Способ регулирования выходного напряжения двухфазного импульсного преобразователя постоянного тока

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик 1) ополнительное к авт. свид-ву -аявлено 22.02.7 (21) 2459875/24-0 присоединением заявки-23) Приоритет -Гасударственный кеинто СССР на делам нзебретвннй н еткрмтнй(72) Авторыизобрете Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДВУХФАЗНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКАПредлагаемый способ регулирования выходного напряжения двухфазного тиристорного преобразователя может быть использован для импульсного регулирования напряжения на нагрузках в цепях постоянного тока, в частности на электроподвижном составе для регулирования тяговых электродвигателей,Известен способ регулирования выходного напряжения двухфазного импульсного преобразователя, в котором, с целью расширения диапазона регулирования, на первом этапе изменяют амплитуду выходных импульсов, регулируя время частичного перезаряда коммутирующего конденсатора током нагрузки, т. е. регулируя момент попарного отпирания тиристоров, включенных в противоположные плечи общего для обеих фаз вспомогательного тиристорного моста, по отношению к моменту отпирания дополнительных тиристоров, шунтируюших сам коммутирующий конденсатор, а на втором этапе изменяют ширину выходных импульсов, регулируя момент попарного отпирания тиристоров вспомогательного моста уже по отношению к моменту отпирания главных тиристоров прерывателя 1. Недостатком известного способа регулирования напряжения на нагрузке является относительная сложность прерывателя,необходимого для его реализации,Известен способ регулирования выходного напряжения более простого двухфазного прерывателя, требующий для своей реализации вдвое меньшее количество тиристоров. В этом способе во всем диапазоне,.регулирования отпирающие импульсы одновременно подают на оба тиристора однойфазы, а для запирания прерывателя импульсуправления подают лишь на один тиристордругой фазы, причем общий для обеих фазкоммутирующий конденсатор во время запирания прерывателя -колебательно перезаряжают частично током нагрузки, а частично током, протекающим через обратный диод, шунтирующий один из тиристоров каждой, фазы 2.Недостатком этого способа является то,что с помощью примененного в нем порядкаотпирания тиристоров нельзя получить продолжительность выходного импульса напряжения прерывателя меньше половины периода свободных колебаний коммутирующегоиндуктивно-емкостного контура, а это в своюочередь не позволяет получить напряжение на нагрузке меньше некоторой начальной величины.Цель изобретения - получение расширенного диапазона регулирования напряжения на нагрузках в цепях постоянного тока.Поставленная цель достигается тем, что на начальном этапе регулирования поочередно отпирают только вспомогательный тиристор одной фазы и главный тиристор другой фазы, уменьшая сдвиг между моментами их отпирания.На фиг. 1, а изображена принципиальная электрическая схема двухфазного импульсного преобразователя с общей нагрузкой для обеих фаз; на фиг. 1, б - с двумя отдельными нагрузками; на фиг. 2 показана последовательность подачи управляющих импульсов, диаграммы токов и напряжений на коммутирующем конденсаторе и форма импульсов выходного напряжения.В изображенных на фиг. 1, а и 1, б прерывателях главные тиристоры 1 и 2 включены последовательно со вспомогательными тиристорами 3 и 4. Между точками соединения последовательных тиристоров включен общий для обеих фаз коммутирующий конденсатор 5. Дроссели перезаряда б и 7 включены последовательно с главными тиристорами и шуйтированы вместе с ними обратными диодами 8 и 9. Тяговые электродвигатели 10 и 11 шунтированы своими обратными диодами 12 и 13. Дроссель 14 и конденсатор 15 образуют входной фильтр.Первоначальный заряд коммутирующего конденсатора 5 указаннной на фиг. 1 полярностью осуществляют одновременным отпиранием тиристоров 1 и 4. После заряда коммутирующего конденсатора 5 от конденсатора 15 входного фильтра по цепи: 15 - б - 1 - 5 - 4 - 11 - 15, тиристоры 1 и 4 запираются вследствие уменьшения до нуля протекающего по ним прямого тока.На начальном этапе регулирования напряжение, подводимое к нагрузке, увеличивают при постоянной частоте следования рабочих импульсов путем регулирования времени частичного перезаряда через нагрузку конденсатора 5, что обеспечивается постепенным уменьшением интервала между моментами отпирания главного тиристора 2 одной фазы (см. момент (л фиг. 2, а) и вспомогательного тиристора 3 другой фазы (см. момент (з). Процессы, происходящие во второй фазе прерывателя, протекают аналогично рассматриваемым, но со сдвигом на полпериода регулирования. Перезаряд коммутирующего конденсатора 5 начинается в момент ( после отпирания главного тиристора 2. Он происходит по цепи: 5 - 8 - 7 - 2 - 5.