Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01, 08. 76 (21) 2389000/24-07 Н 02 М 7/12с йрйсобдйнением заявкй Мо Государственный комитет СССР поделам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 150980, Ьюллетень Мо 34 РЗ) УДК 621. 314, ,632(088.8) Дата опубликования описания 180980(72) Автор изобретения Г.Г.Магазинник Горьковскнй политехнический институт им. А.А. Жданова(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ Изобретение относится к ведомым сетью управляемым полупроводниковым преобразователям (выпрямителям, инверторам) и может быть, в частности, использовано для питания и регулирования скорости электродвигателя постоянного тока с одновременной компенсацией или генерацией реактивной.мощности в сетьПреобразователи, осуществляющие регулирование выпрямленного напряжения с одновременной компенсацией или генерацией в сеть реактивной мощности, являются компенсированными или компенсационными.К числу наиболее простых схем искусственной коммутации компенсационных мостовых преобразователей относится схема с присоединением общей точки вторичных обмоток трансформатора (нулевого вывода) через коммутирующий конденсатор и два коммутирующих тиристора соответственно к положительному и отрицательному зажиму мостового выпрямителя 1.Недостатки указанной схемы - зависимость времени перезаряда коммутирующего конденсатора от тока нагрузки, что приводит к искажению 2(нелинейности) вольт-амперных характеристик выпрямителя в областималых токов нагрузки, и зависимостьемкости коммутирующего конденсатора 5 от времени восстановления запирающих свойств силовых тиристоров.Известен также преобразователь, вкотором зависимость времени переэаряда коммутирующего конденсатора от 10 тока нагрузки частично устраняется за счет введения контроля напряжения на коммутирующем конденсаторе 2 .Однако при этом существенно ус ложняется система управления, в моменты включения силовых тиристоровсмещаются при изменении тока йагруэки, что приводит к изменению выпрямленного напряжения преобраэова О теля.Известен преобразователь перемен-,ного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах, диагонали пере менного тока которого подключенык входным выводам а диагональ постоянного тока сбединена с выходнымивыводами, дополнительный источникпостоянного тока, параллельно которому включен коммутирующий конденсатор, а последовательно - подключенные к каждому его выводу дватиристорных ключа с (.С-коммутациейпричем один ключ свободным выводомсоединен с положительным выводомтиристорйого моста., и выпрямительные диоды 3 .Недостатком известного устройстваявляется большая установленнаямощность коммутирующего конденсатора.Цель изобретения - уменьшениеустановленной мощности коммутирующе"го конденсатора и тем самым улучшение энергетических показателей преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что два выпрямительных диода обра. зуют с упомянутыми ключами мостовой"-выпрямитель, в диагональ переменноготока которого включен коммутирующийконденсатор, а отрицательный выводсоединен с нулевым выводом питающейсети,На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на Фиг. 2диаграммы напряжений и токов,На схеме (фиг.1) к трехфазнОМумостовому тиристорному преобразова"телю, выполненному на тиристорах1-6, подключена нагрузка 7. Междунулевым проводом сети, питающей преобразователь, и нлюсовым выводомнагрузки включен мост, содержащийдва диода 8 и 9 и два тиристорныхключа 10 и 11 С.С;коммутацией. В"дйагональ переменного токамоставключен однополярный (фильтровый)конденсатор 12.На Фиг. 1 приведена только схемаключа 10. Схема 11 аналогична. Ключпредставляет собой типовую схему(.С-коммутации и содержит тиристор 13с обратным диодом 14, вспомогательный тиристор 15 с обратным диодом,16 и коммутирующие конденсатор 17 идроссель 18. Параллельно конденсатору 12 подключен вспомогательныймаломощный источник 19, необходимый -" для"первоначального заряда конденсатора до напряжения большего, чемамплитуда Фазного йапряжения преобразователя, а параллельно диоду 16" включено маломощное высокоомное со противление 20, обеспечивающее в- исходном состоянии схемы заряд конденсатора 17 плюсом из нижней обкладки через защитные (.С-цепи"исойротйвлейия утечки силовых вентилей преобразователя.Схема работает следующим образом.Пустьй"момент времени, предшеот-"вующей коммутации, проводят ток Фазы. сплошными стрелками).В момент сц (см.фиг.2) требуется скоммутировать ток 1 иэ фазы"2" в фазу фЗ", В этом случае отпирают ключи 10 и 11, для чего вклк-"чают тиристор 13 и соотзетствующййтиристор в ключе 11. Конденсатор 17резонансно перезаряжается. Конденсатор 12 через тиристоры ключей оказывается подключенным параллельноФазе "2", Поскольку в период времени, предшествующий коммутации, конденсатор 12 заряжен через диоды 8и 9 и маломощный источник 19 до напряжения, большего, чем амплитудафаэного напряжения, замыкание ключей10 и 11 вызывает переход тока из Фазы "2" в .