Импульсный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/135 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть мспользовано, например, в электроприводах постоянного тока.

Известен импульсный преобразователь, содержащий силовой и коммути-; рующие тиристоры, коммутирующие конденсаторы и дроссели

Однако схема указанного преобразователя довольно сложна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее силовой тиристор, параллельно которому подключен узел коммутации в виде тиристорного моста с емкостным наполнителем в диагонали переменного тока 2 Однако известное устройство имеет ограниченный диапазон регулирования напряжения на выходе преобразователя в связи с тем, что минимальное напряжение, получаемое на выходе преобразователя, зависит от тока нагрузки и емкости конденсатора и при постоянной частоте коммутации не может быть уменьшено, поскольку величина емкости выбирается из условия коммутации ма:ксимальных токов и в процессе работы преобразователя не изменяется.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе, содержгицем силовой тиристор, параллельно которому подключен узел коммутации в виде тиристорного моста с емкостным накопителем в диагонали переменного тока,

10 емкостный накопитель выполнен в виде двух последовательно соединенных че рез симистор конденсаторов, а точки соединения каждого из конденсаторов с симистором через дополнительные си15мисторы соединены с противоположными вершинами моста.

На чертеже приведена схема устройства.

20

Параллельно силовому тиристору 1 включен узел 2 коммутации, который содержит тиристорный мост 3-6, два конденсатора 7 и 8, соединенных последовательно через симистор 9. Точки

25 соединения конденсаторов с симистором 9 через дополнительные симисторы 10 и 11 подключены к противоположным вершинам тиристорного моста.

Импульсный преобразователь рабо30тает в четырех режимах. В первых трех режимах импульсный преобразователь работает без участия основного тиристора 1, а в четвертом с участием основного тиристора. Одна ко плавное регулирование выходного напряжения происходит только в четвертом режиме, а в трех первых режи:уах величина выходного напряжения не регулируется, а изменяется дискретно при переходе из одного режима работы в другой. Это объясняется тем, что импульсный преобразователь во всех режимах работает с постоянной частотой импульсов напряжения на выходе. При переменной частоте коммутации возможно плавное регулирование и в первых трех режимах. Преобразователь в первом режиме работает следующим образом. Одновременно включаются тиристоры 3 и 6 и симистор 9. В результате это го нагрузка через два последовательн соединенных конденсатора 7 и 8 подкл чается к источнику электрической эне гии. Конденсаторы 7 и 8 заряжаются до напряжения источника электрической энергии со знаком + на верхних обкладках, а через нагрузку протекает ток заряда конденсаторов. После окончания заряда тиристоры 3 и 6 и симистор 9 выключаются. Затем одновременно включаются тиристоры 4 и 5 и симистор 9. При этом нагрузка снова подключается к источнику электрической энергии через два последовательно соединенных конденсатора, которые начинают снова заряжаться до напряжения источника электрической энергии, но уже со знаком + на нижней обкладке. Далее описанные выше электрические процессы периодичес ки повторяются, в результате чего напряжение на нагрузке в этом режиме преобразователя представляет собой периодическую последовательность тре угольных импульсов постоянной частоты; Причем величина среднего напряжения на нагрузке, реализуемая в этом режиме, не регулируется и имеет минимальное значение. I Для увеличения среднего значения напряжения на нагрузке необходимо перевести импульсный преобразователь во второй режим, в котором импульсный преобразователь начинает работать следующим образом. Одновременно вклгрчаются тиристоры 3 и 6 и симистор 10 При этом нагрузка подключается к источнику электрической энергии через конденсатор 8, который заряжается до напряжения источника со знаком + на верхней обкладке. После окончания заряда конденсатора 8 тиристоры 3 и 6 и симистор 10, обесточиваясь, выключаются. Далее одновременно (включаются тиристоры 4 и 5 и симистор 10 Нагрузка снова подключается к источни ку электрической энергии через конден сатор 8, который начинает заряжаться до напряжения источника питания со знаком + на нижней обкладке. Далее электрические процессы периодически повторяются. В режиме работы напряжение на нагрузке также представляет собой периодическую последовательность треугольных импульсов той же частоты, что и в предыдущем случае, но большей длительности. Это обстоятельство объясняется тем, что величина емкости конденсатора 8 в два раза больше емкости двух последовательно соединенных конденсаторов 7 и 8, Поэтому и величина среднего значения напряжения на нагрузке, реализуемая с помощью преобразователя в этом режиме, получается большей, чем в первом режиме, и тоже не регулируется. Для следующего увеличения среднего значения напряжения на нагрузке необходимо перевести импульсный преобразователь в третий режим работы. Третий режим отличается от второго тем, что одновременно с симистором 10 включается симистор 11, в результате чего нагрузка периодически подключается к источнику электрической энергии через два конденсатора 7 и 8, соединенные параллельно, а напряжение на нагрузке представляет собой периоды- . ческую последовательность импульсов треугольной формы той же частоты, что и в предыдущих двух режимах, но большей длительности. Поэтому и величина среднего значения напряжения на нагрузке в этом режиме больше, чем в первых двух. В четвертом режиме работы преобразователя величина среднего значения напряжения на нагрузке может плавно регулироваться. В этом режиме импульсный преобразователь работает следующим образом. Одновременно включаются тиристоры 3 и 6 и симисторы 10 и 11. В результате этого конденсаторы 7 и 8 соединяются параллельно и заряжаются через цепь нагрузки до напряжения источника со знаком + на верхних обкладках. Затем включается основной тиристор 1 и нагрузка подключается к источнику. Потом одновременно включаются вспомогательные тиристоры 4 и 5 и симисторы 10 и 11. В результате этого конденсаторы 7 и 8 снова соединяются параллельно и заряжаются до напряжения источника, но теперь со знаком + на нижних обкладках. При этом основной тиристор 1 выключается, отключая нагрузку от источника, поскольку к тиристору 1 в течение времени, равного времени восстановления его запирающих свойств, будет приложено отрицательное напряжение перезаряживаю:№1хся конденсаторов (суммарная емкость двух конденсаторо выбирается из условия надежного выклчения основного тиристора при протекании через него максимального тока нагрузки).

Далее описанные выше электрически (Процессы периодически повторяются, в результате чего напряжение на нагрузке представляет собой периодическую последовательность импульсов той же частоты, что и в предыдущих трех режимах. Величину среднего значения напряжения в этом режиме можно регулировать, изменяя соотношение между моментом включения тиристора 1 и моментом включения какой-либо пары 3, 6 или 4,5.

Таким образом, диапазон регулирования выходного напряжения предлагаемого устройства значительно расширен .

Формула изобретения

Импульсный преобразователь постоянного напряжения,.содержащий силовоП тиристору парсшельно которому подключен узел коммутации в виде тиристорного моста с емкостным накопителем в диагонале переменного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рех-тглирования выходного напряжения, емкостной накопитель выполнен в виде двух последовательно соединенных через симистор конденсаторов, а точки соединения каждого из конденсаторов с симистором через дополнительные симисторы соединены с противоположными вершинами моста.

15 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 357676, кл. Н 03 К 17/56, 1969.

20

2.Глазенко Г. Л. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л., Энергия%1973, рис. 2.15..