Преобразователь постоянного напряжения в переменное (его варианты)

Номер патента: 1141540

Авторы: Целиков, Липихин, Ханевский, Федосов, Григорьян, Позин

Есть еще 14 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив.

Текст

(19) (11) СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 (51) ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЗ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 623244, .кл. Н 02 М 7/537, 1976,2. Авторское свидетельство СССРВ 756579, кл. Н 02 М 7/537, 1978.3. Авторское свидетельство СССРВ 765952, кл, Н 02 М 7/515, 1978.(57) 1, Преобразователь постоянногонапряжения в переменное, содержащийпо крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и транформаторе, причем первичная обмоткатрансформатора подключена к входуячейки через .основные тиристоры, покрайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельныхячеек связаны с общими входными выводами, выходные цепи ячеек соедине ны последовательно и связаны с выходными выводами, атакже узел принудительной коммутации, образованный последовательно соединенными источником коммутирующего напряжения и полностью управляемым ключом и связанный с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры, подключены одними из силовых выводов к общей точке, и узел коммутации распределительныхтиристоров, содержащий последователь.но соединенные дополнительный источник коммутирующего напряжения и дополнительный полностью управляемыйключ и связанный с общей точкой распределительных тиристоров, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюего упрощения, снижения стоимости иповышения надежности, последовательно с каждым распределительным,тиристором, коммутирующим дополнительныйтиристор, включена первичная обмоткавведенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена междуточкой соединения основного и дополнительного тиристоров и общей точкойраспределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, авторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямительсоединена с источником питающего напряжения. 2. Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка транс-. форматора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатрра эашунтирована дополнительньки тирис-. торами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованный последовательно соединенными источником коммутирующего на.од 37, обмотка 36, обмотка 30, источник входного напряжения, обмотка 2трансформатора 1. Полярности напряже"ний на обмотках после интервала Споказаны на фиг.З. Напряжения на обмотках 2, 18 и 30 практически равнывходному, на обмотке 36 - в 2,2-3 раза больше входного, и разностью суммы напряжений на обмотках 36 и 30 нсуммы напряжений входного и на обмотках 2 и 18 тиристор 13 через диод 37запирается в интервале Рд (следующемпосле интервала 4 и примерно равномему) . Диод 38 отвязывает дроссель 27от точки соединения тиристоров .11 и 1512 в интервалах4 и Гу,С целью упрощения в преобразователе на фиг.З может быть исключен дрос.сель, при этом в трансформатор 17(фиг.4) вводится дополнительная обмотка 39, число витков которой несколько больше (на 5-157) числа витков обмотки 18(19). В интервалах Си ь обмотка 39 подключена к источнику входного напряжения и источнику16 через диод 38 и открытый транзистор 15. В этом интервале в магнито,проводе трансформатора 17 накапливается поток, который в интервалеследующем за интервалами Яили с 30и практически равном этим Интервалам, создает ток холостого хода, протекающий через обмотку 30, диод 32 иисточник входного .напряжения, Тиристор 11 запирается по контуру: тиристор 11, диод 37, обмотка 36, обмот-ка 30, источник входного напряжения,обмотка 2 трансформатора 1. Полярность напряжения на обмотках 36 и 30в интервале 6 после интервала 1 показана на фиг .4, напряжение назакороченной обмотке 2 близко к нулю.Тиристор 11 запирается разностью суммы напряжения на обмотках 36 и 30 ивходного напряжения. 45В интервале с 4 или Г к обмотке18 или 19 приложена сумма входногонапряжения и напряжения источника16. Поскольку число витков обмотки39 больше, чем число витков обмотки18 или 19, то и напряжение на обмотке 39 больше, чем на обмотке 18 или19, В интервале4 или ь концы обмоток 39, 18 и 19, обозначенные нафиг.4 точками,подключены к плюсовой 55шине входного напряжения (конец обмотки 39. - непосредственно, концы обмотки 18 или 19 - через открытый ти- ,ристор 13 или 14 и первичную обмоткутрансформатора 1, закороченную в этих интервалах открытыми тиристорами.7 н 8). Поэтому в интервалахТ и Е потенциал противоположного конца обмотки 39 более минусовой, чем потенциалы противоположных концов обмоток18 и 19, диод 38 заперт и обмотка 39в интервалах 4 и Г отключена. Запирание тиристоров 13 и 14 в интервалах , следующих заинтерваламии с 4 , происходит так же, как ив преобразователе на фиг.ЗВ преобразователях на фиг.2-4 в интервалах.5 ,и фГ к запертому транзистору приложена сумма входного напряжения и напряжения дополнительного источника коммутирующего напряжения. Если входное напряже. ние велико, то с целью снижения напряжения на запертом транзисторе в этих интервалах следует использовать преобразователь на фиг.5, в котором к запертому транзистору приложено вы. сокое напряжение только в коротких интервалах. Преобразователь содержит транзистор 15, импульсный трансформатор 17 и трансформатор 40 тока, первичная обмотка 41 которого включена последовательно с транзистором 15, часть вторичной обмотки 42 подключена через диодный мост 43 к источнику входного напряжения, а вся вторичная обмотка 42, 44 подключена через диод 45 к общей точке соединения распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры (обмотка 41 содержит. несколько витков, обмотки 42 и 44 - до нескольких сотен и намотаны тонкимпроводом, при этом число витав обмотки 44 в 2,2-2,5 раза больше числа витков обмотки 42).