Преобразователь тока

11) 6 ОО 678 Сооз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30.03,78. Бюлл (45) Дата опубликования описаш асудврстаеннын комитет овета Министров СССР по делам иэобретеиийи открытий(71) Заявител осковский ордена Ленина энергетический институт 54) П Р ЕО Б РАЗ О ВАТ ЕЛ Ь ТО КА Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано для питания активно-индуктивной нагрузки, в частности, э;1 ектродвигателя переменно; о тока.т 1 звестны преобразователи тока, обеспечивающие преобразование постоянного тока в синусоидальный с широтно-импульсной мод- ляцией выходного напряжения и содержащие узлы искусственной коммутации т;1 ристоров. Недостатком известных преобразователей яьляется наличие в выходном токе высших гармоник значительной амплитуды и невозможность рекуперации энергии,Известен также преобразователь тока, содержащий подключенные последовательно к положительному входному выводу однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали, датчик тока и мостовой тиристорный реверсор с включенной в диагональ нагрузкой, а такке буферный диод, подкл 1 очснный между общими катодами тиристоров однофазпого моста и отрицательным входным выводом, и узел управления тиристорами, включающий в себя блок сравнения и генератор опорного сигнала, соединенный с датчиком тока. Недостатком этого устройства является невозможность рекуперации энергии.Целью изобретения является обеспечение рекуперации энергии, Поставленная цель достигается тем, что параллельно входным выводам постоянного тока подключены последовательно соединспиыс упр 2 влясмый кл 10 ч и диод в нспроводящсм напраьлснии, общая5 точ 1 2 которых соединена с Общии к 2 тодахитиристоров мос-ового рсверсора.112 фиг. 1 показана принципиальная схемапреобразователя; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений элс:снтов преобразователя.10 11 рсо 5 разоватсгь содержит однофазныймост на тиристорах 1 - 4 с конденсатором 5 в диагонали, мостовой тирисгорный рсверсор, образованный тиристорами 6 - 9, с нагрузкой 10 в диагонали, управляемый тирпсторный15 ключ, выполненный иа тиристорах 11 - 13,ко;хутирт 1 ощсх конденсаторе 14 и дросселс 15. К общим катодам тиристоров 7, 9 мостового ревсрсора подключен анод диода 16, катод которого соединен с положительным входным,1 ВЫВОДОМ.Отрицатсльный входной вывод соединен соощими катодаи тиристо 110 в 2, 3 ОдиОфазпого моста через буферный диод 17. Мсжду общими элсктродамп тиристоров 2, 3 одиофазио 2 д го моста и тиристоров 6, 8 мостового рсвсрсора вклОчсн датчи. ТО 18, сосдисивый с зло., управления тиристоров. Этот узел включает в себя блок срав;ения 19, задающий генератор 20, блок логик:21, выходной усили тель 22Устройство работает следующим образом.11 редположим, что в момент времени включаются тиристоры 1, 2, б, 7, 11. 11 ри этом конденсатор 5, заряженный предварительно с полярностью, показанной на сриг. 1, перезарякается через нагрузку 10 по цепи: (+), 1, 5, 2, 13, б, 10, 7, 11, ( - ) .В момент времени 1, когда напряжение конденсатора 5 становится равным входному напряжению Е, включается бусрерпый диод 1(, 11 ри этом ток нагрузки 10 начинает уменьшаться, замыкаясь по цепи; 10, 7, 11, 17, 18, Ь, 10, а ток тиристоров 1, 2 становится равным нулю, и эти тиристоры запираются.В момент времени 1, когда ток нагрузки 10 становится равным величине опорного сигнала (см. фиг. 2) включаются тиристоры 3, 4, буферный диод 17 запирается, и ток нагрузки замыкается по цепи; (+), 4, 5, 3, 1 д, б, 10, 7, 11, ( - ), При этом к тиристорам 1, 2 прикладывается ооратное напрягкение, равное напряжению на конденсаторе 5.В момент времени г,когда напряжение конденсатора 5 после перезаряда становится равным входному напряжению Е, включается буферный диод 17 и выключаются тиристоры 3, 1, а ток нагрузки начинает уменьшаться, замыкаясь по цепи; 10, 7, 11, 17, 18, б, 10.