Преобразователь тока Советский патент 1981 года по МПК H02M7/757 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА

I

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания активно-индуктивной нагрузки и нагрузки, включающей индуктивиость, активное сопротивление и ЭДС и, кроме того, может найти применение в электротехнологии, электроприводе и других областях.

Известен преобразователь тока, принцип действия которого основан на дозирова41ной передаче энергии от источника питания в нагрузку через конденсатор, включенный в диагональ переменного тока однофазного ти ристорного моста. Смена полярности тока в таком преобразователе обеспечивается при помощи отдельного реверсора. Рекуперация энергии осуществляется при помощи тиристорного моста, подключенного на входе преобразователя {.

Недостатком преобразователя является низкий КПД, что объясняется значительным количеством вентилей, включенных последовательно по цепи тока нагрузки.

Известен также преобразователь тока, содержащий подключенный между положительным входным выводом и одним из выходных выводов однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали переменного тока, буферный вентиль, подключенный; между общими катодами тиристоров однофазного моста и отрицательным входным выводом, диод, соединяющий второй выходной вывод, противоположный упомянутому,

с положительным входнь:м выводом, тиристор, подключенный между вторым выходным 1вывйдом и отрицательным входным выводом, и узел коммутации, предназначенный для запирания этого тиристора при перехоJ0 де к режиму рекуперации. Изменение направления протекания тока в нагрузке обеспечивается путем подключения к выходным выводам преобразователя отдельного реверса, который может быть любым из известных (21. ; Недостатком данного преобразователя

5 является его сложность, которая объясняется наличием дополнительного узла коммутации.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что

20 преобразователь тока, содержащий однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали- переменного тока, диагональю постоянного тока через буферный вентиль

включённой между силовыми входными выводами преобразователя, причем точка соединения катода этого вентиля с катодами тиристоров этого моста связана с первым выходным выводом преобразователя, второй выходной вывод которого подключен к точке соединения анодов тиридторов моста и к аноду буферного вентиля соответственно через диод и через тиристор в проводящем направлении, снабжен дополнительным тиристором, катодом подключенным к катоду буферного вентиля, а анодом - ко второму, выходному выводу преобразователя.

В одной модификации упомянутая точка соединения буферного вентиля и моста подключена к первому выходному выводу преобразователя непосредственно.

Во второй модификации преобразователь снабжен дросселем, включенным между упомянутой точкой соединения буферного вентиля и моста и первым выходным выводом преобразователя, причем последний через введенный дополнительный диод в проводящем направленни соединен с точкой соединения анодов тиристоров моста.

На фиг. I представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь (фиг. 1а) содержит подключенный к положительному входному выводу однофазный мост на тиристорах 1-4 с конденсатором 5 в диагонали, буферный вентиль 6, подключенный катодом к выходному выводу. Другой выходной вывод через диод 7 соединяется с положительным входным выводом, а через тиристор 8 - с отрицательным входным -выводом. Преобразователь содержит также тиристор 9, подключенный между анодом тиристора 8 и катодом буферного вентиля 6. К выходным выводам преобразователя может быть подсоединен реверсор Ш тока. Предполагается, что на выходе реверсора 10 в этом случае находится активно-индуктивная нагрузка переменнего тока.

Преобразователь работает по принципу однопозиционного слежения за. задающим, сигналом i). В момент ti включают тиристоры I, 2 и 8 и конденсатор 5, предварительно заряженный до напряжения источника питания, указанной на фиг. 1, а полярности, начинает перезаряжаться .выходным током W протекающим по контуру: плюс источника питания - тиристор 1 - конденсатор 5 - тнристор 2 - реверсор тиристор 8 - минус источника питания. В момент ta напряжение на конденсаторе 5 достигает величины .напряжения источника питания, открывается тиристор 9 н ток iebw, замыкаясь через него, начинает уменьщаться. Ток тиристоров I, 2 и 8 становится равным нулю н они запираются. В момент ts, когда выходной ток ера ввивается по величине с задающим сигналом ij фиг. 2), включают тиристоры 3, 4 и 8, реверсор 10 попадает под обратное напряжение и запирается, а ток iaj,, начинает протекать по контуру: плюс источника питания - тиристор 3 - конденсатор 5 - тнристор 4 - реверсор 10 - тиристор 8 - минус источника питания. В момент tj напряжение на конденсаторе 5 становится равным по величине напряжению источника питания, открывают тиристор 9 и ток выл. замыкаясь через него, начинает уменьшаться.