При отпирании во время перезаряда конденсатора вспомогательного тиристора 3 часть перезарядного тока, равная току нагрузки 3 д (или 2 20), замыкается по цепи: 15 - 7 - 2- -5 - 3 - нагрузка - 15. Запираются тиристоры 2 и 3 после окончания перезаряда конденсатора 5. Заканчивается перезаряд конденсатора 5 постоянным по величине током нагрузки. В интервале времени, соответствующем запертому состоянию прерывателя, ток тяговых электродвигателей замыкается через обратные диоды 12 и 13.Если тиристор 3 отпирают в тот момент,когда ток перезаряда коммутирующего кон денсатора 5 меньше тока нагрузки, т.е. тока, протекающего через обратные диоды 12 и 13, то напряжение, прикладываемое кэлектродвигателям, остается рав(ым нулю, Поэтому на первом этапе регулирования ширина импульса выходного напряжения изменяется лишь в интервале 1 - 14., Минимальная ширина импульса получается, когда момент отпирания вспомогательного тиристора 3 близок к моменту (, т, е. к моменту спадания тока перезаряда конденсатора до величины 20 1 о (или 2.3 р). При сближении момента отпирания тиристора 3 с моментом отпирания тиристора 2 напряжение, подводимое к нагрузке будет расти от минимального до некоторого промежуточного значения.На следующем этапе регулирования увеличение импульса выходного напряжения (от Л и выше) происходит путем увеличения сдвига момента отпирания главного ти. ристора 2 (момент (2, фиг. 2, б) по отношению к моменту одновременного отпиразо ния тиристоров 1 и 3 (момент ), При одновременном отпирании тиристоров 1 и 3 напряжение конденсатора входного фильтра прикладывается к нагрузке по цепи: 15 - б- -1 - 3 - на грузка - 15. Последующее отпирание главного тиристора 2 приводит к перезаряду коммутирующего конденсатора 5 по двум цепям: 5 - 8 - 7 - 2 - 5 и 5 - 3 - нагрузка - 15 - 7 - 2 - 5. Во время этого перезаряда к главному тиристору 1 прилоке- но обратное напряжение, и он запирается.40 После окончания перезаряда конденсаторатоком нагрузки запираются также тиристоры 2 и 3, а сам конденсатор 5 оказывается готовым к запиранию главного тиристора 2.Через некоторый промежуток вред мени, определяемый рабочей частотойи равный половине периода регулирования, одновременно отпирают тиристоры 2 и 4, а для их запирания импульс управления подают на тиристор 1. Тиристоры 1 и 2 при этом поочередно выполняют роль то ф главных, то запирающих. Регулируя продолжительность одновременно открытого состояния обоих тиристоров каждой фазы, осуществляют дальнейшее увеличение напряжения на нагрузках. Процесс регулирования возможен до состояния, при котором коэффициент заполнения импульсного цикла каждой фазы равен 0,5.6630405 6Поэтому в устройстве по фиг. 1, а регули- де мостовой схемы, два смежных плеча которование напряжения, подводимого к электро- рой образованы главными тиристорами, а двигателям, возможно от нуля до полного два других - вспомогательными тиристоранапряжения источника питания; а в устрой- ми, путем поочередного изменения сдвига стве по фиг. 1,б - лишь до половины это- между моментом одновременного отпирания го напряжения. Таким образом, данное пред- главного и вспомогательного тиристора одложение, благодаря применению на началь- ной фазы, и моментом отпирания главного ном этапе регулирования нового порядка от-тиристора другой фазы, отличающийся тем, пирания тиристоров, позволяет получить рас-что,с целью расширения диапазона регулиширенный диапазон изменения выходного на рования, на начальном этапе поочередно отпряжения двухфазного импульсного преоб- пирают только вспомогательный тиристор одразователя, собранного на четырех тирис в ной фазы и главный тиристор другой фазы, торах, включенных по мостовой схеме с ком- уменьшая сдвиг между моментами их отпимутирующим конденсатором в диагонали. рания.Формула изобретенияСпособ регулирования выходного напряжения двухфазного импульсного преобразователя постоянного тока, выполненного в виИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР283382, кл, 2 д 12/03, 1970.2. Авторское свидетельство СССР318924, кл, б 05 Р 1/22, 1972.663040 Гр гФЬ Редактор Д. 3 Заказ 2722/56 в НИИ 1130илиал Составитель Ю. СпинТехред О. ЛуговаяТираж 856ПИ Государственного ком по делам изобретений иМосква, Ж - 35, Раушска ППП Патент, г. Ужгород,Корректор О. БилПодписноеитета СССРоткрытийя наб., д, 4/5ул. Проектная, 4