интервалахчерез обмотку 41 проходит ток транзистора 15, знаки напряжений на обмотках в этих интервалах показаны на фиг.5, в магнитопроводе трансфор матора 40. при этом линейно нарастает поток, После запирания транзистора 15 этот поток линейно спадает в интервалах Я . При этом через обмот. ку 42 и мост 43 протекает линейно спадающий ток, напряжение на обмотке 42 практически равно входному. Знаки напряжений на обмотках в интервалахобратны показанным на фиг.5. Напряжением обмотки 44 в интервалах Езапираются распределительные тиристоры 11-14. Число витков обмотки 44 и габариты трансформатора 40 можно значительно уменьшить,.сли на трансформаторе 17 имеется дополнительная об мотка 36, подключенная через диод 37 к общей точке соединения распределительных тиристоров, коммутирующих ос. новные тиристоры. Запирание тиристоров 11 и 12 производится при этом от обмотки 44 через диод 45, тиристоров 13 и 14 - от обмотки 36 через диод 37.ФНа фиг.6 представлена схема преоб 5 разователя, содержащего, например, две преобразовательные ячейки, что позволяет получить выходное напряжение, более близкое к синусоиде, и тем самым уменьшить массу и габариты20 выходного фильтра в случае необходимости получения синусоидального выходного напряжения, В этом преобразователе отсутствует отдельный источ. ник коммутирующего напряжения в ка 925 честве которого использован источник входного напряжения и импульсный трансформатор 46 с первичной 47 и вторичной 48 обмотками, Первичная обмотка 47 через ключевой транзистор 15 подключена к источнику входного напряжения. В интервалахи С 4 транзистор 15 открыт, напряжение на первичной обмотке практически равно входному, на вторичной - напряжению, требуемому от источника.З 5 коммутирующего напряжения, что достигается выбором коэффициента трансформации трансформатора 46. Полярность напряжения на обмотках в этих интервалах показана на фиг,6. Таким 4 О образом, обмотка 48 в этих интервалах является источником коммутирующего напряжения.Накопленный в этих интервалах поток в магнитопроводе трансформатора4546 после окончания этих интерваловсоздает ток холостого хода, протекающий через первичную обмотку 47, стабилитрон 49 и диод 50. Этот ток линейно спадает до нуля в интерва ах 50В этих интервалах полярности напряжений на обмотках трансформатора46 обратны показанным на фиг.6. Выб ором напряжения стабилизации стабилитрона 49 сумма напряжений на обмот ках 47 и 48 в интервалахустанав 9ливается большей удвоенного входногонапряжения. Суммарное напряжение обмоток 47 и 48 в интервалах Т прикладывается между общей точкой соединения распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, и плюсовым полюсом источника входного напряжения и запирает распределительные тиристоры.С целью упрощения конструкции импульсного трансформатора для коммута. ции дополнительных тиристоров, для коммутации каждого из дополнительных тиристоров используется отдельный импульсный трансформатор, содержащий две обмотки, намотанные одновременно двумя проводами. В преобразователе на фиг.7 это трансформаторы 51-54. Диоды 55-58 и стабилитрон 59 служат для прохождения тока холостого хода трансформаторов 51-54 после окончания интервалов с ,74, "(6 ив . Более полная магнитная связь между обмотками и работа каждого трансформатора только один раз за период обеспечивают также работу такого преобразователя на повышенных частотах. Для ограничения тока вЫключения последовательно с обмоткой 48 может быть, включен резистор 60.Блок-схема системы управления преобразователем, показанным на фиг. 1, приведена на фиг.9. Эта система управления формирует управляющие импульсы Ц -Ц ; П ,-У. и 04 (фиг.8) . Система управления содержит задающий генератор 6 1, генерирующий короткие прямоугольные импульсы, к выходу этого генератора подключен вход одновибратора 62, к выходу которого подключен вход одновибратора 63, к выходу этого одновибратора подключен вход одновибратора 64. К выходу одновибратора 62 подключен также вход счетного триггера 65. Выходы одновиб" раторов 62-64 и счетного.триггера 65 подключены к четырем входам О, О ,Ь и Ъ преобразователя 66 двоичного кода в позиционное число. К выходам одновибраторов 62 и 64 подключен вход элемента 2 И 67, к выходу которого подключен вход одновибратора 68. К шести выходам (б,е,ХО,К) преобразователя 66, к выходам одновибратора 63, элемента 2 И 67 и одновибратора 68 подключены ключевые усилители 69- 78 мощности, усиливающие выходные сигналы микросхем до.уровней мощности, необходимых для управления тиристорами и транзисторами преобраэо 1141540вателя. В случае необходимости стабилизации выходногонапряжения преобра"эователя в систему управления входитпонижающий трансформатор 79, первичная обмотка которого (точка Ф ) подключена к выходу преобразователя, квторичной обмотке подключен вход диодного выпрямителя 80, к выходу которого подключен вход фильтра 81. Квыходу фильтра подключен один из вхо 10дов операционного усилителя 82, квторому входу которого подключен источник 83 опорного напряжения. К выходу операционного усилителя подклю"чен вход,одновибратора 63,по котороиу регулируется длительность его выходного импульса.Система управления работает следующим образом.Выходные импульсы задающего генератора 61 (Фиг.10) задним Фронтом за"пускают одновибратор 62, выходные импульсы которого задним фронтом запускают одновибратор 63,.передним -счетный триггер 65. Выходные импульсы 25одновибратора 63 задним фронтом запускают одновибратор 64. Выходные им-пульсы одновибраторов 62-64 и счетного триггера 65 подаются на входы о ,8, Ь и г преобразователя бб, создаваяЗ 0на них четыре разряда двоичного кода(вход О - тысячи, вход Ю - сотни,вход Ь - десятки, вход Х - единицы).