Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/12 

сатор, а последовательно - подключенные к каждому его выводу два тирйстбрных ключа с L С-коммутацией причем один ключ свободным выводом соединен с положительным выводом тиристорного моста, и выпрямительные диоды з .

Недостатком известного устройства является большая установленнаямощность коммутирующего конденсатора,

Цель изобретения - уменьшение установленной мощности коммутирующеГОкбнйенсй бра и тем самым улучшение энергетических показателей -преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что два вьшрямительных диода образуют с упомянутыми ключами мостовой

выпрямительV в дйагональ переменного тока которого включен коммутируквдий конденсатор, а отрицательный вывод соединен с нулевым выводом питающей сети.

На фиг, 1 приведена принципиа1Льная схема устройства/ на фиг. 2 диаграммы напряжений и TOKDB.

На схеме (фиг.1) к трехфазНбйу мостовому тиристорному преобразова елю, выпсэлненному на тиристорах 1-6, подключена нагрузка 7, Между Нулевым проводом сети, питающей преобразователь , и плюсовым выводом нагрузки включен мост, содержащий два диода 8 и 9 и два тиристорных ключа 10 и 11 1С,-коммутацией. В

ййаТонаПЪ пёременного тока моста включен однополярный (фильтровый) конденс атор 12.

На фиг. 1 приведена только схема плюча 10, Схема 11 аналогична. Ключ представляет собой типовую схему LC-коммутации и содержит тиристор 13 с обратным диодом 14, вспомогательный тиристор 15 с обратным диодом 16 и коммутирующие конденсатор 17 и дроссель 18, Параллельно конденсатору 12 подключен вспомогательный маломощный источник 19, необходимый для первоначального заряда конденсатора до напряжения болёшехО, чем амплитуда; фазного напряжения преобразователя, а параллельно диоду 16 вйлючёно маЯОйощное высокоомное сопротивление 20, обеспечивающее в исходном состоянии схемы заряд конёнсатора 17 плюсом из нижней обклаДкн через защитные 1С-цеПИ и сЬйротивЛения утечки силовых вентией преобразователя.

Схема работает следующим образрм, Пус-гь В момент врейейи, предшес -; ующей коммутации, проводят ток фазы и 2 сети (показано на фиг.1 плошными стрелками).

В момент tQ (см.фиг.2) требуетя скоммутировать ток i/j. фазы 2 в фазу 3. В этом случае отпиают ключи ib и liV для чёго :® ают тиристор 13 и соответствующий

тиристор в ключе 11. Конденсатор 17 резонансно перезаряжается. Конденсатор 12 через тиристоры ключей оказывается подключенным параллельно фазе 2. Поскольку в период времени, предшествующий коммутации, конденсатор 12 заряжен через диоды 8 и 9 и маломощный исто.чник 19 до напряжения, большего, чем амплитуда фазного напряжения, замыкание ключей 10 и 11 вызывает переход тока из фазы 2 в.цепь конденсатора 12. К моменту времени t (см. фиг.2) ток i из фазы 2 полностью переходит в конденсатор 12, а напряжение на конденсаторе уменьшается.

С момента t, до момента t ток нагрузки Jd идет через фазу 1 и конденсатор 12, а тиристор 5 фазы 2 (в катодной группе силового моста) восстанавливает свои запирающие свойства. В момент t подают команду на размыкание ключей 10 и 11, для чего отпирают тиристор 15 и соответствующий тиристор в ключе 11. Резонансным перезарядом конденсатора 17 по цепи: верхняя обкладка - дроссель 18 диод 14.- тиристор 15 - нижняя обкладка запирается тиристор 13 (в ключе 11 процесс идентичен). Тиристорь 13 и 15 в ключе выбираются с

малым временем восстановле.ния запирающих, свойств (например, типа Т4), поэтому процесс запирания ключей пренебрежно мал по сравнению с временем к6 1мутации тока из фазы 2 в : конденсатор 12. Соответственно мала и емкость конденсатора 17.

