Тиристорный преобразователь постоян-НОгО НАпРяжЕНия B пОСТОяННОЕ Советский патент 1981 года по МПК H02M3/135 

Изобретение относится к электротехнике, точнее к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении тиристорных регуляторов и стабилизаторов пос тоянного напряжения, работающих на нагрузку активно-индуктивного характера. Известны тиристорные преобразователи постоянного напряжения в постоянное, в которых .обеспечивается принудительная ком мутация параллельного типа за счет подключения коммутирующей цепочки параллельно основному тиристору 1. Явление накопления энергии в коммутирующих контурах таких устройств приводит к чрезмерному возрастанию потерь, что снижает КПД преобразователя. Для отвода избыточной энергии из коммутационного узла и повыщении таким образом КПД устройства в преобразователь вводят дополнительные элементы 2. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому преобразователю является тиристорный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий подключенный анодом к положительному полюсу источника питания основной и коммутирующий тиристоры, катоды которых образуют общую точку, а между анодами включены коммутирующая цепочка, образованная последовательным соединением конденсатора и дросселя, параллельно которому подсоединен перезарядный тиристор, два обратных диода, один из которых щунтирует основной тиристор, а другой - выходные выводы преобразователя, и подключенную к полюсам источника питания цепь сброса накопленной энергии, образованную последовательным соединением дополнительной обмотки дросселя и диода сброса 3. В этой схеме накопления в коммутирующем контуре энергия по цепи сброса возвращается в источник питания. После каждого такта коммутации напряжение на конденсаторе имеет постоянную величину, определяемую соотнощением числа витков обмоток дросселя и величиной напряжения источника питания. Недостатком такого преобразователя является сложность схемы, заключающаяся в необходимости применения дросселя с дополнительной обмоткой, причем обе обмотки должны быть магнитно связаны. В практически используемых схемах преобразователей постоянного напряжения в постоянное, содержащих коммутирующие цепочки, величина индуктивности коммутирующего дросселя не превышает нескольких сотен мкГн. Если по условиям работы коммутирующий дроссель должен обладать линейной магнитной характеристикой, то его выполняют в виде воздушного дросселя. Если же дроссель должен иметь дополнительную обмотку, магнитно связанную с основной, то его конструктивно выполняют на сердечнике с немагнитным зазором. Такой дроссель сложнее и дороже воздушного дросселя.

Целью изобретения является упрощение схемы.

, Это достигается тем, что в известный тиристорныГ: преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий подключенный анодом к положительному полюсу источника питания основной и коммутирующий тиристоры, катоды которых образуют общую точку, а между анодами включены коммутирующие цепочки, образованная последовательным соединением конденсатора и дросселя, и перезарядный тиристор, два обратных диода, один из которых шунтирует основной тиристор, а другой - выходные выводы преобразователя, введен дополнительный тиристор, анод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, а катод - к аноду коммутирующего тиристора.

На фиг. .1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - фазовая траектория, поясняющая его работу.

Тиристорный преобразователь постоянного напряжения в постоянное (фиг. 1) содержит основной 1 и коммутирующий 2 тиристоры, катоды которых образуют общую точку, а нод основного тиристора I подключен к положительному полюсу источника питания. Между анодами тиристоров 1 и 2 включены коммутирующая цепочка 3, образованная последовательными соединением конденсатора 4 и дросселя 5, и перезарядный тиристор 6. Преобразователь содержит также два обратных диодй 7 и 8, один из которых (диод 7) шунтирует основной тиристор 1, а другой (диод 8) - выходные клеммы преобразователя. Дополнительный тиристор 9 подключен анодом к отрицательному полюсу источника питания, а катодом - к аноду коммутирующего тиристора 2. Нагрузка 10 подключена к выходным клеммам преобразова теля.

На фиг. 1 приведены направления тока конденсатора () и напряжение на нем (U(.), принятые за положительные; Б - напряжение источника питания.

На фиг. 2 представлена фазовая траектория в относительных единицах X, Y: X Ug/E, Y Ji/Ls/E, где J -характеристическое сопротивление коммутирующей цепочки.

Ордината Уц соответствует току нагрузки; Vg - угол восстановления, Vj - угол . задержки момента включения перезарядного тиристора 6 относительно момента включения доцолнительного тиристора 9. Работает устройство следующим образом.

Пусть в начальный момент времени ток нагрузки равен нулю, напряжение на конденсаторе UQ В и характеристическая точка (фиг. 2) имеет кординаты: , Y 0. Для подготовки преобразователя к работе включают перезарядночный тиристор 6 и характеристическая точка перемещается в положение (точку) А. При отпирании основного . тиристора 1 к нагрузке 10 прикладывается напряжение источника питания. Для запирания основного тиристора 1 включают коммутирующий тиристор 2, при этом характеристическая точка перемещается в положение (точку) Б, последовательно проходя точки а, б, в. Для подготовки и последующей коммутации необходимо перезарядить коммутирующий конденсатор 4. Однако, если для перезаряда конденсатора 4 включить перезарядный тиристор 6, то в коммутирующем контуре возникает накопление энергии. Действительно, если характеристическая точка при первоначальном перезаряде из точки («1, «О) переместилась в точку А, то при последующем перезаряде она из точки Б перемещается в точку, лежащую левее точки. А на оси X. Поэтому для перезаряда конденсатора 4 включают сначала дсшолнительный тиристор 9, а затем включают перезарядный тиристор 6. Угол задержки (V) момента включения перезарядного тиристора 6 относительно момента

включения дополнительного тиристора 9 должен быть таким, чтобы напряжение на конденсаторе 4 достигло той же величины, что и при первом перезаряде конденсатора. При этом характеристическая точка из положения Б возвращается в положение А через

точку г. Необходимый угол задержки можно обеспечить введением и систему управления блока временной задержки.

Следовательно, схема предложенного преобразователя значительно упрощена. В схеме предложенного устройства содержится такое же количество полупроводниковых приборов, что и в известной схед1е 3, но коммутирующий дроссель предложенного устройства не имеет дополнительной обмотки.

Формула изобретения

Тиристорный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий подключенный анодом к положительному полюсу источника питания основной и коммутирующий тиристоры, катоды которых образуют общую точку, а между анодами включены коммутирующая цепочка, образованная последовательным соединением конденсатора и дросселя параллельно которым присоединяют перезарядный тиристор и два диода, один из которых щунтирует основной тиристор, а другой - выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью упрощения, введен дополнительный тиристор, анод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, а катод - к аноду коммутирующего тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Берзниекс Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока. - М.:Энергия, 1974,. с. 177-192.

2.Забродин Ю. С. «Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. - М.: Энергия, 1974, с. 64-6,9.

3.Глазенко Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. - Л.: Энергия, 1973, с. 183, рис. 4-86.