Каждому двоичному числу на входахпреобразователя 66 соответствует еди З 5ница на одном иэ его выходов при ну"лях на всех остальных выходах. В интервалена входы преобразователябб приходит число 0000 (фиг. 10), приэтом имеют место п 1 н на выходеи 40управляющий импульс П на выходеусилителя 69 (фиг.9 и 10).СоответстВенно В интервалахд р (4 1 Ф Б и 8на входы преобразователя 66 приходятчисла 1001, 0011, 0001, 1000 и 0010;при этом имеют место поочередно единицы на выходах )к , О, е, 3 иа на выходах усилителей 71, 73, 70,72 и 74 поочередно появляются управляющие импульсы Пуаре Пдльэ АеПале й 50П 944 (фиг10)управляющие импульсы 01,и Ь винтервалах 75 иснимаются непосредственно с выхода одновибратора63 через усилители 75,и 76 (фиг.9),ральванически развяэывакщие входы тиристоров 7 и 8 (в преобразователена фиг.1 эта развязка не нужна и оба импульса Уи У могут сниматься с выхода одного иэ усилителей, второй усилительможет отсутствовать). Импульсы с выходов одновибраторов 62 и 64 суммируются элементом 2 И 67, и подаются на вход усилителя 77, с выхода которого снимаются управляющие импульсы д Задним Фронтом импуль" са одновибратора 67 запускается одновибратор 68, с выхода которого им-, пульсы подаются на вход усилителя 78, с выхода последнего снимаются управляющие импульсы Б .Обратная связь (элементы 79-83) стабилизирует выходное напряжение преобразователя (например, по средневыпрямленному значению), регулируя длительность паузы выходного напряжения (длительность управляющих импульсов Б нБ).Система управления преобразователями по схемам на фиг.2-5 отличается от системы на фиг.9 отсутствием элементов 68 и 78. Для систем управления преобразователями на Фиг. 3-5 необходимо подключение к выходу ф преобразователя бб одного из входов введенного элемента .2 И, к выходу которого подключается вход ключевого усилителя мощности, с выхода последнего снимается сигнал управления обратным тиристором, например У , для управления тиристором 34 в преобразователе на Фиг,2. К выходу задающего генератора 61 подключается вход введенного элемента НЕ, выход которого подключается к второму входу упомянутого элемента 2 И, Таким образом, импульс управления Б будет повторять импульс О (фиг,10), но кончаться раньше него на длительность импульса Б,ь, которую необходимо установить в пределах 20-30 мкс, Подключением аналогичного узла к .выходу Й преобразователя 66 Формируется сигнал управления вторым обрат. ным тиристором, например У" для управления тиристором 35 в преобразователе на фиг.3.Система управления преобразователя на Фиг,б и 7 может содержать, например, две описанные системы управления с фиксированным или регулируемым фазовым сдвигом между импульсами двух генераторов 61, один из которых является задающим, а второйведомыи. В случае необходимости стабилизации выходного напряженияузел стабилизации 79-83 в этой системе только один, с его выхода (свыхода элемента 82) управляющий сигнал подается на входы управлениядлительностью импульса обоих элементов 63 и на вход элемента управлениясдвигом Фазы двух генераторов.61. ф Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в упрощении преобразователя, удешевлении его и повышении надежности вследствие 5 уменьшения в два раза по сравнению спрототипом количества транзисторов ключа для коммутации силовых тиристоров.пряжения и полностью управляемым ключом и связанный с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры, подключены одними из силовых выводов к общей точке, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью его упрощения, снижения стоимости и повышения надежности, последовательно с каждым. распределительным тиристором, коммутирующим дополнйтельный тиристор,включенапервичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между точкой соединения основного идополнительного тиристоров и общей точкой.распределительных тиристоров, коммутирующих основныетиристоры, вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питающего напряжения, а между полюсом источника питания, соединен-, ным со средней точкой первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, включен введенный дроссель,параллельнс, которому включены последовательно соединенные введенные диод и стабилитрон - 3. Преобразователь постоянного на- пряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашуитирована дополнительными тирис" торами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами; выход ные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованный последовательно соединенными источником коммутиру ющего напряжения и полностью управляемым ключом и связанный с тиристо рами ячейки распределительными тирис торами, причем распределительные ти ристоры, коммутирующие. основные.тиристоры, подключены одними из силовых выводов к общей точке, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью его упрощения, снижения стоимости и :повышения надежности, последователь. но с каждым распределительным тирис тором, коммутирующим дополнйФельный тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между точкой основного и дополнительного тиристоров и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питающего напряжения, между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные,тиристоры, включен через введенный диод введенный дроссель, параллельно которому включены последовательно соединенные второй введенный.