В таком режиме преобразователь работает в течение полупериода задающей синусоиды до момента времени 1(см. фиг. 2). К этому моменту времени ток нагрузки 10 становится равным нулю, в интервале времени 1 - 1,+ тиристоры б, 7 восстанавливают свои запирающие свойства,В следующий полупериод задающей синусоиды преобразователь работает аналогично, однако при этом включаются тиристоры 8, 9 мостового реверса, вследствие чего изменяется направление тока в нагрузке 10,Анализ электромагнитных процессов в преобразователе показал, что максимальная частота , выходного тока определяется выражением:1. Ямаксз/К слгде Е - выходное напряжение;Я и 1. - активное сопротивление и индуктивность нагрузки 10;С - емкость конденсатора 5;1 ы - амплитуда выходного тока.Для обеспечения рекуперации энергии раз мьпсается управляемый тиристорный ключ, для чего включается тиристор 12, тиристор 11 вьпслючается, и к нему прикладывается обратное напрякение, равное напряжению коммутирующего конденсатора 14 (см. фиг, 1). Когда коммутирующий конденсатор 14 перезарядится током нагрузки 10 до обратного напряжения, равного входному напря 1 сеняю Е, включается диод 1 б и ток нагрузки 10 начинает протекать навстречу ЭДС источника питания по цепям: 10, 7, 1 б, (+) и ( - ) 17, б, 10.1 а, Я2 ЬкУ30 60 65 Д 10 15 20 25 35 40 45 50 Следует отметить, что в качестве управляемого тиристорного ключа может применяться любое другое коммутационное устройство,Включение тиристоров 1, 3 либо 2, 4 переводит преобразователь из режима рекуперации в регким свободного спадания тока нагрузки 10.Для обратного перевода преобразователя в режим рекуперации включается тиристор 2 либо 4, когда проводят тирнсторы 1, 3, или тиристор 1 либо 3, когда проводят тиристоры 2, 4, в зависимости от полярности напряжения конденсатора 5.Чередуя соответствующим образом режимы работы преобразователя (рекуперацию и свободное спадание тока нагрузки 10), можно регулировать скорость уменьшения тока нагрузки, т. е. скорость уменьшения энергии, накопленной нагрузкой. Это позволяет осуществить плавное торможение электродвигателя переменного тока.Для увеличения максимальной частоты выходного тока можно переводить преобразователь в регким рекуперации на спадающей части синусоиды (интервал времени 1 з - 1 д), что позволяет сделать спад нагрузки более крутым. При этом максимальная частота работы преобразователя определяется выражением: При работе преобразователя в режиме рекуперации на спадающей части синусоиды, уменьшаются максимальные отклонения тока нагрузки от задающего синусоиды, что улуч шает гармонический состав выходного токг преобразователя.Анализ работы преобразователя показыва. ет, что максимальное напрягкение, приклады. ваемое к тиристорам 1 - 4, не превышает вход ного напряжения Е, а перед подачей обрат ного напрягкения существует пауза.К тиристорам б - 9 и диоду 17 прикладывается напряжение, равное двойному входному напряжению. Напряжения, прикладываемые к тиристорам управляемого ключа и диоду 1 б, зависят от выбранной схемы ключа. Токи любого из элементов преобразователя не превышают тока нагрузки 10.Три аналогичных схемы позволяют построить трехфазную систему, если использовать задающие генераторы, выходные сигналы которых образуют трехфазную систему напряжений.В случае питания нагрузки через трансформатор выгодно выполнить его со средней точкой, при этом можно применять реверсор, состоящий всего из двух тиристоров. Аналогично можно построить схему в случае использования симметричной активно-индуктивной нагрузки с выведенной средчеу точкой,600678 а Формула изобретения Прсобразователь тока, содсржащи ; подключенные последовательно к положительному входному выводу однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали, датчик тока и мостовой тирпсторный реверсор, в диагональ которого включена нагрузка, а также буферный диод, подключенный между общими катодами тиристоров однофазного моста и отрицательным входным выводом, и связанный с датчиком тока блок управления тиристорами, включающий в себя блок сравнения и генератор опорного сигнала, отличающп йс я тем, что, с целгно обеспечения рекуперации энергии, параллельно входным выводам постоянного тока подключены последовательно соединенные управляемый тпристорный ключ и диод в непроводящем направлении, общая точка которых соединена с общин) ми катодами тиристоров мостового рсьерсора..35, Раушская паб., д. 4 1 ПО Госу 13 Типография, пр, Сапунова, 2 Редактор 3. Стари Х Г. Гомол ихайлов орректор Т. Добровольская 92 Подписнтров СССР