ номинального значения до бесконечности 2. При необходимости одновременной стабиЛи зйЦйи HanpJFiKfeHHH на нескольких нагрузках необходимо либо выполнение нескольких подобных конверторов, что связано с увеличением габаритов и массы источника, либо подключение каждой нагрузки через свой управляемый выпрямитель, что приво дй ; елйчёнию числа тиристоров и знаЧШеЛьному усложнению схемы управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей конвертора путем централизованной стабилизаци нескольких выходных напряжений конвертора, работающего на фиксированной частоте, при произвольном изменении- нагрузок. Для достижения поставленной цели полупроводниковый конвертор, состоящий из работающего на фиксированной частоте ти рЙсТорНбТО инвертора с коммутирующей резонансной последовательной ЬС-цепью, отделенной от нагрузки, и накопительным ин ДуКтивнйм элементом, цепи рекуперации избыточной энергий этотоэлемента и п полупроводниковых однополупериодных выпрямителей с емкостными фильтрами, 1:набжен тиристором, установленным в цепи рекуперации избыточной энергии накопительного .индуктивного элемента, управление которым осуществляет введенный формирователь импульсов, который через дополнительно включенные логический элемент И и пороговые устройства соединен с выходом одно полупериодных выпрямителей, которые выполняются неуправляемыми. При этом напряжение в цеп рекупераП,Ш прй открЬ1ТЫх: вентилях выпрямителей и запертом тиристоре, установленном в цепи рекуперации, больше, чем напряжение источника питания. Тиристорный инвертор может строиться по любой известной схеме, содержащей коммутирующую резонансную последовательную LC-цепь и накопительный индуктивный элемент, например дроссель (трансформатор), , и обеспечивающей на ШЮТение энергии в магнитном пОле Зтого дросселя (трансформатора) на интервале вре йёйй проводящего Состояния тиристора йНб ртера иее передачу в нагрузку на инте|Шалё непроводящего состояния тиристоров инвертора. Такое построение преобразователя позволяет при сбросе нагрузки либо Прй увёЛИченИИ напряжения источника пи танйя вШвращать в источник питания избыточную энергию из дросселя (трансформатора). На фиг. 1 изображена схема полупровод йЖЬёОг Конвертора для случая 3-х канального выхода; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип ее действия. Конвертор содержит тиристорный Инвертор 1 с коммутирующей резонансной последовательной LC-цепью и накопительный дроссель (трансформатор) 2, первичная обмотка 3 которого является составной частью тиристорного инвертора 1, и имеющего три вторичные обмотки 4-6 и обмотку 7 рекупераЦИи, которая через тиристор 8 подключена к источнику питания. Управление тиристором 8 осуществляет формирователь 9 импульсов, подключенный к выходу логического элемента 10 И, входы которого через пороговые устройства 11 -13 соединены с выходами однополупериодных неуправляемых выпрямителей 14-16, с емкостными фильтрами, к которым также подключаются нагрузки 17-:1Q. Выпрямители подключаются к соответствующим выводам вторичных обмоток 4-6 дросселя (трансформатор) 2. Числа витков вторичных обмоток 4-6 выбираются пропорциональными соответствующим стабилизируемым напряжениям. При работе устройства в режиме максимальной мощности нагрузок и минимального напряжения источника питания энергия, передаваемая инвертором 1 в дроссель (трансформатор) 2 за один цикл инвертирования, равна энергии, рассеиваемой на нагрузках за тот же интервал времени, т. е. необходимости в рекуперации энергии обратно в источник нет, вследствие чего тиристор 8, установленный в цепи рекуперации, не включается и принцип действия устройства не отличается, от известных преобразователей, исполь.