цепь конденсатора 12. К мо-менту времени г (см, фиг.2) токиэ фазы "2" полностью переходитв конденсатор 12, а напряжение наконденсаторе уменьшается.С момента с, до момента с токнагрузки,1 д идетчерез фазу "1" иконденсатор 12, а тиристор 5 Фазы "2"(в катодной группе силового моста)восстанавливает свои запирающие свой ства. В момент с подают команду наразмыкание ключей 10 и 11, для чегоотпирают тиристор 15 и соответствующий тиристор в ключе 11. Резонанснымперезарядом конденсатора 17 по цепи: 25 верхняя обкладка - дроссель 18диод 14 - тиристор 15 - нижняя об"кладка запирается тиристор 13 (включе 11 процесс идентичен). Тиристоры 13 и 15 в ключе выбираются с ЗО малым временем восстановления запирающих свойств (например, типа Т 4"),поэтому процесс эапирания ключейпренебрежно мал по сравнению с временем коммутации тока из фазы "2" вконденсатор 12, Соответственно малаи емкость конденсатора 17.С момента с размыкания ключей10 и 11 ток в конденсаторе 12 продолжает протекать уже через диоды 8и 9 под действием ЭДС самоиндукции 40 нагрузки (предполагается, что наг,рузка 7 обладает достаточно большойиндуктивностьи, если нагрузкой является якорь мотора постоянного тока).Конденсатор 12 снова подзаря жается, а так-как его напряжениетеперь направлейо встречно протекающему току, ток в нем убывает и переходит в Фазу ГЗ". К моменту с токв фазе "3" возрастает до тока нагрузки" а"Йапряжениеконденсатора 12. достигает ( если пренебречьактивными потерями) первоначальнойвеличины. Коммутация закончена. Та-"ким образом, вспомогательный маломощный источник 19 нуженлишь для,.:запуска схемы и компенсации активных потерь при работе преобразова теля с малюем током"нагрузки. "Напряжениена конденсаторе 12"однополярнбе, а величина пульсаций бо определяется Емкостью конденсатораи может бйть ограничена на любомтребуемом уровне, поэтому в .качестве конденсатора 1 могут бытьиспользовайы компактные-фильтровые 5 кондейсаторы.Коммутирующие конденсаторы 17ключей перезаряжаются по замкнутому контуру через обратные диоды 14и 16, что обеспечивает независимостьвремени их переэаряда от токанагрузки (время перезаряда определяется лишь параметрамии С вконтуре).В то же время длительность.йроцесса переэаряда конденсаторов 17должна бытьлишь такой, чтобы обеспечить запирание тиристоров 13, и независит от параметров силовых тиристоров,В интервале времени с -с напряжение конденсатора 12 складйваетсяс выпрямленным напряжением, а в интервале- вычитается из него,Поскольку (если пренебречь временеМзапирания тиристоров) интервалысо-йи с -с, практически равны,интеграл коммутационного напряженияна нагрузке равен нулю, т.е. коммутация конденсатора 12 также не оказывает влияния на выпрямленное напряжение.Независимость параметроввключах от времени восстановлениясиловых тиристоров позволяет устанавливать в ключах малые емкости ииндуктивности,Если устройство искусственнойкоммутации аналогично предложенномувключить дополнительно между нуле-вым проводом сети и минусовым зажимом нагрузки, то обе группы вентилей силового моста будут работать сискусственной коммутацией и преобразователь сможет генерировать в сетьреактивную мощность, т.е. станеткомпенсационным.В предложенном тиристорном преобразователе в отличие от известныхмногофазных мостовых преобразователей исключено влияние тока нагрузкина время перезаряда коммутирующихконденсаторов, а также обеспечена независимость параметров коммутирующего контура от времени восстановления запирающих свойств силовых тиристоров (как в схеме известного) при одновременном уменьшении установленной мощности и габаритов коммутирующего конденсатора. Формула изобретения0Преобразователь переменного напряжения.в постоянное, содержащийтрехфазный мостовой выпрямитель натиристорах, диагонали переменноготока которого подключены к входнымвыводам, а диагональ постоянного тока, соединена с вывходными выводами,дополнительный источник постоянноготока, параллельно которому включенкоммутйрующий конденсатор, а после 20 довательно подключенные к каждомуего выводу два тиристорных ключа сС-коммутацией, причем один ключсвободным выводом соединен с положительным выводом тиристорного мос 15 та, и выпрямительные диоды, о т л и"ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения энергетических показателей, два выпрямительных диода обра-,. зуют с упомянутыми ключами мостовойвыпрямитель, в диагональ переменного тока которого включен коммутирующий конденсатор, а отрицательныйвывод соединен с нулевым выводом питающей сети.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. м 5 г цоСв Юв ЮВ ЬсЪаЬ.цпь,1 Ъге Е 1 епьсЬд 1 свп цпо Ьге Апчгепдиьа бег 1 вьСоьееИговК, Е,т,2,40 2.Патент ФРГ 9 11293 Р,кл. Н 02 13/24, 1973.3. Авторское свидетельство СССРР 519832, кл. Н 02 М 7/08, 1976.