Преобразователь постоянного тока

И: О П фюэ Сфветсмих фциалистическ их е М публии ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ С ЕТЕЛЬСТВУ(72) Автор изобретеии Пономаренко 1 Заявитель) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОК ловой пред- честве 0 не ск н с прмсоеосударстаеннмй комнтетпо дедам нзобретеннйОпубл Изобретение относится к сипреобразовательной технике иназначено для применения в кавторичных источников питания,Известны тиристорные преобразователи постоянного напряжения с выходом на постоянном или переменном токе 1, 2),Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является тиристорныйпреобразователь постоянного напряжения с выходом на постоянном токе1,Известный преобразователь содержит инвертор, присоединенный параллельно по отношению к нагрузке источнику питания, а также два выполненных на электрических вентилях выпрямителя, один иэ которых (неуправляемый) включен параллельно инвертору, а другой (управляемый) - последовательно с источником питания инагрузкой. ла входе и выходе преобразователя предусмотрены Фильтры,Недостатком известного преобразователя является то, что входящий вго инветор содержит один или неолько коммутирующих дросселей, осовные обмотки которых включены в стоянного тока на входе инТак как при этом возникаетнакопления энергии, то преатель имеет повыаенную массу,ный КПД и ухудшенную внешнююр ристику.Целью иэобретения являются уменьшение массы и габаритов, а также повьзаение надежности запирания тиристоров преобразователя,Для этого в преобразователе, содержащем ннвертор с коммутирующимдросселем, одна из обмоток котороговключена последовательно на входеинвертора, а также выпрямляющнеэлектрические вентили и нагрузку,другая обмотка коммутирующего дросселя включена последовательно в цепьвыпрямленного тока выпрямителя.Иа фиг. 1 показан предложенныйтиристорный преобразователь; на фиг2- диаграмма, поясняющая принципработы устройства искусственной кси"мутации,Преобразователь содержит параллельный инвертор с двухступенчатойкоммутацией, состоящий из трансформатора 1, рабочих тиристоров 2 и 3,вспомогательных тиристоров 4-7; обратных диодов 8 и 9, коммутирующегогде )и - ток нагрузки;Э - входной ток инвертора;У 4 п - число витков подмагничивающзй обмотки;% - число витков основной обмотоКИ; 60 65 конденсатора 10, дросселя 11, коммутирующего дросселя 12 с основнойподмагничннающей обмоткой, которыевключены так, что входной ток инвертора входит в начало основной обмотки, ток нагрузки - н конец подмагничивающей схеме. Вторичные обмотки, 5трансФорматора включены последовательно с тиристорами 13 и 14 выпрямителя, включенного последовательнос нагрузкой 15 и подмагничивающейобмоткой коммутирующего дросселя 12, 10На входе и выходе преобразователянключены сглаживающие фильтры. Преобразователь работает следующим образом,Предположим, что нключаются тиристоры 14, 6, 5 и 2, тогда тиристор13 выключается,. ток нагрузки проходит от зажима плюс источника через вторичную обмотку трансформатора 1, тиристор 13 выключается, токнагрузки проходит от зажима плюсисточника через вторичную обмоткутрансформатора 1 и тиристор 14, нагрузку 15, дополнительную обмоткудросселя 12 к зажиму минусфф источника. В цепи нагрузки действует25не только ЭДС первичного источник а,но и ЭДС вторичной обмотки трансформатора 1. Конденсатор 10 колебательного контура перезаряжается и выключает тиристор 3 . После полного перезаряда конденсатора 10 тиристоры би 5 выключаются. В процессе сопряженно-импульсной коммутации первичная обмотка трансформатора 1 закорачивается, поэтому напряжение питания в это время ложится на дроссель12, который препятствует нарастаниютока. Дроссель 12 перемагничивается,и рабочая точка перемещается по гис -терезисной петле (Фиг. 2) . Ввиду того, что входной ток инвертора входитв начало бсновной обмотки, а выпрямленный электрическим вентилем (и тиристоры 13 и 14) ток нагрузки - вконец подмагничивающей обмотки, рабочая точка (фиг, 2) перемещается впроцессе коммутации влево иэ точки0 в точку Е при возрастании токакоммутации и возвращается под действием тока подмагничивающей обмоткив точку )3 после спада тока коммутации. К началу коммутации следующеготиристора магнитное состояние дросселя полностью восстанавливается,При этом