Преобразователь постоянного тока в постоянный Советский патент 1980 года по МПК H02M3/315 H02M7/515 

1

Изобретение относится к преобразователям постоянного тока с одним уровнем напряжения в постоянный ток с другим уровнем напряжения с промежуточным звеном повышенной частоты и может быть использовано в качестве источника питания любой радиотехнической аппаратуры, которая предъявляет требование гальванической разт вязки нагрузки и первичной сети.

Известны с.хемы тиристорных конверторов со звеном повышенной частоты, которые содержат двухобмоточный дроссель, подключенный к источнику питания постоянного тока, и несколько тиристоров, включенных последовательно с дросселем и образующих вместе с ним цепь заряда и разряда конденсатора. Вторичная об.мотка дросселя через выпрямительный диод соединена с цепью заряда-разряда и нагрузкой. В результате такого соединения элементов и узлов преобразователя энергия, накопленная дросселем в течение интервала проводимости тиристора, передается в цепь нагрузки через выпрямительный элемент в течение интервала времени, когда тиристоры заперты 1.

Однако это преобразовательное устройство содержит дроссель-трансформатор, через который протекает постоянная составляющая тока источника, что приводит к резкому увеличению массогабаритных показателей преобразователя, сужая область его использования.

Наиболее близким предлагаемому является устройство, содержащее подключенную к положительно.му вxoднo.y выводу мостовую инверторную ячейку, два смежных противофазных плеча которой образованы конденсаторами, а каждое из двух других плеч - последовательно соединенными тиристором и дросселем, причем в диагональ ячейки включена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого

15 через выпрямитель и LC-фильтр подключена к выходным выводам 2.

Основной недостаток этого преобразователя обусловлен наличием резкого возрастания напряжения на аноде запертого тирис20тора относительно установившегося значения в режиме пуска преобразователя и в режиме короткого замыкания нагрузки, т. е. Б тех режимах, когда выходное напряжение близко к нулю. При этом возможно открывание запертого тиристора по аноду, что приводит к появлению сквозного тока через оба тиристора, т. е. к аварийному режиму. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем ограничения перенапряжения на тиристорах в режиме пуска и в режиме короткого замыкания нагрузки. Указанная цель достигается за счет того, что преобразователь снабжен дополнительной идентичной инверторной ячейкой, двумя диодами и подключенной ко входны.м вы вода .м последовательной цепочкой из двух конденсаторов, общая точка которых соединена с точкой соединения последовательно включенных инверторных ячеек, причем дополнительная ячейка соединена с отрицательным входным выводом, связанным через диод с общей точкой конденсаторов основной ячейки, а положительный входной вывод через другой диод, включенный в обратном направлении, соединен с общей точкой конденсаторов дополнительной ячейки, вторичная обмотка трансформатора которой через дополнительные выпрямитель и LCфильтр подключена к общим входным выводам. На чертеже представлена схема преобразователя. Устройство содержит две идентичных инверторных ячейки, соединенных последовательно и состоящих из конденсаторов 1, 2 и 3, 4, включенных в емкостные плечи моста, по два тиристора 5, 6 и 7, 8, каждый из которых соединен последовательно с дросселем 9, 10 и 11, 12, включенным в соответствующие плечи моста, и трансформаторы 13, 14, первичные обмотки которых включены в диагональ мостов обеих ячеек, а вторичные обмотки подключены ко входам соответствующих двухполупериодных выпр,тмителей 15, 16, выходы которых через фильтровые дроссели 17, 18 соединены с фильтровыми конденсаторами 19, 20 и с общими для обеих ячеек выходными выводами для подключения нагрузки 21. Общая точка соединения конденсаторов 1 и 2 и первичной обмотки трансформатора 13 ячейки, соединенной с положительным выводом 22 для подключения источника питания, соединена с катодом первого диода 23, анод которого соединен с отрицательным входным выводом 24 для подключения источника питания, а общая точка соединения конденсаторов 3 и 4 и первичной обмотки трансформатора 14 ячейки, соединенной с отрицательным входным выводом 24 для подключения источника питания, соединена с анодом второго диода 26, катод котораго соединен с положительным входным выводом 22 для подключения источника питания. Параллельно каждой из ячеек включены конденсаторы 26 и 27, выполняющие функции емкостного делителя напряжения. Устройство работает следующим образом (на примере одной ячейки). На управляющие электроды тиристоров 5, 6 подаются запускающие импульсы, сдвинутые друг относительно друга во времени. При этом через тиристор 5 или 6, дроссель 9 или 10 и первичную обмотку трансформатора 13 протекают полуволны синусоидального тока. Вследствие магнитной связи между обмотками трансформатора 13 во вторичной обмотке возникают импульсы тока такой же формы, которые, будучи выпрямленными выпрямителем 15, через фильтр поступают на нагрузку. Аналогично работает дополнительная ячейка. В режиме пуска и в режиме короткого замыкания нагрузки перенапряжения, возникающие на аноде запертых тиристоров, жестко ограничиваются напряжением источника питания. Действительно, при превыщении напряжения в общей точке соединения конденсаторов 3 и 4 и первичной обмотки трансформатора 14 преобразователя напряжения источника питания диод 25 открывается и вся избыточная энергия поступает обратно в источник. Аналогично действует и диод 23. Предлагаемый преобразователь выгодно отличается от известных тем, что позволя-. ет жестко фиксировать величину перенапряжения на анодах запертых тиристоров в режимах пуска и короткого замыкания нагрузки. Кроме того, преобразователь позволяет использовать преимущество многофазных устройств - уменьшение величины входной емкости. Это преимущество можно реализовать при задержки запускающих импульсов тиристоров одной ячейки относительно запускающих импульсов второй ячейки на одну четверть периода. Формула изобретения Преобразователь постоянного тока в постоянный, содержащий подключенную к положительному входному выводу мостовую инверторную ячейку, два смежных противофазных плеча которой образованы конденсаторами, а каждое из двух других плеч - последовательно соединенными тиристором и дросселем, причем в диагональ ячейки включена первичная обмотка трансформатора, втор1 чная обмотка которого через выпрямитель и LC-фильтр подключена к выходным выводам, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, он снабжен дополнительной идентичной инверторной ячейкой, двумя диодами и подключенной ко входным выводам последовательной цепочкой из двух конденсаторов, общая точка которых соединена с точкой соединения пoCv eдoвaтeльнo включенных инверторных ячеек, причем дополнительная ячейка соединена с отрицательным входным выводом, связанным через

диод с общей точкой конденсаторов основной ячейки, а положительный входной вывод через другой диод, включенный в обратном направлении, соединен с общей точкой конденсаторов дополнительной ячейки, вторичная обмотка трансформатора которой через дополнительные выпрямитель и LCфильтр подключена к общим выходным выводам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии № 50-39808, кл. Н 02 М 3/10, 1975.

2.Булатов О. Г. Прербразователь постоянного напряжения на базе последовательного инвертора. «Регуляторы и стабилизаторы тока. Киев, «Наукова думка, 1977.