Преобразователь переменного напряжения в постоянный ток

(71) Московский энергетический институт(56) Авторское свидетельство СССР665414, кл. Н 02 М 7/155, 1978.Авторское свидетельство СССР760347, кл. Н 02 М 7/12, 1978.Авторское свидетельство СССР752685, кл. Н 02 М 7/12, 1974.Силантьев Ю. А., Царенко А. И. Источникзнакопеременного напряжения для электротехнологических установок. Труды МЭИ,вып. 613, 1983, с. 15. 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННЫЙ ТОК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для использования в системах электропитания. Цель изобретения - повышение надежности. Эффект достигается за счет ограничения напряжения на элементах схемы на нужном уровне, а при определенных соотношениях емкостей конденсаторов 8 и 5 практически исключается. Выход преобразователя организован с цепочки последовательно соединенных диодов 3, 4 и 9, через которые совместно с тиристорами 1, 2 осуществляется разряд конденсаторов 8 и 5. Эффект снижения напряжения на них объясняется тем, что для вывода накопленной энергии из индуктивностей 16 фаз сети используется соответствующее их подключение через диоды 10 - 15 неуправляемого выпрямительного моста.1 з. п. ф-лы, 3 ил.Изобретение с)гцоси с) к )лскготсхцпкс, в частности к црсобр;(зоватсльной технике и предназначено лля ипользования в системе электропитания.Цель изобрстсцця - повышение Надежности.На фиг. 1 прелст;(влсц;( при( ципиальцая электрическая схема црсоб)а.,атсля; па фиГ. 2 -- врсменныс ли(Граммы, ис)я(цяОцНс принцип ОГО работы; па Иг., припцни и а л ь ц а 51 с х с м а п р с 0 6 р а 3 0 в а тс я ( л О ц 0(1- цительИ управ)яемой католпой (руппой.Греобр(зоватег(ь содержит (к рву(О цспсику из лв х пос(словатслыО сослицецць 1 х коммутР 1)х юп(их управ.15 сыых Бсптплси (тиристо;)Ов) 1 и 2, вторук) цепочку из лвух посл(."лон:(тс,( 1 О сос,(1(1(сппых лпо/ОБ 3 и 4. Ком мути р; к) щи й коцлс цсатор 5 вклк)цсп )1 сжлу срс,(,цп 1: и Очк(1 ми укс(зацпых ц(.НОск 1 ервая цепочка вк,почепа соглас но пос,.еловатсльцо с каОлг(ой всцтилы ой груп(Ой 6 неуправлясмого выпрямителя, анолцая вептильцая группа 7 которого образует огрицательцый выходной вывод. ДОлцитс.(ьцый конлецсатор 8 положителыЫм выволох 1 полклюцец к общей точке католцой группы 6, а отрицательным - к катоду лополцительного диода 9 и входу второй цепочки ца;иолах 3 и 4, выход которой, обьсдипяюцИй катоды вентиля 2 и диода 3, Образует паложительцый выходной вывод. Католцая группа 6 выполнена ца диодах 1 О 12, аполцая группа 7ца диодах 1315. На входе Неуправляемого в(прямителя показаны эквивалсцтцыс иплуктивцости 16 фаз сети. Согласно фиг. 3 устройство солсржит лополцитсльно вв(ленпую управляемую католцую группу 17, выполцсцпую ца тиристорах 18- 20.На фиг. 13 ввслепы ОоознацсциР): с/) папряжецис ца коммутирующем коцдснсаторе 5; с/иапрР 1 жсцие ца лополцитсльцом кондецсаторе 8; /к -- сглаженный ток Нагрузки; 1 ток фазы сети в тецспие периода раооты; А, В, С - фазы питаю(цсй сети; с/ц: лицсицос напряжение сети; /х( максимальцое напряжение ца элсмс(пах.Устройство работает с,с/(уОп(Рм образом.Коммутаи)я (ока осуп(сствляется за сцст вклюц(.