ток основной, обмотки автоматически уравновешивается током обмотки подмагничивания: Н - намагничинающая сила сердечника коммутирующего дросселя;средняя длина магнитного пути сердечника коммутирующегодросселя,Затем включаются тиристоры 13, 4,7, 3, Тиристор 13 выключается. Токнагрузки проходит от зажима плюсисточника через вторичную обмоткутрансформатора 1, тиристор 13, нагрузку 15 и подмагничинающую обмотку дросселя 12 к зажиму минусисточника. Основная и подмагничивающая обмотки н этот полупериод оказываются включенными встречно. Входной ток инвертора компенсируется выпрямленным током нагрузки. Конденсатор 10 снова перезаряжается и выключает тиристор 2.Рабочая точка смещается в точкуЕ (фиг. 2), а затем после коммутациинознращается в точку О.Время переключения дросселя 12должно быть несколько больше временивыключения рабочих тиристоров 2 и 3.Благодаря действию подмагничивающей обмотки габаритные показателидросселя 12 и конденсатора 10 получаются значительно меньше. Отпадаетнадобность н дополнительном источнике подмагничивающего тока с питающим трансформатором тока и сглаживающим дросселем, а также повышается надежность коммутации тиристоронн режиме сопряжения - импульсной коммутации,Предлагаемый преобразователь отличается наличием коммутирующегоили линейного дросселя с самоподмагничиванием (в отличие от известныхдросселей с подмагничиванием от автономного источника) . Это приводит,по крайней мере, к получению двухположительных эффектов (кроме упрощения и снижения массы) эа счет исключения автономного источника: подмагничивающий ток дросселя автоматически поддерживается нужной величины, так как входной ток инвертораи ток нагрузки жестко связаны между собой. коэффициентом трансформации; избыточная энергия - следствиеэффекта накопления энергии и коммутирующих реактивных элементов - нерассеивается, а передается н нагрузку.В первом случае повышается надежность коммутации и исключаетсянадобность впреднамеренном увеличении подмагничивающего тока с цельюувеличения надежности коммутации тиристоров, Во втором случае уменьшаются потери и масса, Этими качествами не обладает преобразователь, вкотором дроссель подмагничинаетсяот автономного источника.Возможны (фиг . 1) варианты, которые отличаются исполнением выпрямфиг фиг ЦИИИПИ Э аказ 5303/51 57 Подписно Ф,лиал П 1 ППатент ф ф, г.ужгород, ул, Проектная,6846 ляющего устройства на стороне переменного тока:выпрямитель с присоединенной к нему нагрузкой может иметь гальваническую развязку с иннертором;выпрямляющее устройство мажет быть выполнено в виде днух встречно 5 параллельно соединению цепей иэ последовательно включенных силовых регулирующих тиристорон и подмагничивающей обмотки со средним вынодом, включенным последовательно в цепь 1 О переменного тока инвертора. В качестве выпрямляющих могут быть использованы вентили, выполняющие основную функцию в преобразователях. Выпрямляющее устройство н принципе может быть выполнено в виде отдельного устройстна, нход которого подключен через трансформатор тока в цепь нагрузки переменного тока. На выходе выпрямителя подключается подмагничивающая обмотка. Число коммутирующих дросселей не превьыает более одного на фазу, Возможна реализация многофазных исполнений преобразователей с одним общим коммутирующим дросселя.25Применение предлагаемого преобразователя позволит снизить расход 90 6материалов и повысить надежность работы.Формула изобретенияПреобразователь постоянного тока, содержащий автономный инвертор с устройствами индивидуальной комму.тации основных тиристоров, автотрансфарматором на выходных выводах и с двухобмоточным нелинейным коммутирующим дросселем, одна иэ обмоток которого включена последовательно в силовую цепь на входе инвертора, а также управляемый выпрямитель, вентили которого подключены к отпайкам укаэанного антотрансформатора, и ЬС-фильтр, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов дроссельного и трансформаторного оборудования, другая обмотка упомянутого дросселя включена последовательно н цепь выпрямленного тока указанного выпрямителя,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Ситник Н. Х., Силовая полупроводниковая техника, М Энергия, 1968, с. 298.2. Бедфорд Б., Хофт Р Теория автономных иннерторон, М ., Энергия,1969, с. 25.