Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 369 02 И Е ИЗОБРЕТЕНИм - 1 ОПИС ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. И., "Энергия", 1974, рис.1-9.2, Авторское свидетельство СССР 1 Е 578664, кл. Н 02 М 3/125, 19773 Забродин В.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров. И., "Энергия" 1974, . рис. 1-3,б(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ,. содержащий силовой тиристор и коммутирующее .устройство, состоящее из зарядного тиристора, анод которого соединенс анодом силового тиристора и с входным выводом для подключения плюсаисточника питания, а катод - с однимвыводом зарядного дросселя,.коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора,а анод " с другим выводом зарядногодросселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладкакоторого соединена с входным выводом .для подключения минуса источника пи-,тания, о т л и ч а ю щ и й с,я тем,что,. с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения при максимальной частоте переключения тиристоров и увеличения частоты коммутаций выходного напряжения, в него дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом подключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее, устройство, выполненное и подключенное аналогично первому к второму силовому тиристору, иустройство Форсированного заряда коммутирующих конденсаторов, состоящее из двух разрядных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тирис" тора, а катод соединен с одним из концов 6 обмотки дросселяфорсированного заряда, второй конец которого. соединен с входным выводом для подключения мйнуса источника питания, и двух развязывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а общая точка соединения подключена к одному выходному выводу для подключения нагрузки, а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дросселя Форсированного заряда,55 Изобретение относится к преобразовательной. полупроводниковой тех"нике, а более конкретно к регуля"торам напряжения постоянного токана основе широтно-импульсного преобразования напряжения с помощью полупроводниковых .элементов, и можетбыть использовано в электроприводеи системах электроснабжения различ"ного назначения,Известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное,содержащее силовой тиристор, коммутирующее устройство, состоящее из коммутирующего или гасящего тиристора,зарядного тиристора и коммутирующего конденсатора1 23Однако преобразователи характеризуются ограниченными пределамирегулирования и относительно невысохой частотой коммутаций. Эти недостатки вызваны тем, что процессвосстановления коммутирующего устройства по длительности соизмеримпериодом коммутации так как разряд коммутирующего. конденсатора происходит через нагрузку.Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь постоянного напряжения в постоянное, со- З 0держащий силовой тиристор и коммутирующее устройство, состоящее из зарядного тиристора, анод которогосоединен с анодом силового тиристораи с входным выводом для подключения З 5плюса источника питания, а катод - содним выводомзарядного дросселя, коммутирующего тиристора, катод которогосоединен с катодом силовоготиристора, а анод " с другим выводом заряд" 40ного дросселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая об.кладка которого соединена с входнымвыводом для подключения минуса источника питания, 45Такой преобразователь работаетследующим образом. Открывается зарядный тиристор, происходит зарядкоммутирующего конденсатора до напряжения несколько большего напряжения источника питания вследствиеналичия дросселя в цепи заряда конденсатора. При уменьшении зарядноготока до величины меньшей тока удержания зарядный тиристор закрывается, т.е. восстанавливает свои запирающие свойства.Когда открывается силовой тиристор, рабочий ток протекадт через него и через нагрузку. В момент времени, когда необходимо закрыть силовойтиристор,открывается коммутирующийтиристор, Коммутирующий конденсатор оказывается подключенным параллельно нагрузке и разряжается нанагрузку через коммутирующий конденсатор.Следующий такт работы может бытьначат в момент, когда ток разрядакоммутирующего конденсатора станетменьше тока удержания и коммутирующий тиристор. закроется,Такой регулятор позволяет получать малое среднее значение выходного напряжения, так как заряд коммутирующего конденсатора может бытьосуществлен до момента открытия силового тиристора, поэтому закрытиесилового тиристора можно осуществлять в любой момент периода коммутации, начиная с момента окончания открывающего импульса управления,поданного на силовой тиристор 3Недостатком преобразователя является невозможность получить значения выходного напряжения, близкогопо величине к напряжению источникапитания при сохранении высокой частоты коммутации, так как на восстановление коммутационных свойствкоммутирующего устройства необходимо время, соизмеримое по длительности с периодом коммутаций, причастоте переключений максимальнодопустимых для тиристоров,Цель изобретения - расширениедиапазона регулирования выходногонапряжения при максимальной частотепереключения тиристоров и увеличение частоты коммутаций выходногонапряжения. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в .