Способ преобразования постоянного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) 01) 2 135 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ки СССР1980.ССР1984.ОСТОЯННОектрова ммут мпул ерсивных образова я. Цель Способ чника по тиристорелей посзобретенсостоиттоянного ии реных пр ряжен расход энергаторе 24 притакже взаимн пле янного наи нае про клю в конд я ом грузок,цессов в ое вл Я пях коммут ил е ии и напряжения агрузок амму оком за колебательным ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ(57) Изобретение относится ктехнике и может. быть использустройствах принудительной к тирующий конденсатор 24. Подают через мостовую схему на тиристорах 514 постоянное напряжение к активноиндуктивным нагрузкам 1, 2 для пропуска через них тока. При снятии постоянного напряжения с нагрузок 1, 2переключают это напряжение на токоограничиваюшнй реактор 23, Колебательным током изменяют полярность напряжения на конденсаторе 24. Отключают нагрузки 1, 2 от обоих выводовмостовой схемы и подключают все нагрузочные контуры на один вывод постоянного тока мосговой схемы, Приэтом снятие напряжения с выводов постоянного тока мостовой схемы и указанное переключение нагрузок осуществляют одновременно. Это исключает иэИзобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах принудительной коммутации реверсивных тиристорных импульсных преобразователей постоянного напряжения, применяемых в электроприводе, электроснабжении и электротехнологии.Цель изобретения - повышение КПД при преобразовании постоянного напряжения в постоянное.На фиг.1 приведена схема преобра- зователА постоянного напряжения в постоянное, реализующая предложенный способ; на фиг.2 - последовательность действий с электрическими цепями преобразователя по предложенному способу; на фиг. 3 - временные диаграм ы токов 1. и напряжений П в устройстве, индексы которых соответствуют номерам входящих в устройства элементов.Преобразователь содержит активно- индуктивные нагрузки 1 и 2, первые выводы которых объединены в общую точку, связанную с выводами источника 3 напряжения через блок 4 коммутации, и два тиристора 5 и 6. Тиристо - ры 5 и 6 шунтированы обратными тиристорами 7 и 8 соответственно, Вторые выводы нагрузок 1 и 2 соединены с источником 3 напряжения через блок 4 коммутации и через два других тиристора 9 и 10, 11 и 12 соответственно. Тиристоры 9 и 11 шунтираваны обратными тиристорами 13 и 14 соответственно, а тиристоры 10 и 12 шуцтираваны обратными диодами 15 и 16 соответственно, Блок 4 коммутации выполнен на токоограничивающем реакторе 17, начало рабочей обмотки 18 которого соединено с концом размагничивающей обмотки 19 и положительным выводом источника 3 напряжения, начало обмотки 19 соединена с катодом рекуперирующего диода 20, конец обмотки 18 - с анодом разделительного тиристора 21, катод которого соединен с анодом коммутирующего тиристара 22, шуцтированного цепочкой из последовательно соединенных коммутирующего реактора 23 и коммутирующего конденсатора 24. Катод тиристора 22 и анод диода 20 соединены с отрицательным выводом источника 3 напряжения.Сущность предложенного способазаключается в следующем.50 55 5 10 15 20 5 30 35 40 45 Постоянное напряжение источцика питания преобразуют в импульсное напряжение на нагрузках формированием периодически повторяющихся электрических цепей переменной структуры, содержащих ицдуктивности, емкости, управляемые ключевые элементы (тиристоры) и неуправляемые ключевые элементы (диоды).Преобразователь постоянного напряжения, реализующий предложенный способ (фиг,1), работает следующим образом.Коммутация тиристоров, подключивших раздельно вторые выводы нагрузок 1 и 2 к выводу постоянного тока мостовой схемы, происходит одновременно, Этот момент следует с постоянной частотой, выбираемой исходя из условия минимальных потерь энергии как в нагрузках 1 и 2, так ив блоке 4 коммутации, В пределах периода повторения момента коммутации (межкоммутационного интервала) тиристары, по которым протекает ток одной нагрузки, нанример 10 и 12 при первом направлении нагрузочнага тока или 9,при вторагл направлении могут включаться с различными задержками относительно предыдущего момента коммутации, Вследствие этого достигается взаимный сдвиг во времени между включением каждого из тиристоров, по которому протекает ток одной нагрузки, и раздельное регулирование среднего значения напряжения на каждой из нагрузок. Это удовлетворяет требованию раздельного регулирования энергии, подводимай или отводимой ат нагрузок 1 и 2Один из тиристаров, го которому одновременно протекает ток двух нагрузок, например тиристор 5 при первом направлении нагрузочного тока или тиристор 6 при втором направлении, в интервале холостого хода остастся включенным и является общей ветвью контуров реактивных токов нагрузок.При подаче управляющих импульсов на тиристоры 5, 10, 12 нагрузки 1 и 2 подключают к выводам постоянного тока и токи нагрузок 1 и 2 протекают по контурам: источник 3 - обмотка 18 - тиристор 5 - обмотка 18 - тиристор 5 - нагрузка 1 - тиристор 10 - нагрузка 2 - тиристор 12 - источник 3 (фиг.2 а). В момент , (фиг,3 а-д),3 3 определяемый системой управления, включается тиристор 22. Ток предварительно заряженного конденсатора 24, протекая в контуре: конденсатор 24 реактор 23 - тиристор 22 - конденсатор 24, перезаряжает его и в моменттиристор 22 выключается.