Ния коъ 1 мутирук)п(сГО тири."1 Ора 1 и диода 3. Первьй такт процесса коммутации заканчивается по Окончани(. заряла коммутируюпего конденсатора 5 ло напряжения (/ после чего подается импульс. управления ца коммутирующий тиристор 2, вследствие чего конденсатор 5 разряжается ло нуля, этим закапцивастся второй такт процесса коммутации, в дальнейшем процсс- СЫ ПОВТОРЯКИСЯ. Пусть к моменту /О фаза Л цаиболсс положительна, а напряжение фазы С наиболее отрицательно и в момент / (фиг. 2) пода)отея отпира(ощие импульсы управления ца коммутирующий тиристор 1. Допустим,5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 нц (альцьн цапряжспия па коцлсцсаОрах 5 и 8 таковы, цто (/е) с 1(,:,М=О. Полярцость показана на фиг. 1. Ток Нагрузки до моментазамыкался по пулевому контуру через лиолы 3, 4 и). си кольку начальное напряжсч(ие ца Лош)лци гс льном конденсаторе 8 прс вышаст вс.(ицину лицсйного напряжения, го диоды выпрямцтсльцого моста закры 1. ок нагрузки с момента /и мгновепно переходит с нулевого контура ца контур: лополиите ьц(Р 1 коцлсцсатор 8 - коммутирующий тиристор 1 - коммутирующий конденсатор 5 - лиол 3 в . - Нагрузка - диод 9коцлспсатор 8. При этом конденсатор 5 заряжается, а кондепсатор 8 частицно разряжается. В момецт 1( напряжение на коцлецсаторе 8 (с/) снижается ло уровня Ь(х(: лиоды 10 и 15 с момента /( плавно открываются и ток фазы плавно растет (фиг. 2). В моментток фазы достигает величины тока нагрузки, а ток в коплепсаторе становится равным нулю. С момента 1 коцлецсатор 5 продолжает линейцо заряжаться по коцтуру: фаза Л - индуктивность 16 -- лиол 10 - тиристор 1 коцленсатор 5 - лиол 3нагрузка лиол 15 фаза С, а напряжецие ца конденсаторе 8 остается постояпым благодаря запертому диоду 9. В момс(гг /1 Напряжение коммутирующего конденсатора сравнивается с напряжением лополцитсльцого коцлсцсатора /в= в /ь), вслслствис цего отпирается лиол 4 и конденсатор 8 полклюцается параллельцо к коцлснсатору 5, ток ца(рузки мгновенно пере- распределяется между Ними, а напряжение а Обоих коплсцсаторах линейцо возрастает, причем скорость заряла Определяется сум 1 ярцой емкостью (С)+С). поэтому скорость заряда несколько замедляется. В момент ( Напряжение ца обоих коплецсаторах лосгигает велпчицы питающего напряжения. Далее на ицтсрвале ., - (,-, происходит переход тока нагрузки на нулевой коцтур через диоды 3, 4 и 9. оскольку в цепи имеется индуктивность, то этот переход происходит плавно и напряжение ца оооих кондецсаторах возрастает до величины= Уц (-Г,. Г о(Сю)/(-РС(С:;.( Снижение цапряжеция ца коИ об ьясняется тем, цто лля вывода накопленной энергии из ицдуктивцостей фаз сети используется второй в - дополнительный конденсатор, который подключается с помощью дополнительного диоЛа и выпрями- тельного моста. В момент /в подаются импульсы управлеиия па коммутируюций тиристор 2, ъ результате тиристор 2 открывается и по образовавшемуся контуру: конденсатор 5 - тиристор 2нагрузка - лиол 9 лиод 4 - конденсатор 5, разряжается до цкля. В момент ;, тиристор 2 закрывается и ток нагрузки перехолит в нулевой контур. В момент /8 подаются очередные импульсы управления ца коммутирующий тиристори в дальнейшем электромагнитные процессы в преобразователе повторяются, лишь с той разницей, что в работу могут вступить и другие фазы питающей сети.