Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M3/135 H02P5/16 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к силовым полупроводниковым преобразовательным устройствам, в частности, к устройствам, регулирующим частоту вращения двигателей постоянного тока, и может быть использовано в электроприводах постоянного тока, в которых требуется плавное регулирование частоты вращения.

Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой тиристор, узел коммутации, содержащий дроссель LI.

Однако известному устройству присущ недостаток, заключающийся в сложности расчета и конструирования, наличии шума и вибраций, повьщ1ении уровня электромагнитных излучений, возникающих в связи с использованием в узле коммутации дросселей.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой тиристорный ключ, включенный последовательно между входным и вьйсодным выводами, параллельно которому подключен узел коммутации, состоящий из тиристорного моста, в диагональ переменного тока которого включен конденсатор С2.

Однако и это устройство имеет недостаток, заключающийся в ограничении возможного диапазона регулирования частоты вращения электродвигате10ля постоянного тока и возникающий в связи с тем, что перезаряд ко1 1мутирукядей емкости происходит через нагрузку, поэтому при малых значениях тока якоря время перезаряда коммутиISрующей емкости и величина среднего значения напряжения на якорных зажимах увеличиваются.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного на20пряжения .

Поставленная цедь достигается тем, что каждое из плеч моста, имеющее общую точку с катодом силового 38 тиристорного ключа, выполнено в виде двух последовательно соединенных тиристоров, при этом между точками соединения анода и катода тиристоров упомянутых плеч включен дополнительный конденсатор. На фиг. I изображена принципиальная схема предлагаемого устройства , на фиг. 2 - диаграммы иьшульсов, поясняющие работу устройства в различных режимах. Преобразователь постоянного напря жения состоит из силового тиристорно го ключа 1, узла коммутации, в состав которого входят тиристоры 2 и 3, подключенные к аноду силового тиристорного ключа 1, два конденсатора, один из которых 4 подключен к катодам тиристоров 2 и 3 и к анодам тиристоров 5 и 6, а конденсатор 7 - к катодам тиристоров 5 и 6 и к анодам тиристоров 8 и 9, катоды которых соединены с катодом силового тиристорног о ключа 1, а также из обратного диода IО, шунтирующего нагрузку. I , Преобразователь работает следующим образом. В зависимости от величины коммути руемого тока обеспечивается такой режим управления вспомогательными тиристорами 2,3,5,6,8,9, что при бол ших значениях тока конденсаторы 4 и 7 соединяются параллельно, а при малых значениях тока для коммутации силового тиристорного ключа используется один из конденсаторов 3, 4 или 7 в зависимости от величины тока якоря. В связи с этим возможен один из трех режимов работы схемы. В режиме больших токов (режим 1) до подачи управляющих импульсов на тиристорный ключ в момент времени t подаются управляющие импульсы на вспомогательные тиристоры 2,5,6,9, что приводит к их отпиранию и заряд конденсаторов 4 и 7 до напряжений источника питания полярностью,указанной на фиг.1. По окончании заряд тиристоры 2,5,6,9 запираются. При приходе управляющего импульса в момент времени t г з тиристорный ключ 1, он включается и подключает двига тель к источнику питания. В момент времени t j управляющие импульсы подаются на тиристоры 3,5,6,8, которы открываясь образуют цепь перезаряда конденсаторов через нагрузку. При разряде конденсаторов в течение вре мени Ift к силовому тирис тор ному КЛЮ ЧУ прилагают напряжение обратной полярности, вследствие чего он запирается. Перезаряд конденсаторов 4 и 7 до напряжения источника питания полярностью, указанной на фиг.1 в скобках, заканчивается выключением тиристоров 3,5,6,8. Следующим управляющим импульсом в момент време1т t включается тиристорный ключ 1, подключая двигатель к источнику питания, а через время дt управляющие импульсы поступают на тиристоры 2, 5,6,9, вызывая их открытие, перезаряд емкости и выключение тиристорного ключа 1, и все процессы повторяются. Управляющие импульсы подаются на силовой тиристорный ключ I с частотой f, а импульсы на каждую группу вспомогательных тиристоров с частотой f/2, причем изменением временного интервала Д1 между импульсами управления тиристорным ключом и вспомогательными тиристорами осуществляется плавное регулирование интегрального значения напряжения на нагрузке за период коммутации Т. На фиг.2а показаны временные диаграммы импульсов управления на силовом ключе и вспомогательных тиристорах при уменьшении коэффициента заполнения тактового интервала от значения до , при котором происходит переключение с режима I на режим 5 в котором используется в качестве коммутирующего конденсатор 4. При этом схема работает так же, как и в режиме I , с тем отличием, что для перезаряда конденсатора 4 импульсы управления попеременно подаются на тиристоры 2,6,9 и тиристоры 3,5,8. На фиг.2 показаны временные диаграммы импульсов управления, входного напряжения и напряжения на секции 4 при уменьшении коэффициента заполнения от значения f j. j до .- , при котором происходит переключение с режима iT на режим iFl , в котором в качестве коммутирующей емкости используется конденсатор 7. В режиме 1U для запирания силового тиристорного ключа 1 импульсы управления подаются попеременно на тиристоры 2,5,9 и тиристоры 3,6,8. Временные диаграммы, соответствующие режиму 1М приведены на фиг,2н при изменении ко:.Ффициента заполнения JT цепи.

Применение данного технического решения позволяет в зависимости от тока , нагрузки менять величину емкости коммутирующего конденсатора, что позволяет существенно увеличить диапазон регулирования выходного напряжения ,

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напря жения, содержащий силовой тиристорный ключ, включенный последовательно между входным и выходным выводами, параллельно которому подключен узел коммутации, состоящий из тиристорно. го моста, в диагональ переменного токакоторого включен конденсатор, о т 92612

личающийс я тем, что, с целюь рясширения диапазона регулирования, каждое из плеч моста, имеющее общую точку с катодом силового тиI ристорного ключа, выполнено в виде двух последовательно соединенных тиристоров, при этом между точками соединения анода и катода тиристоров упомянутых плеч включен дополнительit ный конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

tS Энергия, 1974, с. 185.

WM,a.f