постоянное, содержащий силовой тиристор и коммутирующее устройство, состоящее из зарядного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с выходным выводом для подключения плюса источника питания, а катод - с одним выводом зарядного дросселя, коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, а анод - с другим выводом зарядного дросселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладка которо6254 4 5 10 15 20 Преобразователь (фиг.1) содержит силовые тиристоры 1 и 2, коммутирующие тиристоры 3 и 4, зарядные тиристоры 5 и 6, коммутирующие конденсаторы 7 и 8, дроссели Э и 10, тиристоры 11 и 12 и дроссель 13 Форсированного разряда, развязывающйе диоды 14 и 15, обратный диод 16 и нагрузку 17. Перечисленные элементы связаны между собой следующим образом, Аноды силовых тиристоров 1 и 2 и разрядных тиристоров 5 и 6 соединены между собой и подключаются к плюсовой клемме источника питайия. Катод каждого из силовых тиристоров 1 и 2 подключен к аноду соответствующего развязываю- щего диода 14 и 15, Катоды развязывающих диодов 14 и 15 соединены между собой и с катодом обратного диода 16, который подключен параллельно .нагрузке 17, но в обратном направлении.Катод каждого из зарядных тиристоров 5 и 6 подсоединен к одному выво 50 55 3 102 го соединена с входным выводом для подключения минуса источника питания, дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом подключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее устройство, выполненное и подключенное аналогично первому к второму силовому тиристору, и устройство форсированного заряда коммутирующих конденсаторов,состоящее из двух разрядных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, а катод соединен с одним из:концов обмотки дросселя Форсированного заряда, второй конец которого соединен с входным выводом для подключения минуса источника питания, и двух развязывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а общая точка соединения подключена к одному вы" ходному выводу для подключения нагрузки, а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дросселя форсированного заряда.На фиг.1 приведена электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг.2- временные диаграммы включения тиристоров. ду зарядного дросселя 9 и 10 соответственно, вторые выводы зарядныхдросселей Э и 10 соединены: выводдросселя 9 с анодом коммутирующеготиристора 3 и одной обкладкой коммутирующего конденсатора 7 вывод дрос.селя 10 с анодом коммутирующего тИристора 4 и одной обкладкой коммутирующего конденсатора 8, Катоды комму.тирующих тиристоров 3 и 4,соединены с катодами силовых тиристоров 1 и 2 соответственно.К анодам развязывающих диодов 14 и 15 подсоединены аноды тиристоров 11 и 12 форсированного разряда соответственно, а катоды тиристаров 14 и 15 соединены между собой и с одним иэ выводов дросселя 13 Форсиро-. ванного разряда.Вторые обкладки коммутирующих конденсаторов 7 и 8, второй вывод дросселя 13 Форсированного разряда ианод обратного диода 16,подключенногопараллельно нагрузке 17,но в обратномнаправлении, соединены между собой иподключены к минусовой клемме источника питания.На Фиг.2 имеют место следующиеобоэначЕния: 1 Т- ток управления,и - номер тиристора; 1 Ти- ток протекающий через и-й тиристор; 1 и - токв нагрузке 17; т. , ,с - моментывремени.Преобразователь коммутации тирис",торов работает следующим образом.35При открытии зарядного тиристора5 и роис ходит за ряд коммут и рующе гоконденсатора 7. По окончании зарядаконденсатора 7 тиристор 5 закрывается, 40Затем открывается силовой тиристор 1фчерез нагрузку 17 протекает ток.Через определенное время, не превышающее половину периода коммутациисилового тиристора 1, открывается 45коммутирующий тиристор 3. Начинается разряд коммутирующего конденсатора 7 через нагрузку 17, Силовой тиоистор .1 закрывается. Интервал времени между моментами открытия тиристоров 1 и 3 определяется системой управления регулятора.После тиристора 3 через интервал времени, равный времени надежного закрытия силового тиристора 1, открывается тиристор 11. Происходит Форсированный разряд конденсатора 7 по цепи, содержащей коммутирующий ти" ристор 3, тир 11 стор 11 Форсированного разряда и дроссель 13 Форсированно го разряда .По окончаниь Форсированного разряда конденсатора 7 тиристоры 3 и 11 закрываются.Независимо от этих процессов через интервал времени, равный половине периода коммутации силового тиристо". ра 1 с момента открытия тиристора 5, открывается тиристор 6, происходит заряд конденсатора 8. По окончании заряда конденсатора 8 тиристор 6 закрывается. Спустя половину периода коммутации с момента открытия тиристора 1 открывается силовой тиристор 2, через нагрузку 17 протекает ток. Это второй импульс тока через нагрузку 17 за один период коммутации од". ного силового тиристора (1 или 2).Затем открывается коммутирующий тиристор 4, причем интервал времени между открытиями тиристоров 2 и 4 равен интервалу времени между открытиями тиристоров 1 ив иопределяется системой управления регулятора. Про" исходит закрытие тиристора 2 После открытия тиристора 4 через интервал времени, равный времени надежного закрытия силового тиристора 2, открывается тиристор 12 Форсированного раз" .ряда конденсатора 8, Конденсатор 8 разряжается, тиристоры 4 и 12 закрываются,Закончился один период коммутациисилового тиристора; В дальнейшем от- Бкрывается тиристср 5, те. весь процесс повторяется. Таким образом, для восстановления 1 Озапирающих свойств силовых тиристоров1 и 2 и разряда коммутирующих конденсаторов 7 и 8 может предоставлятьсявремя, близкое к половине периодакоммутации силового тиристора. Приэтом частота импульсов тока в на грузке в два раза выше, чем частотакоммутаций каждого силового тиристора, временные интервалы между импульсами тока в нагрузке могут изменяться от значений, близких к периоду о следования этих импульсов до нуля.Таким образом, в отличие от прототипа предлагаемое устройство даетвозможность при максимальной частотепереклчюения тиристоров осуществлятьрегулирование среднего значения напряжения на нагрузке практическиот очень маЛых значений до напряже,ния источника питания при увеличенииудвоении.частоты коммутаций выходно 3 ого напряжения.1026254 1 ф 8 суИ суТБ уЮ ;-6 ТР.г аказ 4572/46 Тираж 687 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская на та