Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/155 

1

Изобретение относится к тирйс торным преобразователям переменного напряжения в постоянное, генёрируйщим реактивную мощность в питающую сеть, и предназначено для использО- 5 вания, например, в компенсированном электроприводе постоянного тока.боль-. . шой мощности.

В известном преобразователе переменного напряжения с искусствёйнОй ,10 ;коммутацией перевод тока из предыдущей .фазы сети в последующую осущ 6 ствляется с помощью коммутируйтеШ кЪнденсатора, напряже1ние на котором значительно превышает ЭДС комму- 15 тируемых фаз. Перенапряжения при , коммутации, при к л адЫва6мйе элементам преобразователя и к сети, приводит к увеличению габаритов преобразователя, так как требуют 20 последоЬательного , сО(единенйя тиристоров и установки дополнительной конденсаторной батареи фильтра для устранения вредного влияний перенапряжений на других потребителей 1. 25

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь переменного напряжения в постоянное с двухступенчатой искусг ственной коммутацией,содержащей Груп-30

.пу силоЪьк тиристоров, катоды которых соединены зв Общуй точку , конденсатор фильтра, первый вывод которого связан с анодами силовых тйрис оров через диоды, а Второй- через тиристоры,и

кЬм1мутИруЪщий узел 2.

Недостатком такого преобразователя является большая емкость конденсатора фильтра, -что приводит к увеличению массы и габаритов преобразователя. ;

-Цель изобретения - улучшение масООгабаритных показателей преобразователя. .