управляющие импульсы на тиристоры 21, Зи 14 подаются одновременно в момент времени(фиг, 3, в), Этот момент определяется с задержкой, равной не менее половины периода колебаний энергии в ЕС-контуре: конденсатор 24 реактор 23 - тиристор 22 - конденсатор 24 относительно момента гТок конденсатора 24 протекает (фиг.2 б) в контурах: конденсатор 24 тиристор 1 О - тиристор 3 - тиристор 21 - реактор 23 - конденсатор 24 и конденсатор 24 - тиристор 12 - тиристор 14 - тиристор 21 - реактор 23 конденсатор 24, обеспечивая в момент временивыключение тиристоров 10 и 12. После выключения этих тиристоров избыток коммутирующего тока в течение времени выключения- С про 3 текает в контурах: конденсатор 24 - диод 15 - иристор 13 - тиристор 21 реактор 23 - конденсатор 24 и конденсатор 24 - диод 16 - тиристор 14 тиристор 21 - реактор 23 - конденсатор 24. Под воздействием ЭДС самоиндукции реактивные токи нагрузок 1 и 2 протекают в том же направлении и замыкаются в контурах холостого хода: нагрузка 1 - тиристор 13 - тиристор 5 - нагрузка 1 и нагрузка 2 - тиристор 14 - тиристор 5 - нагрузка 2.В момент времени 1 токи диодов 15 и 16 равны нулю и эти диоды выключаются, размыкая контуры колебательного тока общей ЕС-ветви: реактор 23 - конденсатор 24. В интервалек обмотке 18 приложено напряжение источника 3 питания, так как падение напряжения на общей ЕС-ветви реактор 23 - конденсатор 24 в этом интервале близко к нулю, Таким образом, в момент времени С снимают напряжение с выводов постоянного тока и переключают нагрузочные контуры на один вывод постоянного тока. 39802 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Начиная с момента С, когда напряжения на обмотках 18, 9 реактора 17 изменили знак, а напряжение на обмотке 19 превысило напряжение источника 3 питания, в источник 3 по контуру (фиг.2 в) обмотка 19 - источник 3 - диод 20 - обмотка 19 протекает ток рекуперации энергии, накопленной в магнитопроводе реактора 17. В интервале 1 1 происходит спад до нуля тока конденсатора 24, и тиристор 21 выключается.В следующие периоды процессы повторяются. Для перехода к реверсированию тока в нагрузках 1 и 2 включают тиристоры 21, 8, 7 и выключают тиристор, проводивший общий нагрузочный ток, например тиристор 5 при первом направлении тока. В интервале холостого хода нагрузочные токи замыкаются в контурах нагрузка 1 - тиристор 10 - тиристор 8 - нагрузка 1 и нагрузка 2 - тиристор 12 - тиристор 8 - нагрузка 2 (фиг,1).В следующий период включают тиристоры 21, 13, 14 и выключают тиристоры, проводившие ток одной нагрузки, например тиристоры 10 и 12 при первом направлении тока. При этом нагрузочные токи замыкаются через источник 3 напряжения по контурам нагрузка 1 - тиристор 13 - обмотка 18 - источник 3 - тиристор 8 - нагрузка 1 и нагрузка 2 - тиристор 4 - обмотка 18 - источник 3 - тиристор 8 - нагрузка 2 до момента, когда нагрузочные токи снижаются к нулю, после чего тиристоры 13, 14 и 8 выключаются. В дальнейшем включают тиристоры 9, 11 и би нагрузочные токи протекают по контурам: источник 3 - обмотка 18 - тиристор 9 - нагрузка 1 - тиристор 6 - источник 3 и источник 3 обмотка 18 - тиристор 11 - нагрузка 2 - тиристор 6 - источник 3 до момента выключения тиристоров 9 и 1.Так как момент С включения тиристоров 13, 14 (фиг.Зб,в) определяется моментом равенства суммы нагрузочных токов току конденсатора 24, то для надежного включения тиристоров 21, 13, 14 длительность импульсов управления этими тиристорами должна быть равна длительности интервала С - С,Таким образом, реализации предложенного способа преобразования постоянного напряжения напряжения в постоянное исключает избыточный расход энергии, накопленной в коммутирующем конденсаторе при отключении нагрузок от обоих выводов постоянного тока, и ведет к повышению КПД при исключении взаимного влияния процессов в цепях коммутации и в цепях нагрузок, 51 339802так как переключее 1 ие ееагрузочных кон торколебатсльнь и током изменяют по туров на один вывод постоянного тока лярность напряжения на коммутирующем выполняют одновременно со снятием на- конденсаторе, Отключая при этом напряжения с выводов постоянного тока. грузки от вывода постоянного тока5тиристорной мостовой схемы, и формиФормула и з обретенияруют нагрузочные контуры путем подСпособ преобразования постоянного ключения нагрузок к одному выводупостоянного тока тиристорной мостонапряжения в постоянное, заключающийо т л и ч а ю щ и й с я ся в том, что от источника постоян О вой схемы, о т л ного напряжения колебательееым током тем что с целью повышения КПД, указаряжают коммутирующий конденсатор занное снятие постоянного напряжения, и подают через тиристорную мостовую отключение нагрузок от вывода посто- схему постоянное напряжение от источ- янного тока тиристорной мостовой схеника к нагрузкам для пропуска через 15 мы и подключение нагрузочных контуних тока, а для снятия постоянного на- ров на один вывод постоянного тока пряжения с нагрузок переключают это на тиристорной мостовой схемы произвопряжение на токоограничивающий реак- дят одновременно.339802 Составитель Т. Доброватрушева Техред М.Ходанич скис Корректор С. Иек едактор 40/51 ка коми ская оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектнаяю гг 0)Тираж 659 ВНИИПИ Государст по делам изоб 13035, Москва, Ж нного тенийРауш Подписноета СССРытийаб., д. 4/5