С момента tj, размыкания ключей 10 и 11 ток в конденсаторе 12 продолжает протекать уже через диоды 8 и 9 под действием ЭДС самоиндукции нагрузки (предполагается, что нагрузка 7 обладает достаТочно большой

йндуктивностьй, если нагрузкой является якорь мотора постоянного тока). Конденсатор 12 снова подзаряЖаёТся, как. его напряжение теперь направлено встречн-о протекающему току, ток в нем убывает и переходит в фазу 13. К MOivieif Ty tn ток ia В фазе 3 возрастает до тока нЖгруэгЙ Т а {Шй15й: ШЙё кондёнса;тора 12 достигает ( если пренебречь активными потерями) первоначальной величины. Коммутация Закончени. Та- КИМ образом, вспомогательный маломощный источник 19 нужёй лишь дл1ч: запуска схемы и компенсации активных потерь при работе преобразователя с маййм током нгагрузКи

Напряжение на конденсато)е 12 ОДйонолярйОе, а величина пульсаций определяется ёйкОсТью конденсатора и может б1ать ограничена .на любом требуемом уровне, поэтому в .качестве конденсатора 1 могут быть йспол1.зОв-айыкомпактные фильтровые конденсаторы,

Коммутирующие конденсаторы 17 ключей перезаряжаются по замкнутому контуру через обратные диоды 14 и 16, что обеспечивает независимость времени их перезаряда от тока нагрузки (время перезаряда определяется лишь параметрами L и С в контуре).В то же время длительность .процесса перезаряда конденсаторов 1 должна быть лишь такой, чтобы обеспечить запирание тиристоров 13, и н зависит от параметров силовых тириторов .

В интервале времени напряжение конденсатора 12 складывается с выпpя /meнным напряжением, а в интервале вычитается из него. Поскольку (если пренебречь временем запирания тиристоров) интервалы to-tr и практически равны, интеграл коммутационного напряжения на нагрузке равен нулю, т.е. коммутация конденсатора 12 также не оказывает влияния на выпрямленное напряжение.

Независимость параметров Lf в ключах от времени восстановления силовых тиристоров позволяет устанавливать в ключах малые емкости и индуктивности.

Если.устройство искусственной коммутации аналогично предложенному включить дополнительно между нулевым проводом сети и минусовым зажимом нагрузки, то обе группы вентилей силового моста будут работать с искусственной коммутацией и преобразователь сможет генерировать в сеть реактивную мощность, т.е. станет компенсационным.

В предложенном тйристорномпреобразователе в отличие от иэвестньЕХ. многофазных мостовых преобразователей исключено влияние тока нагрузки на время перезаряда коммутирующих конденсаторов, а также обеспечена

независимость параметров коммутирующего контура от времени восстановления запирающих свойств силовых тиристоров (как в схеме известного) при одновременном уменьшении установленной мощности и габаритов коммутирующего кснденсатора.

Формула изобретения

o

Преобразователь переменного напряжения . в постоянное, содержавши трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, диагонали переменного тока которого подключены к входным

5 выводам, а диагональ постоянного тока соединена с вывходными выводами, дополнительный источник постоянного тока, параллельно которому включен коммутирующий конденсатор, а после0довательно подключенные к каждому его выводу два тиристорных ключа с LC-коммутацией, причем один ключ свободным выводом соединен с положительным выводом тиристорного моста, и выпрямительные диоды, отли5чающийся тем, что, с целью улучшения, энергетических показателей, два выпрямительных диода обра-, зуют с упомянутыми ключами мостовой выпрямитель, в диагональ переменно0го тока которого включен коммутирующий конденсатор, а отрицательный вывод соединен,с нулевым выводом питающей сети.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

l.Murz Qunter. Dve 5сЪс« 1ип 5, ilire S.-igenschp it ten und ihre Anwendund in der Le stug&eE.ektroniic, E.T,l.

2. Патент lil Si31P7

0

КЛ. H 02 13/24, 1973. .

3. Авторское свидетельство СССР № 519832, КЛ, H 02 М 7/08, 1976.