диод и введенный стабилитрон, а импульсный трансформатор содержит дополнительную введенную обмотку, которая через третий введенный диод подключена между общей точкой распре делительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры,и выводом вторичной обмотки этого трансформатора, одноименным с выводами первичных обмоток, подключенными к упомянутой общей точке.4. Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательнуюячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейкичерез основные тиристоры по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованный последовательно соединеннымиисточником коммутирующего напряжения и полностью управляемым ключом и связанный с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределитель,ные тиРисторы, коммутирующие основные тирйсторы, подключены одними из силовых выводрв к общей точке, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью его упрощения, .снижения стоимости и повьппения надежности, последовательно с каждым распределительным тиристором, коммутирукицим дополни. "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 и Тираж 646осударственноелам изобретенсква, Ж, Р Подписио комитета СССРй и открытийушская наб., д.4/тельный тиристор, включена первичнаяобмотка, введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки ираспределительного тиристора включенамежду точкой соединения основного идополнительного тиристоров, и общейточкой распределительных тиристоров,коммутирующих основные тиристоры,вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником питающегонапряжения, причем импульсный трансформатор содержит две. дополнительновведенные обмотки, одна из которыхподключена через введенный диод между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичнойобмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристо.ров, коммутирующих основные тиристоры, вторая обмотка подключена черезвторой введенный диод между этой точкой и выводом вторичной обмотки этого трансформатора, одноименным с выводами первичных обмоток, подключенными к упомянутой общей точке,5, Преобразователь постоянногонапряжения в переменное, содержащийпо крайней мере одну преобразователь.ную ячейку на .тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмоткатрансформатора подключена к входуячейки через основные тиристоры, покрайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тиристорами, входы отдельныхячеек связаны с общими входными выводами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел принудительной коммутации, образованный последовательно соединенными источни. -ком коммутирующего напряжения и полностью управляемью кдючом и связанныйс тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распредели-:тельные тиристоры, коммутирующие основные тнристоры, подключены однимииз силовых выводов к общей точке,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,сцелью его упрощения, снижения стои-мости и повьппения надежности, последовательно с каждым распределительным тиристором, коммутирующим дополнительный тиристор, включена первичгная обмотка введенного импульсноготрансформатора и эта цепь из обмоткии распределительного тиристора включена между точкой соЕдинения основн го и дополнительного тиристоров и об щей точкой распределительных тиристо ров, коммутирушщих основные тиристоры, вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный вынрямитель соединена с источником питающего напряжения, в цепь полностью управляемого ключа включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора тока, одна часть вторичной обмотки которого подключена через второй введенный выпрямитель к выводам источника питания, а другая часть вторичной обмотки подключена через введенный диод к общей точке распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристорые6. Преобразователь постоянного,напряжения в переменное, содержащий по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена к входу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмоток трансформатора зашунтирована дополнительными тирис торами, входы отдельных ячеек связаны с общими входными вьводами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел прйнудительной коммутации, образованный последовательно соединенными первичной обмоткой импульсного трансформатора и полностью управляемым ключом, вторичная обмотка этого трансформатора связана с тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры, подключены Одними из силовыхвьводов к общей точхе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью его упрощения, снижения стоимости и повышения надежности, последовательно с каждым распределительным гиристором, коммутирующим дополнительный тиристор, включена первичная обмотка введенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между точкой соединения основного и дополчительного тиристоров и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, а вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный1141540 выпрямитель соединена с источником питающего напряжения.7. Преобразователь по п.б, о т - л и ч а 1 ю щ и й с я тем, что для каждого дополнительного тиристора включен отдельный импульсный трансформатор8. Преобразователь по п,б, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что для группы дополнительных тиристоров включен общий импульсный трансформатор. 9. Преобразователь по п.б, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительные тиристоры включены параллельно каждой из половин первичной обмотки трансформатора ячейки. 3Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное.Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор), содержащий ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно, и контуры принудительной коммутации, имеющие источник постоянного напряжения, подключенный к основным тиристорам преобразовательных ячеек через распределительные тиристоры и переключающие элементы, общие для группытиристоров 11Недостатком указанного преобразователя является то, что инвертор, выполненный по схеме с выводом средней точки первичных обмоток трансфор; маторов ячеек, имеет повышенные массу и габариты. Кроме того, он содер. жит удвоенное количество ячеек для 25 получения той же формы кривой выход ного напряжения. Инвертор, выполненный по мостовой схеме, имеет пониженный КПД при малых входных напряжениях, 30Известны преобразователи постоян. ного напряжения в переменное, в когО. Преобразователь по п.б, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что дополнительные тиристоры включены параллельно первичной обмотке трансформатора ячейки.11. Преобразователь по п.б, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительные тиристоры включены параллельно вторичной обмотке трансформатора ячейки,12. Преобразователь по п.б, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что параллельно основным тиристорам включены обратные диоды.13, Преобразователь по п.б, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что параллельно основным тиристорам включены обратные тиристоры. торых в качестве источника коммутирующего напряжения использован источник питающего напряжения, подключенный через импульсный трансформатор21.Данные преобразователи имеют более простую схему, однако обладают теми же недостатками, что и указанный выше. Известны преобразователи постоянного напряжения в переменное, содержащие по крайней мере одну преобразовательную ячейку натиристорах с трансформаторным выходом, причем входы отдельных ячеек связаны с общими входными выводами, а выходные цепи соединены последовательно и связа. ны с выходными выводами, и общий узел принудительной коммутации, образованный последовательно сбединенными вспомогательным источником коммутирующего напряжения и полностью управляемым ключом, связанный с тиристорами вентильных плеч распределительными тиристорами, причем преобразовательные ячейки выполнены по нулевой схеме, а половины первичных обмоток трансформаторов ячеек зашунтированы каждая дополнительными тиристорами, которые через дополнительные распределительные тиристоры и дополнительный полностью управляемый ключ1141540 нительного тиристоров и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, а вторичная обмотка импульсного трансформатора через введенный выпрямитель соединена с источником пйтающего напряжения.В последующих вариантах преобразователя отсутствует узел коммутации распределительных тиристоров, содержаший последовательно соединенные дополнительный источник коммутирующего напряжения, дополнительный полностью управляемый ключ и связанный с общей точкой распределительных тиристоров.По второму варианту в преобразова.теле постоянного напряжения в переменное между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичной обмотки тРансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, включен введенный дроссель, параллельно которому включены последовательно соединенный введенные диод и стабилитронПо третьему варианту в преобразо вателе постоянного напряжения в перд. менное между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точкой распределительных тиристоров, коммутирующих основные тиристоры, включен через введенный диод введенный дроссель, параллельно которому включены последовательно соединенные второй введенный диод и введенный стабилитрон, а импульсный трансформатор содержит дополнительную введенную обмотку,ко торая через третий введенный диод подключена между общей точкой распределительных тиристоров, коммутиру. ющих основные тиристоры, и выводом вторичной обмотки этого трансформатора, одноименным с выводами первичных обмоток, подключенными к упомянутой общей точке. ного напряжения в переменное, содержащем по крайней мере одну преобразовательную ячейку на тиристорах и 25трансформаторе, причем первичная обмотка трансформатора подключена квходу ячейки через основные тиристоры, по крайней мере одна из обмотоктрансформатора зашунтирована дополни тельными тиристорами, входы отдельных ячеек связаны с общими входнымивыводами, выходные цепи ячеек соединены последовательно и связаны с выходными выводами, а также узел при- З 5нудительной коммутации, образованныйпоследовательно соединенными источником коммутирующего напряжения и полностью управляемым ключом и связанныйс тиристорами ячейки распределительными тиристорами, причем распределительные тиристоры, коммутирующие основные тиристоры, подключены однимииз силовых выводов к общей точке, иузел коммутации распределительных ти ристоров, содержащий последовательносоединенные дополнительный источниккоммутирующего напряжения и дополнительный полностью управляемый ключ исвязанный с общей точкой распределительных тиристоров, последовательнос каждым распределительным тиристором, коммутирующим дополнительныйтиристор, включена первичная обмоткавведенного импульсного трансформатора и эта цепь из обмотки и распределительного тиристора включена между,точкой соединения основного и дополсвязаны с дополнительным источником коммутирующего напряжения 31.Недостаток известных преобразователей - необходимость в двух полнос-. тью управляемых ключах на всю импуль сную мощность ячейки, в двух вспомогательных ключах и в двух источниках коммутирующего напряжения. Поскольку при больших мощностях полностью управляемый ключ может содержать до О нескольких сотен параллельно соединенных транзисторов, а также предварительные каскады, то необходимость в удвоенном количестве элементов для выключения силовых тиристоров услож няет преобразователь, удорожает его и снижает его надежность.Цель изобретения - упрощение преобразователя, снижение стоимости его и повьшение надежности. 20Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянПо четвертому варианту в преобрателе постоянного напряжения в переменное импульсный трансформатор содержит две дополнительно введенные обмотки, одна из которых подключена через введенный диод Между полюсом источника питания, соединенным со средней точкой. первичной обмотки трансформатора ячейки, и общей точ1141540 кой распределительных тиристоров,коммутирующих основные тиристоры,вторая обмотка подключена через вто-рой введенный диод между этой точкойи выводом вторичной обмотки этого 5трансформатора, одноименным с выводами первичных обмоток, подключеннымик упомянутой общей точке,По пятому варианту,в преобразователе постоянного напряжения в переменное в цепь полностью управляемогоключа включена первичная обмотка введенного импульсного трансформаторатока, одна часть вторичной обмоткикоторого подключена через второй введенный выпрямитель к выводам источника питания, а другая часть вторичной обмотки подключена через введенный диод к общей точке распределительных тиристоров, коммутирующихосновные тиристоры.По шестому варианту преобразова 1теля постоянного напряжения в переменное узел принудительной коммутации основных и дополнительных тиристоров содержит вместо источника коммутирующего напряжения вторичную обмотку введенного импульсного трансформатора, первичная обмотка которого соединена последовательно с пол- З 0ностью управляемым ключом.Причем может быть использован какотдельный импульсный трансформатордля каждого дополнительного тиристора, так и общий импульсный трансфор" 35матор для группы дополнительных тиристоров.Дополнительные тиристоры могутбыть включены как параллельно каждойиэ половин первичной обмотки трансформатора ячейки, так и параллельновсей первичной(или вторичной)обмоткетрансформатора ячейки.Параллельно основным тиристораммогут быть включены как обратные диоды, так и обратные тиристоры,,На фиг.1-7 приведены принципиальные электрические схемы вариантовпреобразователя, на фиг.8 - эпюрынапряжений, иллюстрирующие его работу; на фиг.9 - блок-схема системы управления, на фиг.10 - диаграммы импульсов задающего генератора. Одноячейковый преобразователь (фиг.1) содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой, состоящей из двух половин 2 и 3, и вторичной обмоткой 4, основные тиристоры 5 и 6,через которые половины первичной обмотки подключены к входу преобразователя, дополнительные тиристоры 7 и 8, включенные параллельно половинам первичной обмотки, обратные диоды 9 и 10 для пропускания реактивного тока нагрузки, распределительные тиристоры 11-14, полностью управляемый ключ - транзистор 15, источник 16 коммутирующего напряжения и импульсный трансформатор 17 с первичными обмотками 18 и 19 и вторичной обмоткой 20. Первичные обмотки 18 и 19 импульсного трансформатора 17 соединены последовательно с распределительными тиристорами 13 и 14, и эти последовательные цепочки включены между общими точками соединения основных и дополнительных тиристоров и общей точкой соединения распредели- тельных тиристоров 11 и 12, коммутирующих основные тиристоры 5 и 6. Вторичная обмотка 20 подключена к входу преобразователя через диод 21 и зашунтирована обратным диодом 22.Для запирания распределительных тиристоров включены дополнительный источник 23 и транзистор 24. Напряже. ние источника 23 должно превосходитьвходное напряжение (практически в2-2,5 раза), мощности источника 23 итранзистора 24 существенно меньшемощностей источника 16 и транзистора 15. В качестве источников 16 и 23 могут быть использованы, например, выпрямители с фильтрами, питающиеся отмаломощного инвертора на транзисторах, В маломощных преобразователяхтранзистор 24 может быть заменен резистором, однако это связано с потерями мощности на нем. Последова" тельно с транзистором 15 может быть включен резистор 25, ограничивающийток выключения силовых тиристоров, а.параллельно транзистору 15 может бытьвключен высокоомный резистор 26,снижающий напряжение на транзисторе 15 в запертом состоянии.К входу преобразователя подключен источник питающего напряжения показанной на фиг.1 полярностью, к выходу " нагрузка,На фиг.8 показаны выходное напряжение преобразователя Уы и управляющие напряжения тиристоров 5-8,Чю Ч 8 э11-14 и транзисторов 15 и 24 П =У Нн Е 1 Пав и ОЧ 84 соответственно540 8ние на обмотке. 20, замкнутой черезДиод 21 на источник входного напряжения, практически равно напряжениюэтого источника. Если числа витковобмоток 18(19) и 20 равны, то напряжение на обмотке 18(19) в интервале(Е 8) также практически равно входному напряжению преобразователя, Тиристор 7 запирается в интервалепо контуру: источник входного напряжения, тиристор 7, тиристор 13, обмотка 18, резистор 25, транзистор 15и источник 16. Напряжения источникавходного напряжения и обмотки 18 взаимно компенсируются, и, если тиристор 8 в интервале Г,1 заперт, к тиристору 7 в этом интервале приложенозапирающее напряжение источника 16минус падение напряжения на элементах 13, 25 и 15. Если тиристор 8 винтервале с открыт, на нем небольшое положительное напряжение(1,2-1,8 В), он шунтирует как обмотку 3, так и обмотку 2, напряжения наэтих обмотках равны, и к тиристору 7приложено такое же отрицательноенапряжение. Источник 16 в этом случаезамкнут на последовательно соединен. ные сопротивления открытых тиристоров 8 и 13, транзистора 15, диода 21,резистора 25, обмоток 2, 3, 18 и 20,Выбором напряжения источника 16 иотношения числа витков обмоток 18(19)и 20 устанавливается в первом случаеотрицательное напряжение на тиристоре 7 в интервале Гд , равное 1-1,5 В,во втором - ток от.