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в .постоянное , содержащем группу силовых тиристоров, катодыкоторых Объединены, фильтровой конденсатор, выводы которого связаны, каждый, с анодами силовых тиристоров через коммутирующие тиристоры, и коммутирующий узел, последний содержит полностью управляемый вентиль и коммутирующий конденсатор, включенные последовательно между первым выводом фильтровбгокондёнеаТаегаи общей точкой силовых тиристоров, и уравнительный дроссель, средний вывод обмотки которрго соединен с общей точкой снеговых тиристоров, крайние выводы соединены с первым выводом фильтрового конденсатора через полностью управляемые вентили, а со вторнам - через тиристо Уравнительный дроссель может быть снабжен дополнительной обмоткой, свя эанной через выпрямитель с фильтровы конденсатором, На фиг.1 приведена схема.преобраз вателя на фиг. 2 --временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь содержит группу силовых тиристоров 1,2 и 3, ка тоды которых объединены в общую точку,конденсатор 4 фильтра, коммутиругацие тиристоры 5-10, коммутирующий узел, состоящий из KOMfviy THpyiouero конденсатора Ц ,и полностью управляемого вентиля 12, уравнительный дроссель 13, крайние выводы обмотки которого свя заны с выводами конденсатора 4 чере полностью управляемые вентили 14 и 15 и тиристоры 16 и 17. уравнительный дроссель имеет дополнительную обмотку 18, связанную с конденсаторо 4 через выпрямитель 19. Рассмотрим работу преобразовател на примере коммутации тока двух фаз А и В при максимальных значениях выпрямленного тока и ЭДС в контуре .коммутации. На фиг. 2 представлены графики изменения в процессе коммутации напряжения DC. и тока ко денсатора 4, напряжения 1) конденс тора 11, тока ф2 выключаемой фазы В, напряжения Up и тока ip дросс ля 13. В исходном состоянии (до начала коммутации) весь выпрямленный ток .lo проходит через Фазу А и силовой тиристор 1.Конденсатор 4 заряжен до напряжения 0 , а конденсатор 11 до напряжения с полярностью, показанной на фиг. 1 (зарядные исто ники не показаны). Коммутацию тока фазы А в фазу В начинают отпиранием коммутирующих тиристоров 5 и 9 и полностью упра.-вляемого вентиля 12. Под действием напряжения конденсатора 11 ток из цепи тиристора 1 переходит в цепь коммутирующего тиристора 5, вентиля 12 и конденсатора 11. После восстановления запирающих свойств тиристо ра 1 (в момент времени 1) отпирают вентили 14 и 15 и.запирают вентиль 12. Выпрямленный ток при этом поров ну распределяется между параллельно включенными обмотками дросселя 13. Конденсатор 4 включен между крммути руквдими фазами через отпертые тирис торы 5 и 9.Под действием коммутирую щей ЭДС, равной превышению напряжения конденсатора 4 над ЭДС,кйммутируемых фаз, происходит переход перв четверти выпрямленного тока из фазы А в фазу В (первая ступень коммутации - интервал 0-2). После увеличения тока в фазе Вив конденсаторе 4 до величины, равной четверти выпрямленного тока, переключают полуобмотку дросселя к фазе В, длячего отпирают тиристор 16 и -запирают вентиль 15 (момент времени 2), Ток в каждой полуобмотке дросселя 13 остается при этом неизменным и равным половине выпрямленного тока 0,5 Id ,причем ток переключенной полуобмотки СОСТОИТ из двух составляющих - тока фазы В и тока 0,51с1-г,ф2 фазы А, который проходит в полуобмотку через конденсатор 4.Таким образом, направление тока в конденсаторе изменяется и напряжение на нем начинает увеличиваться. Под действием нарастающей коммутирующей ЭДС ток фазы В продолжает увеличиваться, замещая в переключенной полуобмотке остаток тока фазы А, протекающий через конденсатор (вторая ступень коммутации - интервал 2-3) . В момент времени 3 ток фазы В увеличивается до значения 0,5Тс1 , напряжение конденсатора 4 достигает максиjviyMa, а ток в нем становится равным нулю. Б интервале 3-4 (третья ступень коммутации) под действием коммутирующей ЭДС ток фазы В ф2 продолжает нарастать от значения 0,5 id до 0,75 Id , а в конденсаторе 4 от О до 0,25 Id .Часть тока фазы В, протекающая через конденсатор 4, замещает соответствующую часть тока фазы в другой полуобмотке уравнительного дросселя 13. В момент 4, когда ток в конденсаторе 4 станет равным О,25 Id ,отпирают тиристоры 17 и 2 и запирают вентиль 14. Оставшаясяв фазе А часть выпрямленного тока, равная в момент времени 4 0,25 Id , переходит из отключенной цепи вентиля 14 в цепь конденсатора 4 к тиристора 17. Направление тока в конденсаторе 4 вновь изменяется, а напряженке на нем начинает нарастать. В интервале времени 4-5 под действием нарастающей коммутируклцей ЭДС происходит коммутация оставшейся четверти выпрямленного тока. Одновременно ток из цепи тиристора 9 и параллельно включенных через тиристоры 16 и 17 полуобмоток дросселя 13 под действием падения напряжения на этих элементах переходит в силовой тиристор 2. В интервале 2-4 напряжение на конденсаторе 4 через отпертые вентили 14 и 1б приложено к дросселю. Индуктивность дросселя выбирают дост&точно большой для того, чтобы ток намагничивания был мал. После запирания тиристоров 16 и 17 в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, для ограничения которой предусмотрена дополнительная обмотка 18, связанная с конденсатором фильтра через выпрямитель 19.

, Благодаря уменьшению вдвое, по сравнению с известным, величины изменения тока в коммутируемых; фазах и в конденсаторе на одной ступени коммутации, емкость конденсатора фильтра требуемая для успешной комму,тации, уменьшается в четыре раза. Это позволяет существенно улучшить массогабаритные показатели преобразователя.

Формула изобретения

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий группу силовых тиристоров, катоды которых объединены, фильтровой кон енсатор, выводы которого связаны, каждый, с анодами силовых тиристоров через коммутирующие тиристоры, и коммутирующий узел, отличающийс я тем, что, с целью улучшения маесогабаритных показателей, коммутирующий узел содержит полностью управляемый вентиль и коммутирующий конденсатор, включенные последовательно Между первым выводом фильтрового конденсатора и общей точкой силовых тиристоров, и уравнительный дроссель, средний вывод обмотки которого соединен с общей точкой силовых тиристоров , крайние выводы соединены с первым выводом фильтрового конденсатора через полностью управляемые вентили, а со вторым - через тиристоры.

2.Преобразователь по п.1, 6 т л ичающийся тем, что уравнительный дроссель снабжен дополнительной обмоткой, связанной через выпрямитель с фильтровым конденсатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 478801, кл. Н 02 М 5/293, 19.05.71.

2.Авторское свидетельство СССР № 453778, кл. Н 02 М 7/12, 04.05.71.

О fl в с

0 f

gu

/

M H

(/,

(J,

ИМ

CM

Id