Тиристоры 3, 4 и 8 обесточиваются н восстанавливают свои управляющие свойства.- В таком режиме преобразователь работает до момента tn начиная с которого преобразователь переходит в режим рекуперации энергии. В момент ti3 включают тиристоры 1 и 2, к проводившему .тиристору 9 прикладывается сибратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе, и он запирается. Выходной ток igbix начинает протекать по контуру: тиристор 1 - конденсатор 5 - тиристор 2 - реверсор 10 - диод 7. К ранее запертому тиристору 8 (для запирания тиристора 8 представляется промежуток времени tjs.-tis) прикладывается напряжение источника питания. В момент tj 4 напряжение на конденсаторе 5 достигает величины напряжения питания, открывается буферный вентиль 6 и ток начинает протекать навстречу источнику питания, замыкаясь по контуру: минус источника питания Е - буферный вентиль 6 - реверсор 10 - диод 7 - плюс источника питания. Происходит процесс возврата энергии, накопленной нагрузкой, в источник питания. В момент tis, кргда ток СТАНОВИТСЯ равным по величине задающему сигналу , включаются тиристоры 3 и 4 и ток i вых протекает по контуру: тирнстор 3 - конденсатор 5 - тиристор 4 - реверсор 10 - диод 7. В момент tie напряжение на конденсаторе 5 становится равным напряжению источника питания, открывается буферный вентиль 6 н выходной ток начинает протекать навстречу источнику питания.. ,, В таком режиме преобразователь работает .при формировании спадающей части синусоиды. Количество энергии, возвращаемой источнику питания, определяется крутизной спадающего участка синусоиды (частотой выходного тока), а также добрбтностью контура нагрузки. При этом возможны режимы, когда рекуперация энергии на спадающей части синусоиды отсутствует (мала добротность контура нагрузки, низкая частота выходного сигнала). В этом случае целесообразно не переводить преобразователь в режим рекуперации. Тогда преобразователь будет иметь лучшую коммутационную устойчивость, так как конденсатор всегда будет перезаряжаться до напряжения источника питания. При формировании отрицательной полуволны синусоиды процессы в преобразователе аналогичны рассмотренным. Изменение направления протекания тока осуществляется реверсом 10. На фиг. 1,6 изображен преобразователь тока, который с целью расширения диапазона регулирования выходного тока дополнительно снабжен дросселем 11, подключенным с одной стороны к общей точке соединения катодов тиристоров катодной группы однофазного моста и катода буферного вентиля, а с другой - к первому выходному выводу, и диодом 12, соединяющим упомянутый выходной вывод, к которому он подключен анодом, с положительным входным выводом. Расширение диапазона регулирования достигается за счет улучшения колсмута,ционной способности в режиме малых токов, а также за счет улучшения формы кривой выходного тока. При этом значительно уменьшается отклонение выходного тока от заданного сигнала. Таким образом, пpeJ}лaгaeмoe устройство позволяет упростить принципиальную схему известного преобразователя тока, что оказалось возможным благодаря исключению из него отдельного узла коммутации, необходимого для перевода преобразователя в режим рекуперации, и введению всего одного дополнительного тиристора. При этом переход к режиму рекуперации осуществляется достаточно просто: снимают управляющие импульсы с ранее проводивших тиристоров и после иеобходимой выдержки времени подают на тиристор, вступающий в работу. Упрощение силовой схемы преобразователя приводит к уменьшению на 10-20% (в зависимости от выполнения исключаемого узла коммутации) егомассогабарйтных показателей. Диапазон регулирования предлагаемого. устройства расширяется благодаря введеэлементов: дросселя нию дополнительных и диода. Формула изобретения 1. Преобразователь тока, содержащий однофазный тирнсторный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, диагональю постоянного тока через буферный вентиль включенной между силовыми выводами преобразователя, причем точка соедииения катода этого вентиля с катодами тиристоров моста связана с первым выходным выводом преобразователя, второй выходной вывод которого подключен к точке соединения анодов тиристоров моста и к аноду буферного вентиля соответственно через днод и через тиристор в проводящем направлении, отличающийся тем, что, с целью упрощения, он снабжен дополнительным тиристором, катодом подключенным к катоду буферного вентиля, а анодом - ко второму выходному выводу преобразователя. 2. Преобразователь по п. 1, отличаю-щийся тем, что упомянутая точка соединения буферного вентиля и моста подключена к первому выходному выводу преобразователя непосредственно. 3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, он снабжен дросселем, включенным между упомянутой точкой соединения буферного вентиля и моста и первым выходным выводом преобразователя, причем последний через введенный дополнительный диод в проводящем направлении соединен с точкой соединения анодов тиристоров моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 474088, кл; Н 02 М 7/52, 1975., 2.Авторское свидетельство СССР № 600678, кл. Н 02 М 7/757, 1978.