источника 16,больший рабочего тока обмотки 2 вэтом интервале, Поскольку и в том ив другом случаях напряжения не тиристорах 7 и 8 и обмотках 2 и 3 сос. тавляютне более 1-2 Вт.е. примерно такие же, как и в интервалеЯ уто в интервалевыходное напряжение преобразователя практически такоеже, как и в интервале , т,е. близкое к нулю. 1141 электродом и катодом тиристоров или между базой и эмиттером транзисторов).Коммутация тиристоров преобразователя осуществляется следующим об разом. После снятия управляющего напряжения с тиристора 5, которое подается на него в интервале Ф (фиг.8) подаются управляющие напряжения на тиристор 11 и транзистор 15 в течение интервала времени, необходи. мого для гарантированного запирания тиристора 5 при низком обратном напряжении (0,9-1,5 В). В течение это. - го интервала времени от источника 16 15 протекает ток выключения через диод 9, тиристор 11, резистор 25 и транзистор 15. Этот ток выбирается превы. шающим максимальное значение рабочего тока тиристора 5. Тиристор 5 в 2 О интервале 6 запирается напряжением, приложенным к нему от открытого диода 9. Если в интервалевыходной ток преобразователя имеет обратное направление, т.е. ток проводит диод 9, то ток выключения добавляется к току диода 9. Таким образом происходит запирание тиристора 5 при любом направлении выходного тока преобразователя. ЗО 1При подаче управляющего напряжения на тиристоры 7 и 8 в интервале Т происходит закорачивание первичной обмотки трансформатора 1 при любом направлении выходного тока преобразователя. Напряжение на выходе преобразователя (на обмотке 4) при этдм практически равно нулю.По окончании интервала с, нуле.3 вой паузы управляющие напряжения с тиристоров 7 и 8. снимаются и в интервале с подаются управляющиенапряжения на тиристор 13 и транзистор 15. Если в конце интервала 1; выходной ток преобразователя имел такоенаправление, пр котором проводилтиристор 7, а не тиристор 8, то ток,который проходил через обмотку 2 итиристор 7, в интервале С проходитчерез обмотку 2, тиристор 13, обмот Оку 18, резистор 25, транзистор 15,источник 16 и источник питания преобразователя. В обмотке 20 возникаетравный по ампер-виткам противоток,проходящий через эту обмотку, диод21 и источник питания преобразователя (направления токов показаны нафиг.1 стрелками). При этом напряжеПосле окончания интервала Г транзистор 15 запирается, в интервалеподается управляющее напряжение йа тиристор 6, он отпирается и к обмот ке 3 прикладывается напряжение источника питания, Если в интервале тиристор 8 был открыт, то он запира ется обратным напряжением обмотки 3 Таким образом, начинается формирование отрицательной ступени кривой выходного напряжения.Запирание тиристора 11 осуществляется после интервала , тиристора 13 " после интервала Ф . Хотя после этих интервалов рабочий ток тиристоров обрывается запиранием 5 транзистора 15, однако, если ток удержания этих тиристоров меньше суммы тока утечки транзистора 15 (особенно, если транзистор 15 состо., ит из большого числа параллельноО соединеяных транзисторов) и токов утечки распределительных тиристоров других ячеек, необходимо принудительное запирание распределительных тиристоровДля этого после эапирания транзистора 15 открывается в течение интервала 50-200 мкс (в зависимости от типа распределительного тиристора) транзистор 24 (интервалыфиг.2) и на распределительные тиристорь подается напряжение источника 23, которое должно превышать входное напряжение преобразователя, Ток, отдаваемый источником 23 и протекающий через транзистор 24, должен превышать сумму токов утечки запертых транзистора 15 и распределительных тиристоров1Аналогичным образом происходит запирание тиристоров 6 и 8 в интервалах с и С . Ток холостого хода, вызванный потоком, накопленным в магнитопроводе трансформатора 17, в интервалах С 4 и, после окончания этих интервалов замыкается через диод 22. Для ускорения рассасывания этого потока при большом числе ячеек последовательно с диодом может быть включен стабилитрон или обмотка 20 может быть замкнута на источник вы 40 ходного напряжения не только для прямого противотока, но и для обратного тока холостого хода, например через выпрямительный мост или через двухполупериодный выпрямитель при на" личии средней точки в этой обмотке. Так как запертые транзистор 15 и распределительные тиристоры в интервалах С исоединены последовательно, то при .большом входном О напряжении преобразователя для .уменьшения напряжения на запертом транзисторе 15 параллельно с ним может быть включен высокоомный резистор 26. При этом к запертому транзистору 15 при-ложено напряжение, существенно меньшее входного напряжения, и только в коротких интервалах9 к нему приложена сумма входного напряжения и напряжений источников 16 и 23. В интервалах сЭ при этом через открытый транзистор 24 и источник 23 протекает сумма токов утечки и тока резистора 26.С целью упрощения преобразователя (исключения дополнительных источника 23 и транзистора 24) для запирания коммутирующих тиристоров может быть использован дроссель 27, параллельно которому включены последовательно соединенные стабилитрон 28 и диод 29 (фиг.2). В интервалах с,7, б и 9 к дросселю 27 через откр. - тый транзистор 15 прикладывается сумма входного напряжения и напряжения источника 16, и в этих интервалах магнитный поток и ток дросселя линейно возрастают от нуля. После окончания этих интервалов транзистор 15 запирается и в интервалах сэ магнитный поток и ток дросселя линейно уменьшаются до нуля. Уменьшающийся ток дросселя протекает через стабилитрон 28 и диод 29, напряжение на дросселе в интервалахимеет вид прямоугольного импульса с амплитудой, равной напряжению стабилизации стабилитрона 28, и полярностью, показанной на фиг.3.1Напряжение стабилизации стабилитрона 