зующих тиристорные инверторы, выполненные по той же схеме, что и инвертор 1. При сбросе нагрузки либо при возрастании напряжения источника питания порция энергии, передаваемая инвертором 1 в дроссель (трансформатор) 2 за один цикл инвертирования, оказь1вается ббльше, чем энергия, необходимая для поддержания стабильного напряжения на нагрузках за тот же интервал времени. Вследствие этого напряжения на емкостных фильтрах выпрямителей 14-16 нарастают быстрее и через некоторый промежуток времени оказываются равными верхним пороговым значениям, определяемым пороговыми устройствами 11 -13. При превыщении этого порогового значения пороговые устройства 11 - 13 вырабатывают командные сигналы, которые поступают на входы логического элемента 10 При наличии На всех входах логического элемента 10 командных сигналов на его выходе появляется сигнал, запускающий формирователь 9 импульсов, который включает тиристор 8. При этом напряжение на виток дросселя (трансформатора) 2 скачкообразно уменьшится и будет Определяться только напряжением источника питания и числом витков обмотки 7 рекуперации, вследствие чего вентили выпрямителей 14-16 закроются, а вся избыточная энергия через обмотку 7 рекуперации и тиристор 8 поступит обратно в источник. К началу следующего цикла инвертирования этот процесс заканчивается, вследствие чего все процессы в инверторе 1 происходят с неизменными начальными условиями. В случае неравномерного сброса нагрузок одной относительно другой происходит перераспределение передаваемых в нагрузки энергий в соответствии с изменениями нагрузок. Это происходит в результате того, что вентиль выпрямителя, нагрузка которого меньше уменьшилась, открывается раньше из-за большего спада напряжения на емкостном фильтре. Таким образом, предложенный преобразователь на каждом цикле переключения тиристоров инвертора 1 передает. в каждую из нагрузок только такую порцию энергии, которая в этот момент там необходима. На фиг. 2 изображены временные диаграммы., поясняющие принцип действия устройства в режиме сброса нагрузок. На первой изображено напряжение на 1 виток обмотки дросселя (трансформатор) U, на второй - выходное напряжение одного из выпрямителей, на третьей - ток через вентиль этого же выпрямителя, на четвертой - ток через тиристор 8 в цепи рекуперации и на пятой - напряжение на тиристоре в цепи рекуперации. На интервале времени to - i дроссель (трансформатор) 2 запасает энергию в магнитном поле, на интервале 11 - t г передает ее в нагрузки и емкостные фильтры выпрямителей, при этом напряжение на последних возрастает. В момент t г включается тиристор 8 в цепи рекуперации и дроссель (трансформатор) возвращает избыточную энергию обратно в источник. В момент tj включается тиристор инвертора 1 и весь процесс повторяется. Предлагаемый конвертор позволяет централизованно стабилизировать ряд выходных напряжений при фиксированной частоте инвертирования. При этом максимальные значения напряжений на тиристорах инвертора 1 так же, как и скорость нарастания прямого тока - и прямого напряжения - на этих тиристорах, не зависят от тока нагрузки. Фиксирование частоты инвертирования приводят к уменьшению спектра излучаемых конвертором частот, т. е. позволяет упростить устройства подавления помех, создаваемых конвертором, а также уменьшает акустические шумы, так как частота инвертирования выбирается максимально возможной для данного типа инвертора 1. Выполнение выпрямителей неуправляемыми позволяет повысить КПД устройства при низковольтном, т. е. сильноточном, выходе конвертора, за счет разности уровней токов, протекающих в нагрузочной и рекуперационной обмотках, и разности падений напряжений на управляемом и неуправляемом диодах. При высоковольтном выходе выполнение выпрямителей неуправляемыми позволяет избежать установки большого количества тиристоров последовательно и, как следствие того, большой сложности схемы управления этими тиристорами. Формула изобретения Полупроводниковый конвертор, состоящий из работающего на фиксированной частоте тиристорного инвертора с коммутирующей резонансной последовательной LC-цепью, отделенной от нагрузки, и накопительным индуктивным элементом, цепи рекуперации избыточной энергии этого элемента и п полупроводниковых однополупериодных выпрямителей с емкостными фильтрами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем централизованной стабилизации выходных напряжений при произвольном изменении нагрузок, он снабжен тиристором, включенным в цепь рекуперации избыточной энергии индуктивного элемента, причем цепь управления тиристора подключена к введенному формирователю импульсов, который через дополнительно введенные логический элемент И и пороговые элементы соединен с выходами однополупериодных выпрямителей, выполненных неуправляемыми. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 50-39808, серия 4. 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 1910547/07, 28.04.73.