Рассмотренный режим работы це единственный. Так, с ростом тока 7 к нагрузки заряд коммутирующего конденсатора 5 и разряд - дозаряд дополнительного конденсатора 8 ускоряются, в результате коммутационные интервалы о - ь- Ь и . - . сокращаются. При определенном значении тока нагрузки момент 12 совпадает с моментом 1 в, а при дальнейшем увеличении тока нагрузки конденсатор 5 успевает перезарядиться до напряжения конденсатора 8 раньше, чем ток фазы становится равным току нагрузки (фиг. 2, пунктир). В этом случае ток фазы, так и цс достигая тока нагрузки, колебательно уменьшается до нуля. В этом режиме возникающие перенапряжения ца элементах схемы можно оценивать выражением (1), так как на этапе вывода накопленной энергии конденсаторы 5 и 8 подключены параллельно.Для облегчения режимов работы выпрямительного моста в преобразователь введена дополнительная управляемая катодная группа, что позволяет отделить цепь вывода накопленной энергии из индуктивностей фаз сети. При подаче импульсов управления на коммутирующий тиристори на тиристоры группы 17 процессы, начиная с момента 1 до 12, протекают аналогично, как и в предыдущем случае. С момента 1 до момента Ь открыты диоды 10, 3, 15 и тиристор 18. В момент Ь диод 10 запирается, а ток нагрузки переходит в контур: фаза А - тиристор 18 - конденсатор 5 - диод 3 - нагрузка - диод 15 - фаза С. Как только напряжение на конденсаторе 5 сравнивается с напряжением конденсатора 8, тиристор 18 запирается, а диоды 10 и 4 открываются, и с подачей импульса управления на комму- тирующий тиристор 1 энергия с фаз сети выводится в параллельно соединенные конденсаторы по цепи: фаза А - диод 10 -конденсаторы 8, 5 диод 3нагрузка диод 15 фаза С. В дальнейшем процессы ротекакт аналогично предыдущему.Выбирая емкость дополнительного коц дсцсатора 8, можно напряжение ца элементах схемы ограничить ца нужном уровне.Расчеты показали, что при соотцогпсцииемкостей конденсаторов С;/С;,=3 6 перенапряжения ца элементах схемы практичс О ски отсутствуют.Формула изобретения1. Преобразователь псремецного цапря жения в постоянный ток, содержащий неуправляемый выпрямитель, выход аодной вецтильной группы которого образует отрицательный выходной вывод, первую цепочку из двух последовательно соединенных коммутирующих управляемых вентилей, вклк- ценную согласно последовательно с катодцой вентильной группой неуправляемого выцря.мителя, вторую цепочку из двух последовательно соединенных коммутирукщих вс- тилей, причем свободные катоды всцтцлсй этих цепочек объединены и ооразукгг положительный выходцой вывод, коммутирук- щий конденсатор, включенный между средними точками указанных вецтильцых цепочек, дополнительный конденсатор, положительный вывод которого подключен к общей 30 точке катодной группы неуправляемого выпрямителя, дополнительный диод, щдключенный анодом к общей точке анодой группы неуправляемого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повьццеция надежности, коммутирующие вентили второй цс почки выполнены неуправляемыми н свободные выводы этой цепочки, дополнительного конденсатора и дополнительного диода объединены.2. Преобразователь по и. 1, отличакщиися тем, что дополнительно введена урав О ляемая катодцая группа, выход которои подключен к средней точке первой цепочки.оектная. 4 Мельникова Корре Подп и елам изобретен я наб., д, 4/ г. Ужгород, улСоставитель ЕТехред И. ВересТираж 561ного комитета СССР по досква, Ж - 35, Раушскрафнцеское предприятие ор Л. Патаи ноей и открытий