28 выбирается больше удвоенного входного напряжения. При этом тиристоры 11 и 13 запираются в интервалах 7 следующим образом, Тиристор 11 запирается после интервала с по контуру: тиристор 11, дроссель 27, обмотка 2 трансформатора 1. После интервала С обмотки трансформатора 1 закорочены тиристорами 7 и 8 и тиристор 11 запирается в интервалеэ упомянутым импульсом дросселя 27. Тирис. тор 13 запирается после интервала с 4 по контуру: тиристор 13, обмотка 18 трансформатора 17, дроссель 27, обмотка 2. После интервала с 4 напряжение на обмотке 2 равно входному на-, пряжению. Ток холостого хода трансформатора 17 после интервалов 4 ипротекает через обмотку 30 или 31 и диод 32 или 33, При этом целесообразно мотать одновременно в два провода обмотки 18 и 30 (19 и 31). При равенстве числа витков, обмоток 18 и 30 (19 и 31) напряжение на обмотке 18 после интервала Ф 4 также равно входному напряжению. Полярности напряжений на обмотках 2 и 18 после интервалапоказаны на фиг.2. Тиристор 13 запирается в интервале 7 разностью упомянутого импульса дросселя 27 и суммы напряжений обмоток 2 и 18. 5С целью разгрузки по току тиристоров, закорачивающих обмотки трансформатора ячейки, они могут быть включены параллельно всей первичной или вторичной обмотке трансформатора. На фиг.2 тиристоры 7 и 8 включены парал. лельно всей первичной обмотке трансформатора 1. Это обеспечивает уменьшение тока через тиристоры 7 и 8 в два раза по сравнению с преобразователем на фиг.1 при увеличенном в два раза напряжении на них в запертом состоянии (равном напряжению на основных тиристорах 5 и 6).,При малых индуктивностях рассеяния обмоток трансформатора ячейки закорачивающие тиристоры могут быть включены параллельно вторичной обмотке, при этом, если трансформатор повышающий, ток через эти тиристоры уменьшается в ко 25 эффициент трансформации, соответственно повышается напряжение на запертых тиристорах, однако конструкция трансформатора с малыми индуктивнос 20 тями рассеяния обмоток несколькосложнее. С целью повышения КПД преобразователя вместо обратных диодов 9 и 10(фиг.1) могут быть включены тиристоры 34 и 35 (фиг.2). При этом на тирисЗ 5 тор 34 (35) необходимо подавать то же управляющее напряжение, что и на тиристор 5(6), однако снимать управлянзцее напряжение с тиристорами 34 ЗЯ следует на 20-30 мкс раньше конца интервала(ь . При индуктивной нагрузке преобразователя с созУ менее 0,7-0,8, что на практике обычно имеет место, в конце интервалов ь и 7 выключаемый ток протекает через тиристоры 5 и 6, а не через тиристоры 34 и 35. Поэтому в интервалах С ив установившемся режиме работы тиристоры 34 и 35,заперты и не закорачивают в этих интервалах источник 16 че О рез открытые распределительный тиристор 11(12) и транзистор 15. Ток, потребляемый в этих интервалах от источника 16, равен току первичной обмотки трансформатора 1, а не превышает этот ток с большим запасом,как в преобразователе на фиг.1. При большом числе ячеек повышение КПЛ может достигать несколькихпроцентов. Поскольку напряжение источника 16 составляет не более нескольких вольт, к запираемым тйристорам 5 и 6 винтервалахиприкладывается напряжение около 1-2 В и форма выходного напряжения преобразователя практически не искажается.Некоторым недостатком преобразователя на фиг.З является уменьшеннаяв 2,2-2,5 раза длительность времени запирания распределительных тиристо-. ров 11-14 по сравнению с длительностью запирания силовых тиристоров 5-8. Это вызвано тем, что ток и поток дросселя 27 нарастают в интервалах с ,Г и Г при напряжении на дросселе, примерно равном входному, а уменьшаются при обратном напряжении на дросселе, в 2,2-2,5 раза большем входного, и длительность интервалов Е соответственно в 2,2-2,5 раза меньше длительности интервалов Г 4, с ц. Если в качестве распределительных тиристоров взяты более быстродействующие тиристоры, чем силовые, то это несущественно, а если аналогичные силовым, то этот недостаток устраняется применением преобразователя на фиг.З.В преобразователе (фиг,З) трансформатор 17 содержит дополнительную обмотку 36, которая одним концом сое. динена с вторичной :обмоткой 30, вторым через диод 37 подсоединена к общей точке соединения распределительных тиристоров 11 и 12Число витков обмотки 36 в 2,2-3 раза больше числа витков обмотки 30, обмотка 36 может быть намотана очень тонким проводом, рассчитанным Йа протекание токов утечки запертых транзистора и распределительных тиристоров, Напряжение стабилизации.стабилитрона 28 взято примерно равным входному напряжению, и после каждого выключения транзистора 15 на дросселе 27 образуется прямоугольный импульс напряжения полярностью такой же, как и на фиг.2, с амплитудой, примерно равной вхЬдному напряжению, и длительностью, примерно равной длительности открыто го состояния транзистора 15, Этот импульс запирает распределительные тиристоры 11 и 12 после интервалови. Распределительный тиристор 13 запирается после интервала Ф по контуру: тиристор 13, обмотка 18, ди

Смотреть

Заявка

3419183, 07.04.1982

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ М-5343

ПОЗИН МАРК БОРИСОВИЧ, ФЕДОСОВ АРКАДИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ЦЕЛИКОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ, ЛИПИХИН ОЛЕГ НИКОЛАЕВИЧ, ХАНЕВСКИЙ ВАДИМ АНДРЭНОВИЧ, ГРИГОРЯН МИХАИЛ ОВИКОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02M 7/515

Метки: варианты, переменное, его, постоянного

Опубликовано: 23.02.1985

Код ссылки

<a href="http://patents.su/22-1141540-preobrazovatel-postoyannogo-napryazheniya-v-peremennoe-ego-varianty.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь постоянного напряжения в переменное (его варианты)</a>

Похожие патенты